响应面法优化栀子黄色素提取工艺

doi:10.16178/j.issn.0528-9017.20250205

摘要/Abstract

摘要：

通过响应面试验设计,优化高压脉冲电场提取栀子中的栀子黄色素工艺。采用Box-Behnken响应面法,在单因素试验的基础上,以栀子黄色素提取率为响应值,以脉冲电场强度、乙醇体积分数、料液比和脉冲数为考察因素,进行四因素三水平试验。根据回归方程优化,栀子黄色素提取最佳工艺条件为电场强度25 kV·cm^-1,乙醇体积分数28%,料液比1∶18 g·mL^-1,8个脉冲数,在此工艺下栀子黄色素提取率为(9.13±0.53)%,由回归方程得出的理论预测数值为9.18%,与实际结果基本一致。结果显示,在栀子天然食用色素的提取中运用经响应面法优化的高压脉冲提取工艺,具有简单可靠的优点,为栀子黄色素的工业化提取提供了可靠的理论依据。

关键词: 栀子黄色素, 高压脉冲电场, 提取工艺, 响应面法

Abstract:

In this study, the extraction technology of gardenia yellow pigment was optimized through response surface test design. Based on single-factor experimental results, a Box-Behnken response surface methodology was employed to design a 4-factor 3-level experimental scheme. With gardenia yellow pigment extraction yield as the response variable, the investigation focused on pulsed electric field intensity, ethanol volume fraction, solid-to-liquid ratio, and pulse times as critical process parameters. According to the regression equation, the optimal extraction conditions were obtained as follows: Electric field strength was 25 kV·cm^-1, ethanol volume fraction was 28%, solid-liquid ratio was 1∶18 g·mL^-1, pulse times was 8. Under these conditions, the comprehensive score was(9.13±0.53)%, which was basically consistent with the theoretical prediction value of 9.18% by the regression equation. In conclusion, the high voltage pulsed electric field assisted extraction process optimized by response surface methodology is simple and reliable in the extraction of gardenia yellow pigment, providing a theoretical basis for large-scale extraction of gardenia yellow pigment.

Key words: gardenia yellow pigment, high-voltage pulsed electric field, extraction process, response surface methodology

中图分类号:

TS264.4

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图/表 11

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变异来源		自由度	平方和	均方	比值F	显著水平P	显著性
线性	A	1	4.915 200	4.915 200	19.713 530	0.000 8	^**
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	D	1	0.496 133	0.496 133	1.989 856	0.183 7	—
二次项	A²	1	1.070 023	1.070 023	4.291 573	0.060 5	—
	B²	1	21.049 840	21.049 840	84.425 190	<0.000 1	^**
	C²	1	6.297 837	6.297 837	25.258 920	0.000 3	^**
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交互项	AB	1	3.150 625	3.150 625	12.636 300	0.004 0	^**
	AC	1	1.550 025	1.550 025	6.216 730	0.028 3	^*
	AD	1	0.313 600	0.313 600	1.257 765	0.284 0	—
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误差	—	12	2.991 975	0.249 331	—	—	—
回归	线性	4	6.227 750	1.556 938	6.244 454	0.005 9	^**
	二次项	4	23.928 620	5.982 156	23.992 800	<0.000 1	^**
	交互项	6	11.853 730	1.975 621	7.923 679	0.001 3	^**
	总回归	14	42.010 100	3.000 721	12.035 080	<0.000 1	^**
残差	失拟	10	2.907 108	0.290 711	6.851 002	0.134 0	—
	总残差	2	0.084 867	0.042 433	—	—	—
总和	—	26	45.002 070	—	—	—	—

变异来源		自由度	平方和	均方	比值F	显著水平P	显著性
线性	A	1	4.915 200	4.915 200	19.713 530	0.000 8	^**
	B	1	0.000 008	0.000 008	0.000 033	0.995 5	—
	C	1	0.816 408	0.816 408	3.274 392	0.095 5	—
	D	1	0.496 133	0.496 133	1.989 856	0.183 7	—
二次项	A²	1	1.070 023	1.070 023	4.291 573	0.060 5	—
	B²	1	21.049 840	21.049 840	84.425 190	<0.000 1	^**
	C²	1	6.297 837	6.297 837	25.258 920	0.000 3	^**
	D²	1	6.665 268	6.665 268	26.732 580	0.000 2	^**
交互项	AB	1	3.150 625	3.150 625	12.636 300	0.004 0	^**
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误差	—	12	2.991 975	0.249 331	—	—	—
回归	线性	4	6.227 750	1.556 938	6.244 454	0.005 9	^**
	二次项	4	23.928 620	5.982 156	23.992 800	<0.000 1	^**
	交互项	6	11.853 730	1.975 621	7.923 679	0.001 3	^**
	总回归	14	42.010 100	3.000 721	12.035 080	<0.000 1	^**
残差	失拟	10	2.907 108	0.290 711	6.851 002	0.134 0	—
	总残差	2	0.084 867	0.042 433	—	—	—
总和	—	26	45.002 070	—	—	—	—

编码半径	响应预测值	标准误差	因素预测值
编码半径	响应预测值	标准误差	电场强度/(kV·cm^-1)	乙醇体积分数/%	料液比/(g·mL^-1)	脉冲数/个
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编码半径	响应预测值	标准误差	因素预测值
编码半径	响应预测值	标准误差	电场强度/(kV·cm^-1)	乙醇体积分数/%	料液比/(g·mL^-1)	脉冲数/个
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