Tối ưu hóa quá trình khử màu và hoạt động chống oxy hóa của chiết xuất polysacarit sa mạc cistanche bằng phương pháp phản ứng bề mặt ⅱ

2 Kết quả và phân tích

2.1 Thử nghiệm một yếu tố

2.1.1 Tác dụng của liều lượng carbon hoạt hóa đối với việc khử màu của chiết xuất polysacarit cistanche

Sự khử màu carbon hoạt hóa là một loại khử màu hấp phụ. Bề mặt hạt của carbon hoạt hóa chứa nhiều lỗ chân lông và kênh, có thể hấp phụ mạnh các phân tử sắc tố. Tuy nhiên, nó cũng có thể hấp phụ các phân tử polysacarit trong dung dịch, gây mất polysacarit [25]. Như được hiển thị trong Hình 1A:

Với sự gia tăng liều lượng carbon hoạt hóa, tốc độ khử màu tăng dần. Tuy nhiên, khi liều lượng vượt quá 10%, xu hướng tăng trưởng của tốc độ khử màu chậm lại.

Khi liều lượng dưới 20%, tốc độ thu hồi polysacarit tăng, nhưng khi vượt quá 20%, tỷ lệ thu hồi bắt đầu giảm.

Khi liều lượng là 20%, hiệu ứng khử màu là tối ưu.

Xem xét các yếu tố hoạt động và chi phí trong sản xuất thực tế, 10%, 20%và 30%được chọn làm mức liều lượng carbon được kích hoạt cho thí nghiệm bề mặt phản ứng.

 

Bổ sung thảo dược polysacarit cấp cao

 

2.1.2 Ảnh hưởng của thời gian khử màu đối với chiết xuất polysacarit cistanche

Sự hấp phụ của các phân tử sắc tố bằng carbon được kích hoạt đòi hỏi một khoảng thời gian nhất định. Như được hiển thị trong Hình 1B:

Trong vòng 10 phút50, tốc độ khử màu tăng dần. Tuy nhiên, khi thời gian khử màu vượt quá 50 phút, tốc độ khử màu bắt đầu giảm. Hiện tượng này xảy ra do sự khử màu thông qua carbon được kích hoạt liên quan đến quá trình hấp phụ và giải hấp động. Khi sự giải hấp của các phân tử sắc tố tăng tốc với thời gian tương tác kéo dài, khối lượng các phân tử sắc tố giải thích tăng lên, dẫn đến giảm tốc độ khử màu.

Tốc độ phục hồi polysacarit cho thấy xu hướng giảm dần. Điều này có thể là do hàm lượng polysacarit trong dung dịch cao hơn đáng kể so với khả năng hấp phụ của carbon được kích hoạt, làm giảm sự khác biệt giữa tốc độ hấp phụ và giải hấp [26].

Mặc dù tốc độ khử màu và tốc độ phục hồi trong 30 phút đầu tiên được chấp nhận, nhưng việc xử lý khối lượng mẫu lớn trong một thời gian ngắn như vậy là rất khó khăn trong một thời gian ngắn như vậy trong sản xuất thực tế.

Do đó, xem xét các điều kiện sản xuất thực tế, 40, 50 và 60 phút đã được chọn làm mức thời gian khử màu cho thí nghiệm bề mặt phản ứng.

Hình.

 

2.1.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ khử màu đối với việc khử màu của chiết xuất polysacarit cistanche

Như được hiển thị trong Hình 1C, trong phạm vi 20 độ40 độ, tốc độ khử màu của cistanche tăng dần với nhiệt độ khử màu tăng. Khi nhiệt độ khử màu đạt 40 độ, tốc độ khử màu và tốc độ phục hồi polysacarit lần lượt là 64,39% và 84,49%. Tuy nhiên, khi nhiệt độ vượt quá 40 độ, tốc độ khử màu bắt đầu giảm. Điều này có thể là do nhiệt độ quá cao ảnh hưởng tiêu cực đến sự hấp phụ của các sắc tố bằng carbon được kích hoạt, do đó làm suy yếu hiệu ứng khử màu.

Khi nhiệt độ khử màu tăng lên, tốc độ thu hồi polysacarit giảm nhẹ. Tuy nhiên, các biến thể nhỏ về nhiệt độ ít ảnh hưởng đến sự hấp phụ của polysacarit bằng carbon được kích hoạt [11]. Trong phạm vi 30 độ50 độ, tốc độ thu hồi khối lượng vẫn tương đối cao. Xem xét mức tiêu thụ năng lượng trong các quy trình sản xuất thực tế, 30 độ, 40 độ và 50 độ đã được chọn làm mức nhiệt độ khử màu cho thí nghiệm bề mặt đáp ứng.

2.1.4 Ảnh hưởng của pH đối với việc khử màu của chiết xuất polysacarit cistanche

Quá trình khử màu hấp phụ sử dụng carbon hoạt hóa đòi hỏi sự tham gia của các ion H⁺. Tăng một cách thích hợp nồng độ của các ion H⁺ trong dung dịch có thể cải thiện tốc độ khử màu [27]. Như được hiển thị trong Hình 1D, với sự gia tăng của pH, tốc độ khử màu của cistanche thường cho thấy xu hướng giảm, trong khi tốc độ phục hồi polysacarit tăng dần. Điều này có thể là do mức độ pH thấp ảnh hưởng đến cấu trúc của polysacarit, làm giảm tốc độ phục hồi.

Trong phạm vi của pH 4 trận7, sự suy giảm tốc độ khử màu là không đáng kể và tốc độ phục hồi polysacarit vẫn tương đối cao. Xem xét rằng độ pH đo của dung dịch mẫu là 5,03, chọn pH 5,03 vì pH tối ưu trong sản xuất công nghiệp có thể tránh sử dụng axit và bazơ, giảm chi phí và bảo vệ môi trường có lợi. Do đó, mức độ pH của 4, 5 và 6 đã được chọn làm độ pH cho thí nghiệm bề mặt đáp ứng.

2.2 Tối ưu hóa quá trình khử màu cho chiết xuất polysacarit cistanche bằng phương pháp phản ứng bề mặt

2.2.1 Kết quả của các thí nghiệm tối ưu hóa bề mặt phản hồi

Các kết quả thử nghiệm được thể hiện trong Bảng 2 và kết quả phân tích phương sai được hiển thị trong Bảng 3. Từ Bảng 3:

Trong mô hình phù hợp bề mặt phản hồi sử dụng tốc độ khử màu (Y1) và tốc độ phục hồi polysacarit (Y2) làm giá trị phản hồi, giá trị p của các mô hình cho Y1 và Y2 đều nhỏ hơn 0. 01, cho thấy sự khác biệt rất đáng kể. Vì vậy, các mô hình có ý nghĩa.

Các giá trị p của các thuật ngữ không phù hợp đều lớn hơn 0. 05, cho thấy không có sự khác biệt đáng kể. Điều này cho thấy rằng các giá trị dự đoán của mô hình phù hợp với các giá trị thực tế, làm cho chúng phù hợp để dự đoán kết quả thử nghiệm và xác định các điều kiện quy trình tối ưu.

Các hệ số tương quan (R²) cho Y1 và Y2 là 0. 8633 và 0. 9308, tương ứng, chỉ ra rằng mô hình có thể dự đoán 86.

Thông qua phân tích phương sai và phù hợp hồi quy bội, các mô hình hồi quy đa thức bậc hai cho tốc độ khử màu (Y1) và tốc độ phục hồi polysacarit (Y2) liên quan đến liều lượng carbon hoạt hóa, thời gian, nhiệt độ và pH được thiết lập như sau:

Tỷ lệ khử màu (Y1):
Y {{0}}. 21 + 0. 1 0 A - 0. 22b - 0. + 0.

Tốc độ phục hồi polysacarit (Y2):
Y {{0}}. 93 + 0. 12a - 0. 41b - 0. + 0. 08BC + 0. 04BD + 0.

Ngoài ra, các mô hình bậc hai cho cả hai giá trị phản hồi cho thấy sự khác biệt rất đáng kể. Các yếu tố C, A², B², C² và D² có tác động đáng kể đến tốc độ khử màu của chiết xuất polysacarit cistanche (p <{{0}}. 0 5 hoặc p <{{{6}. Tương tự, các yếu tố B, C, A², B², C² và D² có tác dụng đáng kể đến tốc độ phục hồi polysacarit (p <0,05 hoặc p <0,01). Điều này chỉ ra rằng các mối quan hệ giữa các yếu tố và giá trị phản hồi không phải là mối quan hệ tuyến tính đơn giản.

 

2.2.2 Tương tác giữa hai yếu tố về tốc độ khử màu

Sử dụngChuyên gia thiết kế 8. 0. 6Phần mềm, các hiệu ứng tương tác giữa các yếu tố đã được phân tích và các sơ đồ bề mặt phản hồi 3D được tạo ra để phân tích trực quan các tương tác giữa các cặp yếu tố và tác động của chúng đối với các giá trị phản hồi.

Như được hiển thị trong Hình 2A, F:

Khi mức độ của các yếu tố tương tác tăng lên, tốc độ khử màu của chiết xuất polysacarit cistanche cho thấy xu hướng ban đầu tăng và sau đó giảm.

Những thay đổi giữa liều lượng carbon được kích hoạt và các yếu tố khác rõ rệt hơn, cho thấy sự tương tác mạnh mẽ giữa các yếu tố này.

Ngược lại, sự thay đổi giữa nhiệt độ khử màu và thời gian khử màu, pH và nhiệt độ khử màu, và thời gian khử màu và khử màu ít được phát âm hơn, cho thấy sự tương tác yếu hơn giữa các cặp yếu tố này.

2.2.3 Tương tác giữa hai yếu tố về tốc độ phục hồi polysacarit

Như được hiển thị trong Hình 3A, F:

Khi mức độ của các yếu tố tương tác tăng lên, tốc độ phục hồi polysacarit của chiết xuất polysacarit cistanche cũng cho thấy xu hướng tăng ban đầu và sau đó giảm.

Những thay đổi giữa liều lượng carbon được kích hoạt và các yếu tố khác rõ rệt hơn, cho thấy sự tương tác mạnh mẽ giữa các yếu tố này.

Ngược lại, sự thay đổi giữa nhiệt độ khử màu và thời gian khử màu, pH và nhiệt độ khử màu, và thời gian khử màu và khử màu ít được phát âm hơn, cho thấy sự tương tác yếu hơn giữa các cặp yếu tố này.

 

 

Thử nghiệm số	Liều lượng carbon được kích hoạt (%)	B Thời gian khử màu (Min)	C nhiệt độ khử màu (độ)	D PH	Tỷ lệ khử màu y₁ (%)	Tỷ lệ phục hồi polysacarit (%)
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

 

 

 

Nguồn	Hệ số	Y₁	Y₂	Tổng của hình vuông	Y₁	Y₂	Có nghĩa là hình vuông	Y₁	Y₂	Giá trị f	Y₁	Y₂	Giá trị p	Y₁	Y₂
Người mẫu				13.64	73.29		78.39	14.55			10.88		<0.0001		<0.0001
A(Liều lượng carbon hoạt hóa)				0.10			0.72				0.98		<0.05
B(Thời gian)
Ghi chú

 

 

2.2.4 Xác định các điều kiện quy trình tối ưu và thí nghiệm xác nhận

Sử dụng thiết kế Box-Behnken, sơ đồ thử nghiệm đã được phát triển và dữ liệu thử nghiệm được phân tích bằng cách sử dụngChuyên gia thiết kế 8. 0. 6phần mềm. Các điều kiện quá trình khử màu tối ưu cho chiết xuất polysacarit cistanche với carbon hoạt hóa được xác định như sau:

Liều lượng carbon hoạt hóa:20.18%

Nhiệt độ:37,74 độ

Thời gian:48,88 phút

PH:4.92

Trong những điều kiện này, kết quả dự đoán là:

Tỷ lệ khử màu:61.25%

Tỷ lệ phục hồi polysacarit:98.02%

Xem xét tính khả thi sản xuất thực tế, các điều kiện quá trình tối ưu đã được điều chỉnh một chút để:

Liều lượng carbon hoạt hóa:20%

Nhiệt độ:37 độ

Thời gian:49 phút

PH:5.03

Trong các điều kiện tối ưu được điều chỉnh này, ba thí nghiệm xác nhận song song đã được tiến hành. Kết quả là:

Tỷ lệ khử màu:62.66%

Tỷ lệ phục hồi polysacarit:96.16%

Các giá trị đo được cho thấy độ lệch so với các giá trị lý thuyết của mô hình hồi quy trong một phạm vi hợp lý, chứng minh rằng mô hình là hợp lệ [28].

 

2.3 Hoạt động chống oxy hóa của polysacarit cistanche

2.3.1 Khả năng nhặt rác gốc DPPH của polysacarit cistanche

Polysacarit thực vật thể hiện hoạt động chống oxy hóa đáng kể, thường trong phạm vi nồng độ của1. 0 - 1 0. 0 mg/ml. Quá trình khử màu có thể ảnh hưởng đến hoạt động chống oxy hóa của polysacarit [16,29].

Như được hiển thị trong Hình 4, khả năng nhặt rác gốc DPPH của polysacarit cistanche được giải mã đã được cải thiện đáng kể. Ở nồng độ của1. 0 mg/ml, tỷ lệ nhặt rác gốc DPPH tăng từ14,78% (trước khi khử màu)ĐẾN38,38% (sau khi khử màu).

Điều này chỉ ra rằng quá trình khử màu có thể tăng cường khả năng nhặt rác gốc DPPH của polysacarit cistanche. Sự cải thiện này có thể được quy cho việc loại bỏ các tạp chất trong quá trình khử màu, làm tăng độ tinh khiết của polysacarit và sau đó tăng cường hoạt động của chúng.

 

2.3.2 Tổng công suất giảm của polysacarit cistanche

Trong điều kiện axit, chất chống oxy hóa có thể làm giảm Fe³⁺-TPTZ (ferric-tripyridyltriazine) xuống Fe²⁺-TPTZ, tạo ra màu xanh. Sự hấp thụ tại593nmcó thể được sử dụng để tính tổng công suất giảm của mẫu. Giá trị FRAP cao hơn cho thấy tổng công suất giảm tổng mạnh hơn [30].

Như được hiển thị trong Hình 5, tổng công suất giảm của1. 0 mg/mlCistanche polysacarit cho thấy không có sự khác biệt đáng chú ý trước và sau khi khử màu. Điều này có thể là do thiếu các chất trong chiết xuất có khả năng phản ứng với Fe³⁺-TPTZ hoặc sự hiện diện của các chất ức chế sự chuyển đổi của Fe³⁺-TPTZ thành Fe²⁺-TPTZ.

 

 

2.3.3 Khả năng nhặt rác gốc hydroxyl của polysacarit cistanche

Như được hiển thị trong Hình 6, tốc độ quét gốc hydroxyl của1. 0 mg/mlCistanche polysacarit tăng từ84,37% (trước khi khử màu)ĐẾN96,18% (sau khi khử màu).

Điều này chỉ ra rằng polysacarit cistanche có khả năng nhặt rác gốc hydroxyl đáng kể, được tăng cường hơn nữa sau khi khử màu. Sự cải thiện này có thể được quy cho sự gia tăng độ tinh khiết của polysacarit sau quá trình khử màu, giúp tăng cường khả năng quét gốc hydroxyl.

Tương tự, Sun Mingli et al. [?

 

2.3.4 Khả năng nhặt rác gốc của Cation Cation của polysacarit cistanche

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng điều trị giải phóng polysacarit có thể làm giảm khả năng nhặt rác triệt để cation ABTS của chúng [32]. Như trong Hình 7,1. 0 mg/mlCistanche polysacarit thể hiện hoạt động nhặt rác triệt để cation đáng kể. Tuy nhiên, sau khi khử màu, hoạt động giảm đáng kể, giảm đáng kể7,85% (trước khi khử màu)ĐẾN0. 89% (sau khi khử màu).

Điều này chỉ ra rằng quá trình khử màu làm suy yếu khả năng nhặt rác triệt để của cation của polysacarit cistanche. Sự giảm này có thể là do việc loại bỏ các thành phần trong các polysacarit cistanche phản ứng với các gốc cation ABTS, dẫn đến sự suy giảm khả năng nhặt rác.

 

3 Kết luận

Nghiên cứu này đã sử dụng carbon hoạt hóa như một tác nhân khử màu, với tốc độ khử màu và tốc độ phục hồi polysacarit làm chỉ số đánh giá. Dựa trên kết quả thí nghiệm đơn yếu tố, kết quả thử nghiệm bề mặt phản hồi và tính khả thi sản xuất thực tế, các điều kiện quá trình tối ưu được xác định như sau:

Liều lượng carbon hoạt hóa: 20%

Nhiệt độ:37 độ

Thời gian:49 phút

PH: 5.03

Trong những điều kiện này, tốc độ khử màu của chiết xuất polysacarit cistanche là62.66%và tốc độ phục hồi polysacarit là96.16%. Các polysacarit kết quả cho thấy khả năng nhặt rác gốc DPPH được cải thiện đáng kể và khả năng nhặt rác gốc hydroxyl.

Quá trình khử màu này đã chứng minh hiệu quả khử màu tốt và tốc độ phục hồi polysacarit cao, cung cấp một tài liệu tham khảo để chuẩn bị các sản phẩm polysacarit cistanche cao, thẩm mỹ cao.