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超声提取黄姜总黄酮的工艺优化及动力学研究

作　者: 赵锐
导　师: 林书玉
学　校: 陕西师范大学
专　业: 生物物理学
关键词: 超声提取黄姜总黄酮提取率动力学模型正交实验响应面分析法
分类号: R284.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

黄酮类化合物(flavonoids)是自然界中一种具有苯基色原酮(flavone)结构的天然化合物。其分子式中都带有一个酮式羰基,第一位上有能够与强酸反应结合成盐的氧原子,而羟基衍生物大多数是黄色的,因此也被称为黄碱素或黄酮。植物体中的黄酮类化合物基本上都是与糖结合成黄酮苷,只有一小部分是以游离态(苷元)的形式存在,主要是O-糖苷和少数的C-糖苷。大多数植物体中都含有黄酮类化合物,因为它们在植物的生长过程中起到抗菌防病等多方面的重要作用。黄姜也叫盾叶薯蓣、火头根,是多年生草本植物,广泛分布于我国很多省市。黄姜有“药用黄姜“的美誉,具有很好的开发潜质。黄姜中的薯蓣皂苷大多数被用来制备消炎、镇痛、脑血管、合成避孕药等多方面药物,在很多文献中都有报道。然而黄姜中除了含有皂苷、还含有黄酮苷、单宁、色素等方面未见报道。黄酮类化合物具有多种生物活性对很多疾病都有非常重要的作用,所以研究黄姜总黄酮具有很重要的意义。因此本文对黄姜总黄酮做了系统的研究。(1)本文主要是在Fick扩散第一定律和中草药浸提机制的基础上,考虑了超声场对固液扩散的影响和超声破壁作用对黄姜总黄酮提取率的影响,研究并建立了有关黄姜总黄酮的超声提取动力学模型,得到了黄姜总黄酮的浓度与超声作用时间、超声功率之间的关系。接着进行超声辅助提取黄姜总黄酮的实验,并用Matlab软件对实验数据进行数值模拟,验证了超声提取黄姜总黄酮的动力学模型。(2)采用正交实验设计对黄姜总黄酮进行超声辅助提取工艺优化的实验探讨：以单因素实验为前提,选取不同的超声功率、不同的料液比、不同的超声时间以及不同的乙醇浓度,进行4因素3水平的正交实验设计与综合分析,得到各个因素对黄姜总黄酮提取率的影响主次关系为：料液比>超声功率>乙醇浓度>超声时间。超声提取黄姜总黄酮的最有效的工艺条件为：超声功率为480w,料液比为1：50g/ml,超声提取时间为30min,乙醇浓度为80%。在此条件下,做了三次平行实验得到黄姜总黄酮的提取率的平均值为11.18mg/g。(3)在单因素对黄姜总黄酮提取率影响的基础上,采用Box-Behnken Design-响应面优化法,选取超声提取时间、超声功率、液料比和乙醇浓度作为四个影响因素,采用四因素三水平响应面分析方法,得到各个因素对黄姜总黄酮提取率的影响顺序为：液料比>超声功率>超声时间>乙醇浓度,黄姜总黄酮的最佳提取工艺条件为：超声时间为28.8min、超声功率为383.13w、液料比为44.03：1ml/g、乙醇浓度78.86%,理论上预测黄姜总黄酮提取率为11.23mg/g。对优化的实验结果进行实验验证,考虑实际操作的问题,以及节省时间、考虑能耗并要取得最佳效果的目的,将超声提取黄姜总黄酮的最佳工艺条件修正为：超声时间为30min、超声功率为380w、液料比为45：1m1/g、乙醇浓度为80%,做了三次实验得到黄姜总黄酮提取率的平均值为11.59mg/g,差异不显著。因此,通过响应面分析法能够准确的得到超声提取黄姜总黄酮的最佳提取条件,在实际应用中可以很好的利用,能够为工业的大规模生产提供理论依据。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第1章绪论  9-17
  1.1 黄酮类化合物的研究概述  9-11
    1.1.1 黄酮类化合物的研究进展  9
    1.1.2 黄酮类化合物的生物活性  9-10
    1.1.3 黄酮类化合物的提取方法  10-11
  1.2 超声波在中草药黄酮类化合物提取中的应用  11-14
    1.2.1 超声提取中草药黄酮类化合物的特点  11-12
    1.2.2 超声提取中草药黄酮类化合物的理论基础  12-13
    1.2.3 提取过程传质分析  13-14
  1.3 本文立题依据及其研究意义  14-15
  1.4 本文主要研究内容  15-17
第2章超声提取黄姜总黄酮的动力学研究  17-25
  2.1 超声提取中草药动力学模型研究进展  17-19
  2.2 超声提取中草药黄姜总黄酮的动力学模型  19-23
    2.2.1 Fick第一定律  19-20
    2.2.2 浸提传质动力学模型  20-21
    2.2.3 中草药黄姜超声破壁的传质动力学方程  21-23
  2.3 理论分析  23-25
第3章超声提取黄姜总黄酮的动力学模型验证  25-33
  3.1 材料与方法  25-28
    3.1.1 实验仪器  25
    3.1.2 超声提取装置  25-26
    3.1.3 黄酮类化合物的测定方法  26-27
    3.1.4 实验检测设备  27-28
  3.2 黄姜总黄酮的超声提取实验  28-30
    3.2.1 芦丁标准曲线的绘制  28-29
    3.2.2 黄姜总黄酮提取率的计算  29-30
  3.3 超声提取黄姜总黄酮的动力学模型实验验证与分析  30-32
  3.4 总结  32-33
第4章正交实验法优化超声提取黄姜总黄酮的实验研究  33-41
  4.1 正交实验设计  33-35
    4.1.1 正交实验设计概述  33-34
    4.1.2 正交实验分析方法  34-35
  4.2 超声提取黄姜总黄酮的单因素实验  35-37
    4.2.1 超声功率对黄姜总黄酮提取率的影响  35-36
    4.2.2 超声时间对黄姜总黄酮提取率的影响  36
    4.2.3 乙醇浓度对黄姜总黄酮提取率的影响  36-37
    4.2.4 料液比对黄姜总黄酮提取率的影响  37
  4.3 正交实验法优化超声提取黄姜总黄酮的实验研究  37-39
    4.3.1 正交实验因素设计  37-38
    4.3.2 正交实验结果和实验分析  38-39
  4.4 结论  39-41
第5章响应面分析法优化超声提取黄姜总黄酮的实验研究  41-53
  5.1 响应面分析法简介  41
  5.2 响应面实验设计  41-43
  5.3 响应面实验分析  43-51
  5.4 结论  51-53
第6章结论和展望  53-55
  6.1 结论  53-54
  6.2 展望  54-55
参考文献  55-59
致谢  59-61
攻读硕士学位期间科研成果  61

超声提取黄姜总黄酮的工艺优化及动力学研究

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