响应面法优化辣木多酚提取工艺开题报告

1. 研究目的与意义

由于一些试验设计与优化方法，都未能给出直观的图形，因而也不能凭直觉观察其最优化点，虽然能找出最优值，但难以直观地判别优化区域。响应面分析也是一种最优化方法，它是将体系的响应作为一个或多个因素的函数，运用图形技术将这种函数关系显示出来，以供我们凭借直觉的观察来选择试验设计中的最优化条件。响应面法优化工艺过程主要涉及三步:实验设计，建立数学模型评估相关性，预测响应值考察模型的准确性[1]，因其提供了响应面区域内的必要信息、扩展了有限的资源而高效得多。响应面法使得参数间的交互作用通过有限次试验来评估成为可能，目前已成为降低成本、优化加工条件的一种有效方法，广泛地应用于农业、生物、食品、化学等领域[2-9]。通过响应面法优化辣木多酚提取工艺，能更准确地找到多酚提取条件，最大化地提高多酚提取率[10]。在印度，辣木树是人们长寿的食材药材，浑身都是宝，已经有上千年的食用历史，是人类较古老的药食兼用的树种之一，它适应性、抗逆性强，还有一定的保持水土流失的作用。由已研究发现的一些化学物质如：具有高度的抗氧化能力的α-生育酚、β-生育酚、δ-生育酚，抗肿瘤成分的β-谷甾醇、硫代氨基甲酸盐，高效杀菌作用的凤尾辣木素、辣木素，具有净水功能的辣木蛋白质，促进植物生长的玉米素等可知，辣木将会在今后产品研发中受到越来越多的重视[11]。而目前关于辣木深加工产品种类少、多酚类化合物提取率低、利用率低下，目前世界上有关辣木的研究内容大多是关于其化学成分，研究方向和思路单一，且我国的辣木研究还不够全面具体，因此加大辣木种质资源收集、利用、创新和栽培等多方向的科研力度具有重要意义。本文拟采用超声波辅助提取辣木叶多酚，通过响应面法，分析超声时间、超声温度、超声功率和料液比对辣木多酚提取率的影响，确定提取辣木多酚的最佳工艺条件，为辣木叶深度开发提供理论参考。同时，本文的研究也将进一步推动辣木工业的进步，为辣木加工企业的发展作出贡献。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

采用超声波辅助提取辣木叶多酚，并利用响应面法对提取工艺参数进行优化。在前期单因素试验研究的基础上，以辣木叶多酚得率为响应指标，以料液比、提取时间、提取温度和提取功率为影响因素设计四因素三水平的box-behnken中心组合设计法设计响应面试验。

拟解决关键问题：

3. 国内外研究现状

目前，国内外多酚类化合物的提取分离方法多种多样，如有机溶剂法、微波法和超声法。其中，超声波提取方法是利用超声波的粉碎、空化、搅拌等作用，促进黄酮等有效成分的溶出，它以其操作简单便捷、提取温度低、提取率高、提取物的结构不易被破坏等特点，已广泛用于天然成分的有效提取。与另外两种方法相比，超声波提取法具有高效、经济等优势。近十多年来，由于统计学在各个领域中的发展和应用，响应面法的应用领域进一步拓宽，对响应面法感兴趣的科学工作者也越来越多，许多学者对响应面法进行了研究。响应面法的应用领域不再仅仅局限于化学工业，在生物学、医学以及生物制药领域都得到了广泛应用。同时,食品学、工程学、生态学等方面也都涉及到了响应面法的应用[12]。目前，国内外学者对于植物多酚超声辅助的响应面优化研究已取得一定进展。1970年， Henika开始把响应面方法应用于早期食品研究中。由于他在这一领域的领袖地位，该领域的其他研究人员相继把响应面法作为一种研究策略。Palmer[13]和Henika[14]发表的两篇文章是关于响应面法在这一领域应用情况的非常有价值的参考文献。Sharma[15]等采取了超声波法提取了茶叶中的几种主要的儿茶素,认为15min（三次提取,每次5min）为最佳提取时间,因为继续延长时间或增加提取次数无法进一步提高多酚的量。在国内，也有许多学者对超声辅助提取多酚有着一定的研究，如赵慧芳[16]等通过响应面分析法优化黑莓果实中鞣花酸和没食子酸的超声提取工艺，实验表明：在最佳工艺条件下，鞣花酸含量为 0.1483mg/g，没食子酸含量为5.131mg/g。于修烛[17]等从苹果皮渣中筛选出苹果籽，研究了超声波辅助法提取苹果籽油的工艺条件，结果，表明苹果籽油不饱和脂肪含量较高，油品质量好。总之，超声波提取植物多酚的研究报道很多，如黄芩多酚、茶多酚、桑黄多酚、生地黄多酚[18-21]等。

4. 计划与进度安排

2022年9月--10月进行辣木叶多酚提取实验：9月1号--15号：对辣木叶多酚提取条件范围进行限定9月16号--30号：通过响应曲面法中的Box-Behnken试验设计优化辣木多酚的最佳提取工艺参数。

2022年10月10月1号--5号进行数据处理：运用Design-Expert V8.05b软件分析响应值与被检变量之间的逻辑关系，并对其回归模型、方差和对应的等高线图进行分析，得出结论。10月6号--10号进行验证试验，确定最终辣木多酚提取的优化条件

5. 参考文献

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