Optimalizácia procesu odfarbenia a antioxidačnej aktivity extraktu z polysacharidu Cistache Deserticola pomocou metodológie povrchu odozvy ⅱ

2 výsledky a analýza

2.1 experimenty s jedným faktorom

2.1.1 Účinok dávkovania aktívneho uhlia na odfarbenie extraktu z polysacharidu cistanche

Aktívne odfarbenie uhlíka je typ adsorpčnej odfarbenia. Povrch častíc s aktívnym uhlím obsahuje početné póry a kanály, ktoré môžu silne adsorbovať pigmentové molekuly. Môže však tiež adsorbovať polysacharidové molekuly v roztoku, čo spôsobuje stratu polysacharidu [25]. Ako je znázornené na obrázku 1A:

S nárastom dávkovania aktívneho uhlíka sa rýchlosť odfarbenia postupne zvyšuje. Keď však dávka presahuje 10%, trend rastu rýchlosti odfarbenia spomaľuje.

Ak je dávka nižšia ako 20%, miera zotavenia polysacharidu sa zvýši, ale keď presahuje 20%, miera zotavenia sa začne znižovať.

Ak je dávka 20%, účinok odfarbenia je optimálny.

Vzhľadom na operačné a nákladové faktory v praktickej výrobe boli ako aktívne hladiny dávkovania uhlíka pre experiment s odozvou vybraní 10%, 20%a 30%.

 

Na vysokej úrovni Polysacharid Herbal Cistache doplnky

 

2.1.2 Účinok odfarbenia času na extrakt z polysacharidu cistanche

Adsorpcia pigmentových molekúl pomocou aktívneho uhlia vyžaduje určité množstvo času. Ako je znázornené na obrázku 1b:

Do 10–50 minút sa miera odfarbenia postupne zvyšuje. Keď však čas odfarbenia presahuje 50 minút, miera odfarbenia sa začne znižovať. Tento jav sa vyskytuje, pretože dekolorizácia pomocou aktívneho uhlia zahŕňa dynamický proces adsorpcie a desorpcie. Keď sa desorpcia pigmentových molekúl zrýchľuje s predĺženou dobou interakcie, objem desorbovaných pigmentových molekúl sa zvyšuje, čo vedie k zníženiu rýchlosti odfarbenia.

Miera výťažku polysacharidu vykazuje postupný klesajúci trend. Dôvodom môže byť skutočnosť, že obsah polysacharidu v roztoku je výrazne vyšší ako adsorpčná kapacita aktívneho uhlia, čo znižuje rozdiel medzi rýchlosťami adsorpcie a desorpcie [26].

Aj keď miera odfarbenia a miera zotavenia počas prvých 30 minút sú prijateľné, je náročné spracovať veľké objemy vzoriek v takom krátkom čase v praktickej výrobe.

Preto, vzhľadom na praktické výrobné podmienky, boli vybrané 40, 50 a 60 minút ako úroveň odfarbenia pre experiment s povrchom odozvy.

Obr.

 

2.1.3 Vplyv teploty dekolorizácie na odfarbenie extraktu z polysacharidu Cistache

Ako je znázornené na obrázku 1C, v rozsahu 20–40 stupňov sa miera odfarbenia cistache postupne zvyšuje s rastúcou teplotou odfarbenia. Keď teplota dekolorizácie dosiahne 40 stupňov, miera odfarbenia a výťažok polysacharidov je 64,39% a 84,49%. Keď však teplota presahuje 40 stupňov, miera odfarbenia začne klesať. Dôvodom môže byť skutočnosť, že príliš vysoké teploty negatívne ovplyvňujú adsorpciu pigmentov pomocou aktívneho uhlia, čím sa oslabuje dekolorizačný účinok.

Keď sa teplota odfarbenia zvyšuje, rýchlosť zotavenia polysacharidu mierne klesá. Menšie variácie teploty však majú malý vplyv na adsorpciu polysacharidov pomocou aktívneho uhlia [11]. V rozsahu 30–50 stupňov zostáva miera obnovy hmotnosti relatívne vysoká. Vzhľadom na spotrebu energie v praktických výrobných procesoch, 30 stupňov, 40 stupňov a 50 stupňov, sa vybralo ako hladiny teploty odfarbenia pre experiment s povrchom odozvy.

2.1.4 Vplyv pH na odfarbenie extraktu z polysacharidu cistanche

Proces adsorpcie dekolorizácie pomocou aktívneho uhlia vyžaduje účasť iónov H⁺. Primerané zvýšenie koncentrácie H⁺ iónov v roztoku môže zlepšiť mieru odfarbenia [27]. Ako je znázornené na obrázku 1D, so zvýšením pH, miera odfarbenia Cistache vo všeobecnosti vykazuje klesajúci trend, zatiaľ čo miera zotavenia polysacharidu sa postupne zvyšuje. Dôvodom môže byť skutočnosť, že nízke hladiny pH ovplyvňujú štruktúru polysacharidov, čím sa znižuje miera zotavenia.

V rozsahu pH 4–7 nie je pokles miery odfarbenia významný a miera zotavenia polysacharidu zostáva relatívne vysoká. Vzhľadom na to, že namerané pH roztoku vzorky je 5,03, výber pH 5.03, pretože optimálne pH v priemyselnej výrobe sa môže vyhnúť používaniu kyselín a základov, znížiť náklady a využívať ochranu životného prostredia. Preto boli hladiny pH 4, 5 a 6 vybrané ako hladiny pH pre experiment s povrchom odozvy.

2.2 Optimalizácia procesu odfarbenia pre extrakt z polysacharidu cistanche pomocou metodiky povrchovej odozvy

2.2.1 Výsledky experimentov optimalizácie povrchu odozvy

Experimentálne výsledky sú uvedené v tabuľke 2 a výsledky analýzy rozptylu sú uvedené v tabuľke 3. Z tabuľky 3:

V modeli povrchového prispôsobenia odozvy pomocou rýchlosti dekolorizácie (Y1) a rýchlosť zotavenia polysacharidu (Y2) ako hodnoty odozvy boli p-hodnoty modelov pre Y1 a Y2 nižšie ako 0. 01, čo naznačuje vysoko významné rozdiely. Modely sú teda zmysluplné.

Hodnoty p pojmov nedostatočných podmienok boli väčšie ako 0. 05, čo naznačuje žiadne významné rozdiely. To naznačuje, že predpovedané hodnoty modelu dobre zapadajú do skutočných hodnôt, čo ich robí vhodnými na predpovedanie experimentálnych výsledkov a určenie optimálnych podmienok procesu.

Korelačné koeficienty (R²) pre Y1 a Y2 boli 0.

Prostredníctvom viacnásobnej regresnej montáže a analýzy rozptylu boli kvadratické polynómové regresné modely pre rýchlosť odfarbenia (Y1) a rýchlosť zotavenia polysacharidu (Y2) týkajúce sa aktivovanej dávky uhlíka, času, teploty a pH nasledujúcim spôsobom:

Miera odfarbenia (Y1):
Y {{0}}. 21 + 0. + 0.

Rýchlosť zotavenia polysacharidu (Y2):
Y {{0}. + 0. 08bc + 0. 04BD + 0.

Okrem toho kvadratické modely pre obe hodnoty odozvy vykazovali veľmi významné rozdiely. Faktory C, A², B², C² a D² mali významné účinky na rýchlosť dekolorizácie extraktu polysacharidu Cistache (p <{{{{{{{{{{{{{}}}}. Podobne aj faktory B, C, A², B², C² a D² mali významné účinky na rýchlosť zotavenia polysacharidov (p <0,05 alebo P <0,01). To naznačuje, že vzťahy medzi faktormi a hodnotami odozvy nie sú jednoduché lineárne vzťahy.

 

2.2.2 Interakcia medzi dvoma faktormi rýchlosti odfarbenia

VyužívanieDizajn expert 8. 0. 6Softvér, interakčné účinky medzi faktormi sa analyzovali a generovali sa povrchové grafy 3D odozvy, aby sa vizuálne analyzovali interakcie medzi pármi faktorov a ich účinkami na hodnoty odozvy.

Ako je znázornené na obrázkoch 2A - F:

Keď sa hladiny interagujúcich faktorov zvýšili, miera odfarbenia extraktu z polysacharidu Cistache vykazovala trend pôvodne zvyšovania a potom klesania.

Zmeny medzi aktívnym dávkovaním uhlíka a inými faktormi boli výraznejšie, čo naznačuje silné interakcie medzi týmito faktormi.

Naopak, zmeny medzi dekolorizačnou teplotou a časom odfarbenia, teplotou pH a dekolorizáciou a časom dekolorizácie boli menej výrazné, čo naznačuje slabšie interakcie medzi týmito pármi faktorov.

2.2.3 Interakcia medzi dvoma faktormi v miere zotavenia polysacharidu

Ako je znázornené na obrázkoch 3a - f:

Keď sa hladiny interagujúcich faktorov zvýšili, miera zotavenia polysacharidu extraktu z polysacharidu cistanche tiež ukázala trend spočiatku zvýšenia a potom klesajúci.

Zmeny medzi aktívnym dávkovaním uhlíka a inými faktormi boli výraznejšie, čo naznačuje silné interakcie medzi týmito faktormi.

Naopak, zmeny medzi dekolorizačnou teplotou a časom odfarbenia, teplotou pH a dekolorizáciou a časom dekolorizácie boli menej výrazné, čo naznačuje slabšie interakcie medzi týmito pármi faktorov.

 

 

Experiment č.	Aktívne dávkovanie uhlíka (%)	B Čas odfarbenia (min)	C Dekolorizačná teplota (stupeň)	D ph	Miera odfarbenia (%)	Miera výťažku polysacharidu (%)
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

 

 

 

Zdroj	Koeficient	Y₁	Y₂	Súčet štvorcov	Y₁	Y₂	Stredný štvorcový	Y₁	Y₂	F hodnota	Y₁	Y₂	P Hodnota	Y₁	Y₂
Model				13.64	73.29		78.39	14.55			10.88		<0.0001		<0.0001
A(Dávka aktívneho uhlia)				0.10			0.72				0.98		<0.05
B(Čas)
Poznámka

 

 

2.2.4 Stanovenie optimálnych podmienok procesu a experimentov s validáciou

Použitím dizajnu boxu-behnken bola vyvinutá experimentálna schéma a experimentálne údaje sa analyzovali pomocouDizajn expert 8. 0. 6softvér. Optimálne podmienky procesu odfarbenia pre extrakt z polysacharidu Cistache s aktívnym uhlím boli stanovené nasledovne:

Aktívne dávkovanie uhlíka:20.18%

Teplota37,74 stupňov

Čas:48,88 minút

PH:4.92

Za týchto podmienok boli predpokladané výsledky:

Miera odfarbenia:61.25%

Rýchlosť zotavenia polysacharidu:98.02%

Vzhľadom na praktickú uskutočniteľnosť výroby boli optimálne podmienky procesu mierne upravené tak, aby:

Aktívne dávkovanie uhlíka:20%

Teplota37 stupňov

Čas:49 minút

PH:5.03

Za týchto upravených optimálnych podmienok sa uskutočnili tri experimenty s paralelnou validáciou. Výsledky boli:

Miera odfarbenia:62.66%

Rýchlosť zotavenia polysacharidu:96.16%

Namerané hodnoty vykazovali odchýlky od teoretických hodnôt regresného modelu v primeranom rozsahu, čo dokazuje, že model je platný [28].

 

2.3 Antioxidačná aktivita cistanche polysacharidov

2.3.1 DPPH Radical Scavenging Schopnosť cistanche polysacharidov

Rastlinné polysacharidy vykazujú významnú antioxidačnú aktivitu, zvyčajne v rozsahu koncentrácie1. 0 - 1 0. 0 mg/ml. Proces odfarbenia môže ovplyvniť antioxidačnú aktivitu polysacharidov [16,29].

Ako je znázornené na obrázku 4, významne sa zlepšila schopnosť radikálového vychytávania radikálov DPPH odfarbených cistanche polysacharidov. Pri koncentrácii1. 0 mg/ml, rýchlosť vychytávania radikálov DPPH sa zvýšila z14,78% (pred odfarbením)do38,38% (po odfarbení).

To naznačuje, že proces dekolorizácie môže zvýšiť schopnosť vychytávania radikálov Cistache polysacharidov DPPH. Toto zlepšenie možno pripísať odstráneniu nečistôt počas dekolorizačného procesu, čo zvyšuje čistotu polysacharidov a následne zvyšuje ich aktivitu.

 

2.3.2 Celková redukčná sila cistanche polysacharidov

Za kyslých podmienok môžu antioxidanty redukovať Fe³⁺-TPTZ (železitý trippyridyltriazín) na Fe²⁺-TPTZ, čo vytvára modrú farbu. Absorbancia pri593 nmMôže sa použiť na výpočet celkového redukčného výkonu vzorky. Vyššia hodnota FRAP naznačuje silnejší celkový redukčný výkon [30].

Ako je znázornené na obrázku 5, celkový redukčný výkon1. 0 mg/mlCistanche polysacharidy nevykazovali žiadny výrazný rozdiel pred a po odfarbení. Môže to byť spôsobené nedostatkom látok v extrakte schopných reagovať s Fe³⁺-TPTZ alebo prítomnosť látok, ktoré inhibujú konverziu Fe³⁺-Tptz na Fe²⁺-Tptz.

 

 

2.3.3 Hydroxylová radikálna schopnosť vychytávania cistanche polysacharidy

Ako je znázornené na obrázku 6, rýchlosť vychytávania hydroxylových radikálov1. 0 mg/mlCistanche polysacharidy sa zvýšili z84,37% (pred odfarbením)do96,18% (po odfarbení).

To naznačuje, že polysacharidy cistanche majú významnú schopnosť vychytávania hydroxylového radikálu, ktorá sa ďalej zvýšila po odfarbení. Toto zlepšenie možno pripísať zvýšeniu čistoty polysacharidu po procese odfarbenia, čo zvyšuje schopnosť vychytávania hydroxylových radikálov.

Podobne Sun Mingli a kol. [31] zistili, že schopnosť hydroxylového radikálneho vychytávania polysacharidov scutellaria sa po dekolorizácii významne zvýšila, čo je v súlade s výsledkami získanými v tejto štúdii.

 

2.3.4 ABTS Radikálna Radikálna schopnosť vychytávania cistanche polysacharidov

Štúdie ukázali, že dekolorizačná liečba polysacharidov môže znížiť schopnosť ich katiónového radikálneho vychytávania radikálov [32]. Ako je znázornené na obrázku 7,1. 0 mg/mlPolysacharidy Cistanche vykazujú významnú aktivitu zachytávajúceho radikálne vychytávanie katiónov ABTS. Po odfarbení sa však aktivita významne znížila a klesla z7,85% (pred odfarbením)do0. 89% (po odfarbení).

To naznačuje, že proces dekolorizácie oslabuje schopnosť radikálového vychytávania katiónov ABTS katiónov cistanche polysacharidov. Toto zníženie môže byť spôsobené odstránením komponentov v cistanche polysacharidoch, ktoré reagujú s radikálmi katiónov ABTS, čo vedie k poklesu schopnosti vychytávania.

 

3 Záver

Táto štúdia použila ako dekolorizačné činidlo aktívne uhlie ako dekolorizačné činidlo, s rýchlosťou odfarbenia a rýchlosťou regenerácie polysacharidu ako ukazovateľov hodnotenia. Na základe experimentálnych výsledkov s jednofaktorom, experimentálnych výsledkov povrchu odozvy a praktickej uskutočniteľnosti výroby boli optimálne podmienky procesu stanovené nasledovne:

Aktívne dávkovanie uhlíka: 20%

Teplota37 stupňov

Čas:49 minút

PH: 5.03

Za týchto podmienok bola miera dekolorizácie extraktu z polysacharidu cistanche62.66%a miera zotavenia polysacharidu bola96.16%. Výsledné polysacharidy vykazovali významne zlepšenie schopnosti vychytávania radikálov DPPH a schopnosť vychytávania hydroxylového radikálu.

Tento dekolorizačný proces preukázal dobrú účinnosť dekolorizácie a vysokú mieru regenerácie polysacharidu, čím sa poskytol referencia na prípravu vysoko čistoty, esteticky vynikajúcich produktov polysacharidov cistanche.