Optimalisering av avfargingsprosess og antioksidantaktivitet av Cistanche Deserticola polysakkaridekstrakt ved responsoverflatemetodikk ⅱ

2 resultater og analyse

2.1 Eksperimenter med enfaktor

2.1.1 Effekt av aktivert karbondosering på avfarging av cistanche polysakkaridekstrakt

Aktivert karbonavfarging er en type adsorpsjon avfarging. Partikkeloverflaten til aktivert karbon inneholder mange porer og kanaler, som sterkt kan adsorbere pigmentmolekyler. Imidlertid kan det også adsorbere polysakkaridmolekyler i løsningen, og forårsake tap av polysakkarid [25]. Som vist i figur 1a:

Med økningen i aktivert karbondosering øker avfargingshastigheten gradvis. Imidlertid, når doseringen overstiger 10%, bremser veksttrenden for avfargingshastigheten.

Når doseringen er under 20%, øker polysakkaridgjenvinningsgraden, men når den overstiger 20%, begynner utvinningshastigheten å avta.

Når doseringen er 20%, er avfargingseffekten optimal.

Tatt i betraktning de operasjonelle og kostnadsfaktorene i praktisk produksjon, ble 10%, 20%og 30%valgt som de aktiverte karbondoseringsnivåene for responsoverflateeksperimentet.

 

Polysakkarid urtekistanche-kosttilskudd på høyt nivå

 

2.1.2 Effekt av avfargingstid på cistanche polysakkaridekstrakt

Adsorpsjonen av pigmentmolekyler med aktivert karbon krever en viss tid. Som vist i figur 1B:

I løpet av 10–50 minutter øker avfargingshastigheten gradvis. Når avfargingstiden overstiger 50 minutter, begynner imidlertid avfargingshastigheten å avta. Dette fenomenet oppstår fordi avfarging via aktivert karbon involverer en dynamisk prosess med adsorpsjon og desorpsjon. Når desorpsjonen av pigmentmolekyler akselererer med langvarig interaksjonstid, øker volumet av desorbert pigmentmolekyler, noe som resulterer i en reduksjon i avfargingshastigheten.

Polysakkaridgjenvinningsgraden viser en gradvis nedadgående trend. Dette kan være fordi polysakkaridinnholdet i løsningen er betydelig høyere enn adsorpsjonskapasiteten til det aktiverte karbonet, noe som reduserer forskjellen mellom adsorpsjon og desorpsjonshastighet [26].

Selv om avfargingshastigheten og utvinningsgraden i løpet av de første 30 minuttene er akseptable, er det utfordrende å behandle store mengder prøver innen så kort tid i praktisk produksjon.

Derfor, med tanke på praktiske produksjonsforhold, ble 40, 50 og 60 minutter valgt som avfargingstidsnivåer for responsoverflateeksperimentet.

Fig.1 Påvirkning av aktivert karbonkonsentrasjon, avfargingstid, avfargingstemperatur og pH på avfargingseffekter av Cistanche Deserticola -polysakkarid

 

2.1.3 Effekt av avfargingstemperatur på avfarging av cistanche -polysakkaridekstrakt

Som vist i figur 1C, innen 20–40 grader, øker avfargingshastigheten til cistanche gradvis med stigende avfargingstemperatur. Når avfargingstemperaturen når 40 grader, er avfargingshastigheten og polysakkaridgjenvinningshastigheten henholdsvis 64,39% og 84,49%. Når temperaturen overstiger 40 grader, begynner imidlertid avfargingshastigheten å avta. Dette kan være fordi altfor høye temperaturer påvirker adsorpsjonen av pigmenter negativt ved aktivert karbon, og dermed svekker avfargingseffekten.

Når avfargingstemperaturen øker, synker polysakkaridgjenvinningshastigheten litt. Imidlertid har mindre variasjoner i temperaturen liten innvirkning på adsorpsjonen av polysakkarider med aktivert karbon [11]. Innenfor området 30–50 grader forblir massegjenvinningsgraden relativt høy. Tatt i betraktning energiforbruk i praktiske produksjonsprosesser, 30 grader, 40 grader og 50 grader ble valgt som avfargingstemperaturnivåer for responsoverflateeksperimentet.

2.1.4 Effekt av pH på avfarging av cistanche polysakkaridekstrakt

Adsorpsjonsavfargingsprosessen ved bruk av aktivert karbon krever deltakelse av H⁺ -ioner. Å øke konsentrasjonen av H⁺ -ioner i løsningen kan forbedre avfargingshastigheten [27] på riktig måte. Som vist i figur 1D, med økningen i pH, viser avfargingshastigheten til cistanche generelt en nedadgående trend, mens polysakkaridgjenvinningshastigheten gradvis øker. Dette kan være fordi lave pH -nivåer påvirker strukturen til polysakkaridene, noe som reduserer utvinningsgraden.

Innenfor området PH 4–7 er ikke nedgangen i avfargingsgraden signifikant, og polysakkaridgjenvinningsgraden er fortsatt relativt høy. Tatt i betraktning at den målte pH i prøveløsningen er 5,03, kan du velge pH 5,03 ettersom den optimale pH i industriell produksjon kan unngå bruk av syrer og baser, redusere kostnader og dra nytte av miljøvern. Derfor ble pH -nivåer på 4, 5 og 6 valgt som pH -nivåer for responsoverflateeksperimentet.

2.2 Optimalisering av avfargingsprosess for cistanche polysakkaridekstrakt ved bruk av responsoverflatemetodikk

2.2.1 Resultater av responsoverflateoptimaliseringseksperimenter

De eksperimentelle resultatene er vist i tabell 2, og variansanalyseresultatene er vist i tabell 3. fra tabell 3:

I responsoverføringsmodellen ved bruk av avfargingshastighet (Y1) og polysakkaridgjenvinningshastighet (Y2) som responsverdier, var p-verdiene for modellene for Y1 og Y2 begge mindre enn 0. 01, noe som indikerte svært signifikante forskjeller. Dermed er modellene meningsfulle.

P-verdiene for de manglende passformene var begge større enn 0. 05, noe som indikerer ingen signifikante forskjeller. Dette antyder at de forutsagte verdiene til modellen passer godt til de faktiske verdiene, noe som gjør dem egnet for å forutsi eksperimentelle resultater og bestemme de optimale prosessforholdene.

Korrelasjonskoeffisientene (R²) for Y1 og Y2 var 0. 8633 og 0. 9308, henholdsvis, som indikerer at modellen kunne forutsi 86. 33%.

Gjennom multippel regresjonsmåling og variansanalyse ble de kvadratiske polynomiske regresjonsmodellene for avfargingshastighet (Y1) og polysakkaridgjenvinningshastighet (Y2) angående aktivert karbondosering, tid, temperatur og pH etablert som følger:

Avfargingshastighet (Y1):
Y {{0}}. 21 + 0. 1 0 a - 0. 22b - 0. 4444aD 0. 29d - {{{{{{{{}}}}}}}}}. + 0. 07BC - 0,07BD - 3,08a² - 1,27b² - 1,09c² - 1,82d²

Polysaccharide Recovery Rate (Y2):
Y {{0}}. 93 + 0. 12a - 0. 41b - 0. 54c - 0. 3 {11}} d - {0. 04. + 0. 08BC + 0. 04BD + 0. 04CD - 3.78a² - 1.15b² - 1.51c² - 2.10d²

I tillegg viste de kvadratiske modellene for begge responsverdiene svært signifikante forskjeller. Faktorer C, A², B², C² og D² hadde signifikante effekter på avfargingshastigheten til cistanche -polysakkaridekstrakt (p <{{0}}. 0 5 eller p <0. 01). Tilsvarende hadde faktorer B, C, A², B², C² og D² signifikante effekter på polysakkaridgjenvinningshastighet (p <0,05 eller p <0,01). Dette indikerer at sammenhengene mellom faktorene og responsverdiene ikke er enkle lineære forhold.

 

2.2.2 Samhandling mellom to faktorer for avfargingshastighet

BrukerDesign Expert 8. 0. 6Programvare, interaksjonseffektene mellom faktorer ble analysert, og 3D -responsoverflateplott ble generert for å visuelt analysere interaksjonene mellom par av faktorer og deres effekter på responsverdiene.

Som vist i figurene 2A - F:

Etter hvert som nivåene av de samvirkende faktorene økte, viste avfargingshastigheten for cistanche -polysakkaridekstrakt en trend med å begynne med å øke og deretter avta.

Endringene mellom aktivert karbondosering og andre faktorer var mer uttalt, noe som indikerer sterke interaksjoner mellom disse faktorene.

I kontrast var endringene mellom avfargingstemperatur og avfargingstid, pH og avfargingstemperatur og pH og avfargingstid mindre uttalt, noe som indikerte svakere interaksjoner mellom disse faktorene.

2.2.3 Samhandling mellom to faktorer på gjenopprettingshastighet for polysakkarid

Som vist i figurer 3A - F:

Etter hvert som nivåene av de samvirkende faktorene økte, viste polysakkaridgjenvinningsgraden for cistanche -polysakkaridekstraktet også en trend med å begynne med å øke og deretter avta.

Endringene mellom aktivert karbondosering og andre faktorer var mer uttalt, noe som indikerer sterke interaksjoner mellom disse faktorene.

I kontrast var endringene mellom avfargingstemperatur og avfargingstid, pH og avfargingstemperatur og pH og avfargingstid mindre uttalt, noe som indikerte svakere interaksjoner mellom disse faktorene.

 

 

Eksperiment nr.	En aktivert karbondosering (%)	B Defargingstid (min)	C avfargingstemperatur (grad)	D ph	Y₁ avfargingshastighet (%)	Y₂ Polysaccharide Recovery Rate (%)
1	0	0	0	0	57.66	94.60
2	1	0	0	0	57.75	93.45
3	-1	0	0	0	57.65	93.46
4	0	1	0	0	57.66	93.42
5	0	-1	0	0	57.64	93.40
6	0	0	1	0	57.65	93.31
7	0	0	-1	0	57.63	93.30
8	0	0	0	1	57.64	93.47
9	0	0	0	-1	57.62	93.46
10	1	1	0	0	57.75	93.39
11	1	-1	0	0	57.73	93.30
12	1	0	1	0	57.74	93.25
13	1	0	-1	0	57.72	93.23
14	1	0	0	1	57.73	93.40
15	1	0	0	-1	57.71	93.39
16	-1	1	0	0	57.65	93.42
17	-1	-1	0	0	57.63	93.30
18	-1	0	1	0	57.64	93.25
19	-1	0	-1	0	57.62	93.23
20	-1	0	0	1	57.63	93.40
21	-1	0	0	-1	57.61	93.39
22	0	1	1	0	57.66	93.25
23	0	-1	-1	0	57.62	93.23
24	0	1	-1	0	57.64	93.23
25	0	-1	1	0	57.64	93.25
26	0	1	0	1	57.65	93.42
27	0	-1	0	-1	57.63	93.39
28	0	0	0	0	57.66	94.60
29	0	0	0	0	57.66

 

 

 

Kilde	Koeffisient	Y₁	Y₂	Sum av firkanter	Y₁	Y₂	Gjennomsnittlig firkant	Y₁	Y₂	F Verdi	Y₁	Y₂	P verdi	Y₁	Y₂
Modell				13.64	73.29		78.39	14.55			10.88		<0.0001		<0.0001
A(Aktivert karbondosering)				0.10			0.72				0.98		<0.05
B(Tid)
Note

 

 

2.2.4 Bestemmelse av optimale prosessforhold og valideringseksperimenter

Ved hjelp av boksen-Behnken-design ble den eksperimentelle ordningen utviklet, og eksperimentelle data ble analysert ved bruk avDesign Expert 8. 0. 6programvare. De optimale avfargingsprosessbetingelsene for cistanche -polysakkaridekstrakt med aktivert karbon ble bestemt som følger:

Aktivert karbondosering:20.18%

Temperatur:37,74 grad

Tid:48,88 minutter

ph:4.92

Under disse forholdene var de forutsagte resultatene:

Avfargingshastighet:61.25%

Polysakkaridgjenvinningsgrad:98.02%

Tatt i betraktning praktisk produksjonsmulighet, ble de optimale prosessforholdene litt justert til:

Aktivert karbondosering:20%

Temperatur:37 grad

Tid:49 minutter

ph:5.03

Under disse justerte optimale forholdene ble det utført tre parallelle valideringseksperimenter. Resultatene var:

Avfargingshastighet:62.66%

Polysakkaridgjenvinningsgrad:96.16%

De målte verdiene viste avvik fra de teoretiske verdiene til regresjonsmodellen innen et rimelig område, noe som demonstrerte at modellen er gyldig [28].

 

2.3 Antioksidantaktivitet av cistanche -polysakkarider

2.3.1 DPPH Radikal rensingsevne for cistanche -polysakkarider

Plantepolysakkarider viser betydelig antioksidantaktivitet, generelt innenfor konsentrasjonsområdet for1. 0 - 1 0. 0 mg/ml. Avfargingsprosessen kan påvirke antioksidantaktiviteten til polysakkarider [16,29].

Som vist i figur 4 ble DPPH -radikale rensingsevnen til avfargede cistanche -polysakkarider betydelig forbedret. I en konsentrasjon av1. 0 mg/ml, DPPH -radikale rensingsgraden økte fra14,78% (før avfarging)til38,38% (etter avfarging).

Dette indikerer at avfargingsprosessen kan forbedre DPPH -radikale rensingsevnen til cistanche -polysakkarider. Denne forbedringen kan tilskrives fjerning av urenheter under avfargingsprosessen, noe som øker renheten til polysakkaridene og deretter forbedrer deres aktivitet.

 

2.3.2 Total reduserende kraft av cistanche -polysakkarider

Under sure forhold kan antioksidanter redusere Fe³⁺-TPTZ (jern-tripyridyltrizin) til Fe²⁺-TPTZ, som produserer en blå farge. Absorbansen på593 nmkan brukes til å beregne den totale reduserende effekten til prøven. En høyere FRAP -verdi indikerer sterkere total reduserende effekt [30].

Som vist i figur 5, den totale reduserende kraften til1. 0 mg/mlCistanche -polysakkarider viste ingen merkbar forskjell før og etter avfarging. Dette kan skyldes mangelen på stoffer i ekstraktet som er i stand til å reagere med Fe³⁺-TPTZ, eller tilstedeværelsen av stoffer som hemmer konvertering av Fe³⁺-TPTZ til Fe²⁺-TPTZ.

 

 

2.3.3 Hydroksylradikal rensingsevne for cistanche -polysakkarider

Som vist i figur 6, hydroksylradikalske rensingshastighet på1. 0 mg/mlCistanche polysakkarider økte fra84,37% (før avfarging)til96,18% (etter avfarging).

Dette indikerer at cistanche -polysakkarider har betydelig hydroksylradikal rensingsevne, noe som ble ytterligere forbedret etter avfarging. Denne forbedringen kan tilskrives økningen i polysakkaridrenhet etter avfargingsprosessen, noe som forbedrer hydroksylradikal -rensingsevnen.

Tilsvarende har Sun Mingli et al. [31] fant at den hydroksylradikale rensingsevnen til Scutellaria -polysakkarider ble betydelig forbedret etter avfarging, i samsvar med resultatene oppnådd i denne studien.

 

2.3.4 Abts kation radikal rensingsevne for cistanche polysakkarider

Studier har vist at avfargingbehandling av polysakkarider kan redusere ABTS -kationradikal -rensingsevnen [32]. Som vist i figur 7,1. 0 mg/mlCistanche -polysakkarider viser signifikant ABTS kationradikal rensingsaktivitet. Imidlertid, etter avfarging, avtok aktiviteten betydelig og falt fra7,85% (før avfarging)til0. 89% (etter avfarging).

Dette indikerer at avfargingsprosessen svekker ABTS -kationradikal -rensingsevnen til cistanche -polysakkarider. Denne reduksjonen kan skyldes fjerning av komponenter i cistanche -polysakkarider som reagerer med ABTS kationradikaler, noe som fører til en nedgang i rensingsevnen.

 

3 Konklusjon

Denne studien brukte aktivert karbon som et avfargingsmiddel, med avfargingshastighet og polysakkaridgjenvinningshastighet som evalueringsindikatorer. Basert på eksperimentelle resultater med enfaktor, eksperimentelle resultater for responsoverflate og praktisk produksjonsmulighet, ble de optimale prosessbetingelsene bestemt som følger:

Aktivert karbondosering: 20%

Temperatur:37 grad

Tid:49 minutter

ph: 5.03

Under disse forholdene var avfargingsgraden for cistanche -polysakkaridekstrakt62.66%, og polysakkaridgjenvinningsgraden var96.16%. De resulterende polysakkaridene viste signifikant forbedret DPPH -radikal rensingsevne og hydroksylradikal rensingsevne.

Denne avfargingsprosessen demonstrerte god avfargingseffektivitet og høy polysakkaridgjenvinningshastighet, og ga en referanse for å forberede høye renheter, estetisk overlegne cistanche-polysakkaridprodukter.