一种基于响应面法优化的超声提取草果类黄酮的方法及其应用

本发明涉及天然产物提取，特别涉及一种基于响应面法优化的超声提取草果类黄酮的方法及其应用。

背景技术：

1、草果（

amomum tsao-ko crevost et lemarie）为姜科豆蔻属多年生草本植物，主要分布于我国西南部云南省、广西壮族自治区、四川省等地。其干燥果实具有燥湿除寒、祛痰截疟、健脾开胃等传统功效。现代研究表明，草果含有挥发油、酚类、黄酮类等多种活性成分，其中类黄酮因其良好的抗氧化、清除自由基、抗菌抗炎等药理活性，在功能性食品、化妆品及医药领域展现出广阔的应用前景。

2、超声波辅助提取技术利用空化效应破坏植物细胞壁，具有高效、省时、节能等优点。响应面法（response surface methodology, rsm）作为一种多变量优化工具，能够通过建立数学模型分析因素间的交互作用，获得比正交试验更精确的优化结果。

3、目前，已有诸多研究对草果类黄酮的提取工艺进行了探索。例如，现有技术方案一（cn111481645a）采用酶解辅助回流提取并经大孔树脂纯化，但工艺参数不明确且流程较长。现有技术方案二采用超声提取（料液比1:50，时间60min）并结合纯化步骤，但提取时间较长。现有技术方案三（《中国调味品》，2018）采用振荡提取4小时，效率较低。现有技术方案四（《大众科技》，2021）采用微波-超声结合法，虽得率较高，但设备要求复杂。现有技术方案五（food chemistry: x, 2025）同样需要树脂纯化步骤。现有技术方案六（硕士论文，2022）的提取温度高达90.33℃。

4、可见，现有技术普遍存在以下缺点：

5、优化维度不全面：各研究对乙醇浓度、料液比、时间等参数进行了优化，但均未将“粉碎粒径”作为一个关键变量纳入响应面优化体系，忽视了粒径对细胞壁破碎效率及传质阻力的系统性影响。

6、工艺冗长或效率不高：多数方案需要大孔树脂纯化、多次长时间提取或特殊设备（如微波），不利于低成本、快速化的工业应用。

7、原料研究范围局限：现有技术几乎全部集中于草果果实，对于同样具有潜在价值的草果果梗这一副产物，缺乏系统的类黄酮含量测定与功能评价，造成资源浪费。

8、种质筛选方法：草果种质资源丰富，但现有评价多基于农艺性状，缺少以类黄酮等功能性成分含量及活性为指标的快速筛选方法，难以满足高附加值加工对原料品质的需求。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于响应面法优化的超声提取草果类黄酮的方法及其应用，解决上述技术问题。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

3、一种基于响应面法优化的超声提取草果类黄酮的方法，包括以下步骤：

4、s1.原料预处理：将草果样品干燥、粉碎至预设粒径；

5、s2.单因素试验：以类黄酮提取量为指标，分别考察乙醇体积分数、料液比、超声时间和粉碎粒径对提取量的影响，确定各因素的适宜范围；

6、s3.响应面优化：以乙醇体积分数、料液比、超声时间和粉碎粒径为自变量，以类黄酮提取量为响应值，建立并分析box-behnken多元二次回归模型，确定最优提取工艺参数；

7、s4.超声提取：在所述最优提取工艺参数下，利用超声波辅助乙醇提取草果粉末，分离得上清液，即得草果类黄酮提取液。

8、进一步优选的，所述最优提取工艺参数为：乙醇体积分数58.528%～60%，料液比1:30（g/ml），超声时间20 min，粉碎粒径200目；乙醇体积分数为60%。

9、进一步优选的，乙醇体积分数为60%。

10、进一步优选的，所述草果样品为草果果实或草果果梗。

11、本发明还提供所述的方法在草果种质资源功能性筛选中的应用，包括以下步骤：

12、s1：采用权利要求1-3任一项所述的方法提取不同来源草果种质资源的果实和/或果梗中的类黄酮；

13、s2：测定各样品中的类黄酮含量；

14、s3：综合评价各样品的抗氧化活性；

15、s4：根据类黄酮含量和抗氧化活性评价结果，筛选功能性优良的草果种质。

16、进一步优选的，所述综合评价抗氧化活性包括测定dpph自由基清除能力、abts自由基清除能力和亚铁还原能力。

17、本发明还提供一种草果优良种质的筛选方法，包括以下步骤：

18、s1：采用权利要求1-3任一项所述的方法提取待测草果种质中的类黄酮；

19、s2：测定提取液中的类黄酮含量和/或通过权利要求5所述方法评价抗氧化活性；

20、s3：以类黄酮含量和/或抗氧化活性为指标，选择类黄酮含量高和/或抗氧化活性强的种质。

21、综上所述，本发明具有以下有益效果：

22、其一、本发明首次将“粉碎粒径”作为关键变量与乙醇浓度、料液比、超声时间共同纳入四因素三水平的响应面优化体系，系统揭示了粒径对提取效率的影响及其与其他因素的交互作用，填补了该领域的技术空白，使优化模型更加科学、准确。

23、其二、本发明获得的最优工艺（例如乙醇60%，料液比1:30，时间20min，粒径200目）实现了提取时间显著缩短，仅20分钟，同时类黄酮提取量高达39.228 mg/g dw。相比于需要数小时提取或后续柱纯化的现有技术，本发明工艺简单、快速、成本低，更适于工业化应用。

24、其三、本发明首次将优化后的超声提取方法系统应用于草果果梗，为果梗这一农业副产物的高值化利用提供了科学依据和技术支撑，开辟了新的资源利用方向。

25、其四、本发明同时采用dpph、abts和frap三种不同机理的抗氧化评价方法，从氢原子转移、电子转移等多个维度综合评价草果类黄酮的抗氧化能力，结果更全面、更可靠。

26、其五、本发明首次将响应面优化的提取工艺与草果种质资源的功能性筛选相结合，建立了以类黄酮含量和抗氧化活性为核心的客观、量化的评价指标，为高抗氧化活性草果优良品种的早期筛选和定向培育提供了关键技术手段，对提升草果产业附加值具有重要意义。

1.一种基于响应面法优化的超声提取草果类黄酮的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于响应面法优化的超声提取草果类黄酮的方法，其特征在于：所述最优提取工艺参数为：乙醇体积分数58.528%～60%，料液比1:30（g/ml），超声时间20 min，粉碎粒径200目；乙醇体积分数为60%。

3.根据权利要求2所述的一种基于响应面法优化的超声提取草果类黄酮的方法，其特征在于：乙醇体积分数为60%。

4.根据权利要求1所述的一种基于响应面法优化的超声提取草果类黄酮的方法，其特征在于：所述草果样品为草果果实或草果果梗。

5.一种权利要求1-3任一项所述的方法在草果种质资源功能性筛选中的应用，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述综合评价抗氧化活性包括测定dpph自由基清除能力、abts自由基清除能力和亚铁还原能力。

7.一种草果优良种质的筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：