期刊信息
 

刊名:化学与生物工程
曾用名:湖北化工
主办:武汉工程大学;湖北省化学化工学会;湖北省化学研究院;湖北省化学工业研究设计院
ISSN:1672-5425
CN:42-1710/TQ
语言:中文
周期:月刊
影响因子:0.455799996852875
被引频次:34509
数据库收录:
化学文摘(网络版);中国科技核心期刊;期刊分类:生物学
期刊热词:
性能研究,催化,正交实验,降解,纯化,催化合成,催化剂,壳聚糖,发酵,活性研究,

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响应曲面法优化贯叶连翘脂溶性成分的超声辅助

来源:化学与生物工程 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2020-05-15 12:46

【作者】网站采编

【关键词】

【摘要】贯叶连翘( Hypericum perforatum L.),又名小贯叶金丝桃圣约翰草(St.John’s wort) ,为藤黄科金丝桃属多年生草本植物,具有抗抑郁、抗病毒、抑菌、止血、止咳、镇痛等功效 [1-3] 。贯叶连翘全

贯叶连翘(Hypericum perforatum L.),又名小贯叶金丝桃圣约翰草(St.John’s wort) ,为藤黄科金丝桃属多年生草本植物,具有抗抑郁、抗病毒、抑菌、止血、止咳、镇痛等功效[1-3]。贯叶连翘全草富含多种有效成分,如双蒽酮类化合物、蒽酚类化合物、黄酮类化合物、脂溶性成分、胡萝卜素、维生素C及鞣质等[4-5]。目前,关于贯叶连翘有效成分的研究主要集中在金丝桃素、黄酮类化合物上[6],而对其它成分的研究较少,关于贯叶连翘中脂溶性成分的提取研究,尤其是超声辅助法提取贯叶连翘脂溶性成分的研究尚未见报道。

我国大部分乡村既没有政府的扶持,也无外来团体的介入,村民成为建设的主力军。住宅、房前屋后的绿化、农田是建设的主要部分。村民自行实施的乡建是最能直接反映他们的实际需求的,但往往也是“个人化”的决策,需要通过思想动员和技能培训,引导村民更多从集体利益、长远效益出发进行建设,并且增强对乡土文化的自信等。

超声辅助提取法是利用超声波产生的强烈振动、空化、搅拌等超声效应的协同作用,提高物质分子的运动频率和速度,加速相互渗透溶解,提高油脂在溶剂中的溶解度,进而提高出油率[7-8]。超声辅助提取法是一种颇具发展潜力的提取技术,已广泛应用于天然药物有效成分的提取。

4.良好的发展空间是影响员工幸福感的重要因素。威廉·考伯说过:“真正的幸福来自于全身心的投入到对我们目标的追求之中。”有无良好工作发展前景是员工能否快乐工作的关键因素之一。在正常情况下,通过努力赚取薪水的同时,能否有更好的职业规划,就会成为员工更加关心的问题。如何使员工更开心,就是要让他们感觉到企业对自身的发展的定位,这就要求企业要做好员工对于个人发展的期望值管理工作。

响应曲面法集统计学、数学建模和计算机科学于一体,是优化天然药物有效成分提取工艺的有效方法,具有实验次数少、可考察因素的交互作用等特点[9-10]

医学分子生物学是医学院校学生重要的基础理论课程之一,以分子生物学的方法来研究中医药,阐明中医辨证原理及中药的作用机理,才能加快中医学走向世界的步伐。中医专业的学生肩负将传统医学发扬光大的使命,分子生物学的理论和实验技术将成为有力的工具。多年来,通过不断改进教学方法,从教材的选择,教学内容的优化,加强教学过程中的各个环节等方面进行探索和实践,在中医专业医学分子生物学的教学过程中取得了较好的效果。今后还要不断努力,为社会培养更多高素质人才。

1 实验

1.1 材料、试剂与仪器

贯叶连翘,产地陕西,经鉴定为藤黄科金丝桃属(Hypericum perforatum L.)的地上部分。

正己烷、无水乙醚、无水乙醇、无水硫酸钠等均为国产分析纯。

从图1可知,以正己烷、石油醚、乙醚、乙酸乙酯为提取溶剂时,贯叶连翘脂溶性成分提取率分别为7.5%、6.5%、4.3%、5.8%,其中,以正己烷为提取溶剂时的提取率最高。因此,选择正己烷作为提取溶剂。

1.2 贯叶连翘脂溶性成分的提取

1.3.1 单因素实验

从图3可知,随着提取温度的升高,提取率先升高后降低,在提取温度为45 ℃时提取率达到最高。这可能是因为,提取温度过高,正己烷挥发过多,导致提取率下降。故,在提取过程中应适时补充正己烷,控制提取温度为45 ℃较为适宜。

1.3 提取工艺优化

贯叶连翘药材预先粉碎,备用。称取一定量的贯叶连翘药材粉末于圆底烧瓶中,加入适量溶剂,连接冷凝回流装置;在超声功率为200 W(实验所选超声设备的最大值)的条件下控制温度,提取贯叶连翘脂溶性成分;提取完成后冷却至室温,过滤,真空浓缩挥发溶剂,得到黄色黏稠油状液体物质;干燥称重,按下式计算脂溶性成分提取率(R):

1.3.1.1 提取溶剂的影响

分别以正己烷、石油醚、乙酸乙酯和乙醚为提取溶剂,在液固比为9∶1(mL∶g,下同)、提取温度为45 ℃、提取时间为40 min的条件下提取贯叶连翘脂溶性成分,考察不同提取溶剂对提取率的影响。

1.3.1.2 液固比的影响

以正己烷为提取溶剂,在液固比分别为3∶1、6∶1、9∶1、12∶1、15∶1,提取温度为45 ℃,提取时间为40 min的条件下提取贯叶连翘脂溶性成分,考察液固比对提取率的影响。

在对螺栓连接松动的研究学者中,闫瑞航等利用小波分析法来研究螺栓在松动情况下的信号特点[4];董广明等利用信号的谱矩因子再结合神经网络的算法对导弹支撑座连接螺栓的故障进行诊断[5];屈文忠等利用亚谐波共振分析来对螺栓松动进行识别[6];李允公等提出通过分析被联两工件的振动信号的概率密度来判断螺栓连接的方法[7];也有使用图像识别来对机车车底的关键螺栓进行故障检测的[8],以及利用超声自动检测技术[9]。这些方法近年来都颇受关注。

1.3.1.3 提取温度的影响

以正己烷为提取溶剂,在提取温度分别为15 ℃、30 ℃、45 ℃、60 ℃、75 ℃,液固比为9∶1,提取时间为40 min的条件下提取贯叶连翘脂溶性成分,考察提取温度对提取率的影响。

1.3.1.4 提取时间的影响

以正己烷为提取溶剂,在提取时间分别为20 min、30 min、40 min、50 min、60 min,液固比为9∶1,提取温度为45 ℃的条件下提取贯叶连翘脂溶性成分,考察提取时间对提取率的影响。

1.3.2 响应曲面实验

在单因素实验的基础上,以提取率为考核指标,以提取温度、提取时间、液固比为考察因素,采用响应曲面法优化贯叶连翘脂溶性成分的超声辅助提取工艺。

你敢!没有王法了。牛皮糖厉声道。随即他爬上推土机驾驶室,去拖拉驾驶员。村长叫了两个年轻人,绑着牛皮糖,将他扔进了他自己挖的沟里。沟很深,牛皮糖在那里蹦跶了好几下,终因手被绑,无法爬上沟坎,只好在那里竭斯底里的喊叫起来,湖匪打劫啊。孙滑头杀人啊。民工们惊慌地散了,没人理他。

1.4 数据分析与处理

采用响应曲面软件对数据进行拟合分析和处理,实验数据以平均值±标准误差(mean±SE)表示。

1.2.2 响应面分析法优化甜菜色素苷提取工艺 在单因素试验基础上,利用响应面分析软件Design Expert中的Box-Behnken设计[10],以乙醇浓度、浸提时间、浸提温度和pH等4个因素为考察因素,以甜菜苷类色素提取量为响应值,对火龙果果皮甜菜苷类色素提取工艺进行优化。通过响应曲面分析各因素及其交互作用对甜菜苷类色素提取的影响,其中,响应面曲线越陡峭,表明响应值对于操作因素的变化越敏感;反之曲线越平缓,操作因素的变化对响应值的影响也就越小[11]。响应面等高线的形状越趋向于椭圆,表明交互作用越强,圆形则相反,而响应曲线较陡也说明交互作用较强[12]。

2 结果与讨论

2.1 单因素实验结果

对上述模型进行统计学处理,方差分析结果见表3。

作者在单因素实验的基础上,采用响应曲面法优化贯叶连翘脂溶性成分的超声辅助提取工艺,以期为深度开发贯叶连翘资源提供实验依据。

图1 不同提取溶剂对提取率的影响
Fig.1 Effect of different extraction solvents on extraction rate

FA型电子分析天平,上海恒平科学仪器有限公司;RE-52A型旋转蒸发器,上海亚荣生化仪器厂;超声波清洗仪,昆山超声仪器有限公司。

2.1.2 液固比对提取率的影响(图2)

图2 液固比对提取率的影响
Fig.2 Effect of liquid-solid ratio on extraction rate

从图2可知,随着液固比的增大,贯叶连翘脂溶性成分提取率逐渐升高,当液固比增大至9∶1时,基本提取完全,提取率达到最高;继续增大液固比,提取率缓慢下降。这是因为,增加提取溶剂用量,超声空化作用逐渐增强,脂溶性成分溶出量增加,提取率相应升高。因此,液固比选择9∶1较为适宜。

2.1.3 提取温度对提取率的影响(图3)

T表示协同集聚对区域经济增长的总效应,当ln innit>1.081时,T>0,说明只有在技术创新能力达到一定值 (1.081)时,协同集聚才会对区域经济增长产生正向影响,如果创新能力低于1.081,协同集聚的区域经济效应为负。通过对ln inn的403个观察值进行排序,发现只有武汉和长沙在2005~2017年内ln inn全都大于1.081,说明这两个城市的协同集聚对区域经济增长的总效应始终为正。而发展相对落后的城市,如上饶、吉安、抚州等城市的ln inn在考察期内从未超过1.081这一门槛,说明这些城市协同集聚对经济增长的总效应一直为负。

②根据出口压力计算得出防喘振控制线控制设定点建立REGPV点FY1,作为防喘振调节器FIC1的给定值。FY1计算公式:

图3 提取温度对提取率的影响
Fig.3 Effect of extraction temperature on extraction rate

式中:m为脂溶性成分质量,g;m0为贯叶连翘药材粉末质量,g。

2.1.4 提取时间对提取率的影响(图4)

图4 提取时间对提取率的影响
Fig.4 Effect of extraction time on extraction rate

从图4可知,当提取时间由20 min延长至40 min时,贯叶连翘脂溶性成分提取率呈线性快速升高;但继续延长提取时间,提取率变化不大。这是因为,提取过程中随着浓度差引起的扩散力的逐渐增大,脂溶性成分快速溶出,提取率快速升高;当渗透压达到平衡时,脂溶性成分基本被提取完全,提取率不再升高。因此,提取时间选择40 min较为适宜。

2.2 响应曲面实验结果

响应曲面实验的因素与水平见表1,方案设计与结果见表2。

表1 响应曲面实验的因素与水平

Tab.1 Factors and levels of response surface methodologies

水平因素A.提取温度/℃B.提取时间/minC.液固比/(mL∶g)-135306∶10 4540 9∶11 55 50 12∶1

表2 响应曲面实验方案设计与结果

Tab.2 Design and results of response surface methodologies

实验号A℃BminCmL∶gR实测%R预测%135406∶17.016.92245409∶19.289.01335509∶16.126.244354012∶16.246.315454012∶17.948.12635309∶16.697.02745306∶18.46 9.24855406∶19.038.82945409∶19.319.811045506∶18.449.241155509∶18.939.0112453012∶17.808.2113554012∶18.517.95 1455309∶18.298.621545409∶19.349.45

2.2.1 回归模型方程的建立

以脂溶性成分提取率为响应值,采用Design-Expert 7.1.3软件对表2数据进行回归拟合,得到贯叶连翘脂溶性成分超声辅助提取工艺的多元二次回归方程模型:R=-25.96437+0.98825A+0.39025B+0.71083C+(3.02500E-003)AB+(2.08333E-003)AC+(1.33333E-003)BC-0.011325A2-(6.70000E-003)B2-0.053333C2

2004年秋天,花生获得了大丰收。那一年,农民每天排着绵延十几里的长队,到鲁花销售花生米。面对这么好的收购形势,有人提议压低收购价格,被孙孟全严词拒绝。他说:“做人不能忘本,企业发展也要饮水思源。鲁花的原料都是农民种的,没有农民支持,鲁花就不会有今天的发展局面。爱农民就是爱我们自己。”

2.2.2 方差分析

2.1.1 不同提取溶剂对提取率的影响(图1)

从表3可知,模型的P<0.0001、F模型=1573.28,表明该模型高度显著;提取率的失拟项F失拟=1.56,表明失拟项不显著,即该模型可以将各因素与提取率的关系较好地反映出来;调整确定系数表明该方程与对应的响应值吻合程度能够达到99.90%;

表3 方差分析

Tab.3 Analysis of variance

方差来源自由度平方和均方F值P值回归模型17.0691.901573.28<0.0001**A9.4619.467851.66<0.0001**B4.512E-00314.512E-0033.740.1108C0.7510.75622.67<0.0001**AB0.3710.37303.76<0.0001**AC0.01610.01612.970.0155*BC6.400E-00316.400E-0035.310.0694A24.7414.743929.95<0.0001**B21.6611.661375.50<0.0001**C20.8310.83705.98<0.0001**残差6.025E-00351.205E-003失拟项4.225E-00331.408E-0031.560.4128纯误差1.800E-00329.000E-004总和17.0714

注:*表示P<0.05,差异显著;**表示P<0.01,差异极显著。标准偏差sd=0.035,确定系数R2 =0.9996,调整确定系数变异系数CV=0.43。

实验的标准偏差sd=0.035,表明实验过程误差较小。因此,该模型对贯叶连翘脂溶性成分的提取条件优化是可行的。同时,可以明显看出AC项对响应值有显著影响(P<0.05),ACABA2B2C2项对响应值有极显著影响(P<0.01)。

2.2.3 响应曲面分析

根据贯叶连翘脂溶性成分超声辅助提取工艺的多元二次回归方程模型绘制的响应曲面图、等高线图如图5所示,响应曲面的方差分析如图6所示。

从图5a可知,当液固比为9∶1时,随着提取温度的升高,贯叶连翘脂溶性成分提取率呈快速上升趋势,随后又出现下降趋势;提取时间对提取率的影响曲线较为平缓;提取温度与提取时间的交互作用对提取率的影响极为显著。提取温度的合适水平范围为43~53 ℃,提取时间的合适水平范围为36~46 min。

从图5b可知,当提取时间为40 min时,液固比、提取温度以及两者交互作用对贯叶连翘脂溶性成分提取率的影响均比较显著。提取温度的合适水平范围为43~53 ℃,液固比的合适水平范围为(6.56~9.69)∶1。

图5 各因素交互作用对提取率影响的响应曲面及等高线图
Fig.5 Response surface and contour plots for the interactive effects of each factors on extraction rate

从图5c可知,当提取温度为45 ℃时,液固比对贯叶连翘脂溶性成分提取率的影响较显著;液固比与提取时间的交互作用对提取率的影响不显著。提取时间的合适水平范围为36~46 min、液固比的合适水平范围为(6.56~9.69)∶1。

煤矿机械开采技术要随着时代的发展与时俱进,须处理好机器的安全系统和采掘安全关键问题,在煤矿掘进施工过程中须形成一套合理的生产流程,并随具体状况不断改进。由于采煤设备多具有其独特的施工工艺和运行原理,做好事先生产管理体系,可保证机器设备的可靠性,提高掘进技术。

具体措施为:利用网络技术进行电力网格的程序设计,构建数据网格和信息网格,整合电力系统现有的数据和资源,实现数据在不同区域调度中心的交换和计算。电力网格的设置可以实现内网和外网的采用同一操作系统的运作模式,能在很大程度上提高电网运行的效率。

图6 响应曲面的方差分析图
Fig.6 Analysis of variance for response surface

从图6可知,提取率实际测定值和预测值分布几乎在同一直线上(图6a),提取率测定值与各因素的拟合效果良好(图6b)。因此,该模型能够很好地反映各因素与响应值之间的真实关系,可用于贯叶连翘脂溶性成分的超声辅助提取工艺优化。

2.2.4 最优提取工艺

对模型方程求导计算得到超声辅助提取贯叶连翘脂溶性成分的最优工艺条件为:提取温度47.95 ℃、提取时间41.24 min,此条件下,贯叶连翘脂溶性成分的提取率为9.54%。基于实际操作及经济因素,对工艺参数进行修正,得到最优提取工艺条件为:以正己烷为提取溶剂、超声功率200 W、提取温度48 ℃、提取时间41 min、液固比9∶1(mL∶g),在此条件下平行3 次实验,得到的提取率为9.45%(相对标准偏差小于1%)。

3 结论

以正己烷为溶剂,采用超声辅助法提取贯叶连翘脂溶性成分,在单因素实验的基础上结合响应曲面法对提取工艺进行优化,得到最优提取工艺条件为:超声功率200 W、提取温度48 ℃、提取时间41 min、液固比9∶1(mL∶g),在此条件下,贯叶连翘脂溶性成分提取率达到9.45%(相对标准偏差小于1%)。该提取工艺具有设备简单、耗时少、成本低等特点,为贯叶连翘有效成分的进一步研究提供了实验数据。

2.3.2 专业医疗队伍给予帮助。农村空巢老人普遍缺乏体检意识,当身体状况异常但不影响正常活动时,多数老人不选择就医,自己找家中常备的药物进行治疗,这不利于老人的生命健康。政府要加大资金投入力度,委派专业的医疗队伍深入农村,不定期且频繁地对农村空巢老人进行医疗救治,如体检、对行动不便的老人进行走访、发放预防疾病的药物、讲授和讲解急救措施等。

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Optimization in Ultrasonic-Assisted Extraction Process of Fat-Soluble Components from Hypericum perforatum L.by Response Surface Methodology

WANG Yan,GAO Jie,ZHOU Rui

(Shaanxi Institute of International Trade & Commerce,Xianyang 712046,China)

AbstractUsing the extraction rate of fat-soluble components as an index,we optimized the ultrasonic-assisted extraction process of fat-soluble components from Hypericum perforatum L.by response surface methodologies on the basis of single-factor experiments.The optimum extraction conditions are determined as follows:using n-hexane as the extraction solvent,the ultrasonic power of 200 W,the extraction temperature of 48 ℃,the extraction time of 41 min,and the liquid-solid ratio of 9∶1(mL∶g).Under above conditions,the extraction rate of fat-soluble components from Hypericum perforatum L.reaches 9.45%,and the RSD is less than 1%.This extraction process has the characteristics of simple equipment,time saving,and low cost,which provides experimental data for further research on the effective components from Hypericum perforatum L..

KeywordsHypericum perforatum L.;fat-soluble component;ultrasonic-assisted extraction;response surface methodology

基金项目:陕西省教育厅专项科研计划项目(18JK0950)

收稿日期:2019-12-10

作者简介:王燕(1982-),女,陕西西安人,副教授,研究方向:天然药物有效成分,E-mail:370749824@qq.com。

doi:10.3969/j.issn.1672-5425.2020.04.008

王燕,高洁,周蕊.响应曲面法优化贯叶连翘脂溶性成分的超声辅助提取工艺[J].化学与生物工程,2020,37(4):34-38.

WANG Y,GAO J,ZHOU R.Optimization in ultrasonic-assisted extraction process of fat-soluble components from Hypericum perforatum L.by response surface methodology[J].Chemistry & Bioengineering,2020,37(4):34-38.

中图分类号:R284.2

文献标识码:A

文章编号:1672-5425(2020)04-0034-05

文章来源:《化学与生物工程》 网址: http://www.hxyswgc.cn/qikandaodu/2020/0515/335.html

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