郭庆启，黄雨洋，王振宇，2，*，张 娜

（1.东北林业大学林学院，黑龙江哈尔滨150040；2.哈尔滨工业大学食品科学与工程学院，黑龙江哈尔滨150086；3.哈尔滨商业大学食品工程学院，黑龙江哈尔滨150076）

BOX-BEHNKEN响应面设计优化微波辅助提取大豆胚芽黄酮的工艺

郭庆启1，黄雨洋1，王振宇1，2，*，张 娜3

（1.东北林业大学林学院，黑龙江哈尔滨150040；2.哈尔滨工业大学食品科学与工程学院，黑龙江哈尔滨150086；3.哈尔滨商业大学食品工程学院，黑龙江哈尔滨150076）

以大豆胚芽为原料，以乙醇为浸提溶剂，通过微波辅助提取及Box-Behnken响应面设计优化大豆胚芽黄酮的提取工艺，得到最优工艺参数为：提取时间162s，功率687W，料液比1∶18，乙醇浓度68%。经回归分析表明：回归方程的R2=94%，R2Adj=87.99%，预测值为16.33mg/g。经验证，在最优提取工艺条件下，大豆胚芽总黄酮得率为16.16mg/g，回归模型的预测值与实测值的相对误差＜1%。

大豆胚芽，总黄酮，微波辅助，响应面设计，提取

大豆胚芽是大豆制油和蛋白工业的副产品之一，占大豆总重的2.5%［1］，富含黄酮、油脂、皂甙、β-谷甾醇、VE等生理活性成分［2］。1998年Yoshida对大豆胚芽和子叶中的营养成分进行了比较分析，结果表明大豆黄酮在大豆胚芽中的含量远远大于大豆子叶和种皮中的含量，一般高出3～15倍［3］。大豆胚芽中总黄酮含量一般为1.4%～1.74%，所以大豆胚芽是提取大豆黄酮的很好原料［4］。国内外学者研究已证实，黄酮类化合物具有很好的生理活性及药理、保健功能。对乳腺肿瘤、血小板凝集具有抑制作用［5-6］，高浓度黄酮能够抑制血管渗透性因子诱导的冠状动脉舒张［7］，且具有抗氧化［8-9］，抗炎，抗微生物及提高免疫功能的作用［10］。响应面分析法是采用多元二次回归方法作为函数估计的工具，将多因子实验中因素与指标的相互关系用多项式近似拟合，依此可对函数的响应面和等高线进行分析，研究因子与响应面之间、因子与因子之间的相互关系。本文应用响应面法考察乙醇提取脱脂大豆胚芽总黄酮工艺中各因素对得率的影响，对提取工艺进行了优化，旨在为大豆胚芽的进一步开发利用提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

大豆胚芽 黑龙江九三油脂公司提供；芦丁标准品 中国药品生物制品检定所；乙醇、三氯化铝、石油醚等化学试剂 均为分析纯。

1810型紫外分光光度计 北京普析通用；MG085S-2B微波实验仪 南京汇研微波系统工程有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 大豆胚芽原料的去油处理 由于大豆胚芽中含有大量的油脂，过多的油脂在提取黄酮的过程中影响总黄酮得率，所以在提取大豆胚芽中的黄酮类化合物前必须去除多余油脂。以石油醚为溶剂对大豆胚芽进行去油处理，工艺参数为：大豆胚芽粒度40目，料液比1∶20、萃取时间5h，此条件下大豆胚芽的去油率为10.46%。

1.2.2 提取工艺优化的研究 参考 Wang等和Proestos等的方法［11-12］，采用微波辅助提取法进行大豆胚芽黄酮提取，取5.0g脱脂大豆胚芽粉置于三角瓶中，按一定条件（提取时间、功率、液料比、乙醇浓度）在微波反应器内浸提大豆胚芽黄酮，测定吸光值，计算黄酮得率。

在单因素实验结果的基础上选取提取时间、功率、液料比、乙醇浓度4个因素为自变量，分别表示为x1，x2，x3，x4，以大豆胚芽总黄酮得率Y（mg/g）为响应值，根据Box-Behnken响应面设计原理设计响应面分析实验，因素与水平编码表见表1。

表1 因素与水平编码表

1.2.3 总黄酮含量的测定 采用三氯化铝法测定总黄酮含量［13］。

2 结果与讨论

2.1 响应面实验方案及实验结果

利用Design-Expert7.0设计响应面实验方案，以x1、x2、x3、x4为自变量，以总黄酮得率为响应值y1，测定结果见表2。其中实验序号1～24为析因实验，25～29为5个中心实验，用以估计实验误差。

2.2 响应面实验结果分析

通过统计分析软件Design-Expert7.0对表2中实验数据进行二次多项式回归拟合，建立二次多元回归方程，对该方程的回归分析与方差分析结果见表3。

表2 响应面分析法实验方案及实验结果

表3 回归与方差分析结果

由表3可知，方程因变量与自变量之间的线性关系明显，该模型回归显著（P＜0.01），失拟项不显著，并且该模型R2=94.00%=87.99%，说明该模型与实验拟合良好，自变量与响应值之间线性关系显著，可以用于该反应的理论推测。由F检验可以得到因子贡献率为：x2＞x3＞x1＞x4，即功率＞料液比＞提取时间＞乙醇浓度。x2、x1x3、x1x4、x2x4、、、项达到了极显著的水平，其中提取时间和料液比、提取时间和乙醇浓度、功率和乙醇浓度之间存在着交互作用，具体交互作用如图1所示。

应用响应面分析方法对回归模型进行分析，寻找最优响应结果为：微波辅助提取法对大豆胚芽总黄酮提取时间162s，功率687W，料液比1∶18，乙醇浓度68%，响应面最优值为16.33mg/g。在响应面分析法优化的最佳条件下进行3次平行实验，得到大豆胚芽总黄酮得率为16.16mg/g，预测值与实际测量值非常接近，说明响应值的实验值与回归方程预测值吻合良好。

图1 各因素交互作用对黄酮得率的影响规律

3 结论

通过Design-Expert7.0软件采用Box-Behnken实验设计法对大豆胚芽黄酮的提取工艺进行了优化。研究结果表明，提取功率对大豆胚芽黄酮提取影响最显著，并且提取时间和料液比、提取时间和乙醇浓度、功率和乙醇浓度之间存在着交互作用。通过Design-Expert7.0软件建立了相应的数学模型，并且得到乙醇提取工艺条件为：提取时间162s，功率687W，料液比1∶18，乙醇浓度68%。经过验证实验可知在最优提取工艺条件下总黄酮得率可达到16.16mg/g，回归模型的预测值与实测值的相对误差＜1%，为以后的中试以及工业化生产提供理论基础。

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Optimization of technology for microwave-assisted extraction of soybean embryo flavonoids using Box-Behnken response surface analysis

GUO Qing-qi1，HUANG Yu-yang1，WANG Zhen-yu1，2，*，ZHANG Na3
（1.College of Forestry，Northeast Forestry University，Harbin 150040，China；2.Food Science and Technology College，Harbin Institute of Technology，Harbin 150086，China；3.College of Food Engineering，Harbin University of Commerce，Harbin 150076，China）

Extracting flavonoids from the soybean embryo，the best extracting method is microwave assisted ethanol extracting method.With the Box-Behnken response surface analytical method，the regressive model through the optimization of main technical parameters was obtained.The best technical parameters were as followed：extracting time was 162s，extracting power was 687W，the proportion of material to liquid was 1∶18，the concentration of ethanol was 68%.The regressive analysis indicated that in the equation R2=94%，R2Adj=87.99%.The estimating data was 16.33mg/g.Through the validating test，under the best extracting conditions，the yield of total flavonoids from soybean embryo was 16.16mg/g.The relative error between the estimating data of regressive model and actual data was less than 1%.

soybean embryo；total flavonoids；microwave-assisted；RSM；extraction

TS201.2

B

1002-0306（2011）02-0214-03

2010-03-10 *通讯联系人

郭庆启（1978-），男，在读博士，讲师，主要从事林产化学方面的研究。