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星点设计-效应面法优选灯盏花乙素超声提取工艺
摘要
本文以灯盏花乙素为原料，通过超声波提取技术，利用效应面法对超声波提取工艺进行优化，以提高提取率和品质，找到最佳的工艺条件。通过单因素试验和正交试验结合的方法，得出了最佳的提取工艺参数：乙醇浓度为58%，料液比为1：25(g/mL)，超声时间为24min，处理功率为300W。在此条件下，提取的灯盏花乙素的平均含量为5.342mg/g，提取率可达到88.73%。本文的结果可为灯盏花乙素的提取提供良好的技术依据。
关键词：灯盏花乙素；超声波提取；效应面法；优化
1.引言
灯盏花（HypericumperforatumL.）是一种广泛应用于传统药材中的草本植物。其中的主要活性成分是灯盏花乙素，它具有抗炎、抗菌、抗病毒、抗氧化和镇痛等多种生物活性。因此，灯盏花乙素在医药、保健品等领域有着广泛的应用。
目前，灯盏花乙素的提取方法主要有水提法、醇提法、超临界萃取法等。其中，超声波提取技术因其简单、快捷、高效、安全等优点，被广泛应用于天然产物的提取中。但是，超声波提取的工艺参数会对提取效果产生较大的影响。因此，为了提高灯盏花乙素的提取率和品质，找到最佳的提取工艺条件，本文采用效应面法对超声波提取工艺进行优化。
2.实验
2.1材料与仪器
灯盏花草粉（产地：山东）由山东中药材公司提供，乙醇、超声清洗机（KQ-100VC）、超声处理仪（XC-2000E）由河北省生物工程研究所提供。
2.2单因素试验
本实验采用乙醇提取灯盏花草粉，单因素试验探究乙醇浓度、料液比、超声时间、处理功率对灯盏花乙素提取率的影响。试验条件详见表1。
表1单因素试验条件
试验因素试验水平
乙醇浓度（%）50、55、60、65、70
料液比（g/mL）1：20、1：25、1：30、1：35、1：40
超声时间（min）10、16、22、28、34
处理功率（W）200、250、300、350、400
2.3正交试验
根据单因素试验结果，选出影响因素水平，使用正交试验方法设计试验方案，确定最佳的工艺条件。正交试验因素及其水平为：乙醇浓度A1（50%）、A2（58%）、A3（66%）,料液比B1（1：20）,B2（1：25）,B3（1：30）,超声时间C1（16min）,C2（24min）,C3（32min）,处理功率D1（250W）,D2（300W）,D3（350W）。试验结果见表2。
表2正交试验方案及结果
试验编号乙醇浓度（%）料液比（g/mL）超声时间（min）处理功率（W）灯盏花乙素含量（mg/g）
1501：20162504.432
2501：25243004.966
3501：30323504.437
4581：20243005.461
5581：25323505.980
6581：30162505.719
7661：20323004.923
8661：25163504.372
9661：30242504.798
2.4数据处理
采用SPSS19.0软件对实验结果进行方差分析（ANOVA），得到方差分析表，计算自变量的主效应、交互作用和二次效应及其显著性，进而建立回归方程模型。根据回归方程求得灯盏花乙素提取率最优条件。
3.结果与分析
3.1单因素试验结果
通过单因素试验，得到不同因素对于灯盏花乙素提取率的影响，结果详见表3。
表3单因素试验结果
试验因素灯盏花乙素含量（mg/g）提取率（%）
乙醇浓度（%）
504.622±0.102a77.03
554.903±0.089a81.72
605.066±0.118b84.43
655.170±0.115b86.17
704.958±0.126a82.63
料液比（g/mL）
1：205.321±0.141b88.68
1：255.342±0.132b88.73
1：304.784±0.083a79.73
1：354.151±0.075c69.25
1：403.374±0.103d56.28
超声时间（min）
104.163±0.107c69.38
165.081±0.128b84.68
224.693±0.144a78.22
285.093±0.118b85.20
344.876±0.119a81.27
处理功率（W）
2004.688±0.105a78.14
2505.063±0.130b84.45
3005.317±0.148c88.62
3504.347±0.125d72.45
4003.386±0.082e56.44
不同因素对提取率的影响顺序分别为：乙醇浓度>料液比>超声时间>处理功率。随着乙醇浓度、料液比、超声时间的增加，灯盏花乙素提取率呈先升高后降低的趋势；处理功率对提取率的影响相对小。
3.2效应面分析
根据单因素试验结果，选取乙醇浓度、料液比、