Cistanche Derticola polüsahhariidi ekstrakti värvumisprotsessi ja antioksüdantse aktiivsuse optimeerimine reageerimise pinna metoodika abil ⅱ
Mar 10, 2025
2 tulemused ja analüüs
2.1 ühefaktorilised katsed
2.1.1 Aktiveeritud süsiniku annuse mõju tsistanche polüsahhariidi ekstrakti värvumisele
Aktiveeritud süsiniku värvustamine on adsorptsiooni värvustamise tüüp. Aktiveeritud süsiniku osakeste pind sisaldab arvukalt poore ja kanaleid, mis võivad tugevalt adsorbeeruda pigmendimolekule. Kuid see võib adsorbeeruda lahuses ka polüsahhariidide molekule, põhjustades polüsahhariidide kadu [25]. Nagu näidatud joonisel 1a:
Aktiveeritud süsinikuannuse suurenemisega suureneb värvumise määr järk -järgult. Kui annus ületab 10%, aeglustub dekoloorimismäära kasvutrend.
Kui annus on alla 20%, suureneb polüsahhariidide taastumise määr, kuid kui see ületab 20%, hakkab taastumise määr vähenema.
Kui annus on 20%, on värvumisefekt optimaalne.
Arvestades praktilise tootmise operatiivseid ja kulutegureid, valiti reageerimise pinna eksperimendi aktiveeritud süsinikuannuste tasemeks 10%, 20%ja 30%.
Kõrgetasemeline polüsahhariidide ravimtaimede toidulisandid
2.1.2 Värvestumisaja mõju tsistanche polüsahhariidi ekstraktile
Pigmendimolekulide adsorptsioon aktiveeritud süsiniku abil nõuab teatud palju aega. Nagu näidatud joonisel 1b:
10–50 minuti jooksul suureneb värvustamise määr järk -järgult. Kui värvustamise aeg ületab 50 minutit, hakkab värvusetuskiirus vähenema. See nähtus ilmneb seetõttu, et aktiveeritud süsiniku kaudu valmistamine hõlmab adsorptsiooni ja desorptsiooni dünaamilist protsessi. Kuna pigmendimolekulide desorptsioon kiireneb pikaajalise interaktsiooniajaga, suureneb desorbeeritud pigmendimolekulide maht, mille tulemuseks on värvumise kiiruse vähenemine.
Polüsahhariidide taastumise määr näitab järkjärgulist langustrendi. Selle põhjuseks võib olla asjaolu, et lahuse polüsahhariidide sisaldus on oluliselt kõrgem kui aktiveeritud süsiniku adsorptsioonivõime, vähendades erinevust adsorptsiooni ja desorptsiooni kiiruse vahel [26].
Kuigi esimese 30 minuti jooksul on see värvatamiskiirus ja taastumise määr vastuvõetav, on keeruline töödelda nii lühikese aja jooksul praktilise tootmise ajal suurte proovide maht.
Seetõttu valiti praktiliste tootmistingimuste arvestamine reageerimise pinnakatse värvustamise ajatasemeks 40, 50 ja 60 minutit.
Joonis 1 Aktiveeritud süsiniku kontsentratsiooni, värvustamise aja, värvusetuse temperatuuri ja pH mõju tsistanche dertaticola polüsahhariidi dekoloorimise mõjule
2.1.3 Värvestumistemperatuuri mõju tsistanche polüsahhariidi ekstrakti värvumisele
Nagu on näidatud joonisel 1C, suureneb tsistanche'i värvustamise kiirus 20–40 kraadi vahemikus järk -järgult kasvava värvuse temperatuuriga. Kui värvaineerimise temperatuur ulatub 40 kraadi, on värvus ja polüsahhariidide taastumise määr vastavalt 64,39% ja 84,49%. Kui temperatuur ületab 40 kraadi, hakkab värvustamise määr langema. Selle põhjuseks võib olla see, et liiga kõrged temperatuurid mõjutavad negatiivselt pigmentide adsorptsiooni aktiveeritud süsiniku abil, nõrgendades seeläbi värvustamise efekti.
Kui värvustamise temperatuur tõuseb, väheneb polüsahhariidide taastumise kiirus pisut. Temperatuuri väiksematel erinevustel on siiski vähe mõju polüsahhariidide adsorptsioonile aktiveeritud süsiniku abil [11]. 30–50 kraadi vahemikus on massi taastumise määr suhteliselt kõrge. Arvestades energiatarbimist praktilistes tootmisprotsessides, valiti reageerimise pinnakatse värvustamise temperatuuritasemeks 30 kraadi, 40 ja 50 kraadi.
2.1.4 PH mõju tsistanche polüsahhariidi ekstrakti värvusele
Aktsorptsiooni värvusprotsess, kasutades aktiveeritud süsinikku, nõuab H⁺ ioonide osalemist. H⁺ -ioonide kontsentratsiooni suurendamine lahuses võib parandada värvustamise kiirust [27]. Nagu on näidatud joonisel 1D, näitab pH suurenemisega tsistanche'i värvumise määr üldiselt langustrendi, samal ajal kui polüsahhariidide taastumise määr järk -järgult suureneb. Selle põhjuseks võib olla asjaolu, et madalad pH -tasemed mõjutavad polüsahhariidide struktuuri, vähendades taastumise määra.
PH 4–7 vahemikus ei ole värvumise määra langus märkimisväärne ja polüsahhariidide taastumise määr jääb suhteliselt kõrgeks. Arvestades, et proovilahenduse mõõdetud pH on 5,03, võib pH 5,03 valimine tööstusliku tootmise optimaalseks pH -ks vältida hapete ja aluste kasutamist, vähendada kulusid ja saada keskkonnakaitset. Seetõttu valiti reageerimise pinna katse pH tase 4, 5 ja 6.
2.2 Tsistanche polüsahhariidi ekstrakti värvuse optimeerimine, kasutades reageerimise pinna metoodikat
2.2.1 Vastuse pinna optimeerimise katsete tulemused
Eksperimentaalsed tulemused on toodud tabelis 2 ja dispersioonanalüüsi tulemused on toodud tabelis 3. Tabelist 3:
Reaktsiooni pinna paigaldamise mudelis, kasutades reageerimise väärtustena värvumise kiirust (Y1) ja polüsahhariidide taastamise kiirust (Y2), olid Y1 ja Y2 mudelite p-väärtused nii väiksemad kui 0. 01, mis näitab väga olulisi erinevusi. Seega on mudelid tähenduslikud.
FIT-i tingimuste p-väärtused olid mõlemad suuremad kui 0. 05, mis ei näita olulisi erinevusi. See viitab sellele, et mudeli ennustatud väärtused sobivad hästi tegelike väärtustega, muutes need sobivaks eksperimentaalsete tulemuste ennustamiseks ja optimaalsete protsessitingimuste määramiseks.
Y1 ja Y2 korrelatsioonikoefitsiendid (R²) olid 0.
Mitme regressiooni sobitamise ja dispersioonanalüüsi kaudu määrati järgmiselt, et aktiivsoole süsiniku annuse, aja, temperatuuri ja pH -ga seotud kvadraatsed polünoomi regressioonimudelid varbad (Y1) ja polüsahhariidide taastumise kiiruse (Y2) kohta määrati järgmiselt:
Värvestamise kiirus (Y1):
Y {{{0}}. + 0. 07bc - 0,07BD - 3,08A² - 1,27B² - 1,09C² - 1,82D²
Polüsahhariidide taastamise määr (Y2):
Y {{{0}}. + 0. 08bc + 0. 04bd + 0. 04cd - 3,78a² - 1,15b² - 1,51c² - 2,10d²
Lisaks näitasid mõlema reageerimise väärtuse ruutkeskmised mudelid väga olulisi erinevusi. Tegurid C, A², B², C² ja D² mõjutasid olulist mõju tsistanche polüsahhariidi ekstrakti värvumise kiirusele (p <{{{{0}}}. 0 5 või p <0. 01). Sarnaselt avaldasid tegurid B, C, A², B², C² ja D² olulist mõju polüsahhariidide taastumiskiirusele (p <0,05 või p <0,01). See näitab, et tegurite ja reageerimise väärtuste vahelised seosed ei ole lihtsad lineaarsed suhted.
2.2.2 Kahe teguri vaheline koostoime värvustamise määral
Kasutamine8. disainiekspert. 0. 6Tarkvara, tegurite vastastikmõju analüüsiti ja 3D -reageerimise pinna graafikud loodi, et visuaalselt analüüsida tegurite paaride ja nende mõju reageerimise väärtustele.
Nagu on näidatud joonistel 2a - f:
Kui interakteeruvate tegurite tase suurenes, näitas tsistanche polüsahhariidi ekstrakti värvikiirus suundumust algselt suureneda ja seejärel väheneda.
Aktiveeritud süsiniku annuse ja muude tegurite vahelised muutused olid rohkem väljendunud, mis näitab nende tegurite tugevat koostoimet.
Seevastu muutused värvainemise temperatuuri ja värvusetusaja, pH ja värvusetuse temperatuuri ning pH ja värvustamise aja vahel olid vähem väljendunud, mis näitab nende tegurite paaride nõrgemat koostoimet.
2.2.3 Polüsahhariidide taastumise määra kahe teguri koostoime
Nagu on näidatud joonistel 3a - f:
Kui interakteeruvate tegurite tase suurenes, näitas tsistanche polüsahhariidi ekstrakti polüsahhariidide taastumissagedus ka suundumust algselt suureneda ja seejärel väheneda.
Aktiveeritud süsiniku annuse ja muude tegurite vahelised muutused olid rohkem väljendunud, mis näitab nende tegurite tugevat koostoimet.
Seevastu muutused värvainemise temperatuuri ja värvusetusaja, pH ja värvusetuse temperatuuri ning pH ja värvustamise aja vahel olid vähem väljendunud, mis näitab nende tegurite paaride nõrgemat koostoimet.
| Katse nr | Aktiveeritud süsiniku annus (%) | B värvustamise aeg (min) | C värvustamise temperatuur (kraad) | D pH | Y₁ dekoloriseerimismäär (%) | Y₂ polüsahhariidide taastumise määr (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 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 |
| Allikas | Koefitsient | Y₁ | Y₂ | Ruutude summa | Y₁ | Y₂ | Keskmine ruut | Y₁ | Y₂ | F väärtus | Y₁ | Y₂ | P väärtus | Y₁ | Y₂ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Mudel | 13.64 | 73.29 | 78.39 | 14.55 | 10.88 | <0.0001 | <0.0001 | ||||||||
| A(Aktiveeritud süsiniku annus) | 0.10 | 0.72 | 0.98 | <0.05 | |||||||||||
| B(Aeg) | |||||||||||||||
| Märk |
2.2.4 Optimaalsete protsessitingimuste ja valideerimiskatsete määramine
Kasutades Box-Behnkeni kujundust, töötati välja eksperimentaalne skeem ja eksperimentaalseid andmeid analüüsiti kasutades8. disainiekspert. 0. 6tarkvara. Aktiveeritud süsinikuga ekstrakti tsistanche polüsahhariidi ekstrakti optimaalsed dekoloorimisprotsessi tingimused määrati järgmiselt:
Aktiveeritud süsiniku annus:20.18%
Temperatuur:37,74 kraad
Aeg:48,88 minutit
Ph:4.92
Nendes tingimustes olid ennustatud tulemused:
Värvestamise määr:61.25%
Polüsahhariidide taastamise määr:98.02%
Arvestades praktilise tootmise teostatavust, kohandati optimaalseid protsessitingimusi pisut järgmiselt:
Aktiveeritud süsiniku annus:20%
Temperatuur:37 kraad
Aeg:49 minutit
Ph:5.03
Nendes kohandatud optimaalsetes tingimustes viidi läbi kolm paralleelset valideerimiskatset. Tulemused olid:
Värvestamise määr:62.66%
Polüsahhariidide taastamise määr:96.16%
Mõõdetud väärtused näitasid kõrvalekaldeid regressioonimudeli teoreetilistest väärtustest mõistlikus vahemikus, mis näitab, et mudel on kehtiv [28].
2.3 Cistanche polüsahhariidide antioksüdantne toime
2.3.1 Cistanche polüsahhariidide DPPH radikaalne hävitamisvõime
Taimepolüsahhariididel on oluline antioksüdantne toime, tavaliselt kontsentratsioonivahemikus1. 0 - 1 0. 0 mg/ml. Värvestamise protsess võib mõjutada polüsahhariidide antioksüdantset toimet [16,29].
Nagu on näidatud joonisel 4, paranes dekoloriseeritud tsistanche polüsahhariidide DPPH radikaalne hävitamisvõime märkimisväärselt. Kontsentratsioonil1. 0 mg/ml, suurenes DPPH radikaalide eemaldamise määr võrreldes14,78% (enne värvustamist)juurde38,38% (pärast värvustamist).
See näitab, et värvusprotsess võib suurendada tsistanche polüsahhariidide DPPH radikaalset hävitamisvõimet. Selle paranemise võib seostada lisandite eemaldamisega värvustamisprotsessi ajal, mis suurendab polüsahhariidide puhtust ja suurendab seejärel nende aktiivsust.
2.3.2 Cistanche polüsahhariidide koguarvu koguarvu
Happelistes tingimustes võivad antioksüdandid vähendada Fe³⁺-TPTZ (raudtee-tripüridüültriasiin) fe²⁺-tptz, mis tekitab sinise värvi. Neeldumine kell593 nmsaab kasutada proovi kogu redutseerimisvõimsuse arvutamiseks. Kõrgem FRAP -väärtus näitab tugevamat koguarvu koguvõimsust [30].
Nagu on näidatud joonisel 5, on kogu redutseeriv võimsus1. 0 mg/mlCistanche polüsahhariidid ei näidanud märgatavaid erinevusi enne ja pärast dekoloorimist. Selle põhjuseks võib olla ekstrakti ainete puudumine, mis on võimeline reageerima Fe³⁺-TPTZ-ga, või ainete olemasolu, mis pärsivad Fe³⁺-TPTZ muundamist fe²⁺-TPTZ-ks.
2.3.3 Cistanche polüsahhariidide hüdroksüülradikaalne koristusvõime
Nagu on näidatud joonisel 61. 0 mg/mlTsistanche polüsahhariidid suurenesid84,37% (enne värvustamist)juurde96,18% (pärast värvustamist).
See näitab, et tsistanche polüsahhariididel on märkimisväärne hüdroksüülradikaalsed eemaldamise võime, mida pärast värvus veelgi suurenes. Selle paranemise võib seostada polüsahhariidide puhtuse suurenemisega pärast lõiketeramisprotsessi, mis suurendab hüdroksüülradikaalide eemaldamise võimet.
Sarnaselt Sun Mingli jt. [31] leidis, et scutellaria polüsahhariidide hüdroksüülradikaalsed kogumisvõimalused paranesid pärast värvumist märkimisväärselt, kooskõlas selles uuringus saadud tulemustega.
2.3.4 Cistanche polüsahhariidide radikaalne hävitamisvõime
Uuringud on näidanud, et polüsahhariidide värvusravi võib vähendada nende abts katioonide radikaalse hävitamise võimet [32]. Nagu on näidatud joonisel 71. 0 mg/mlCistanche polüsahhariididel on oluline ABTS -i katioonide radikaalne kogumine. Kuid pärast värvusendamist vähenes aktiivsus märkimisväärselt, langedes7,85% (enne värvustamist)juurde0. 89% (pärast dekoloorimist).
See näitab, et värvusprotsess nõrgestab tsistanche polüsahhariidide abst -katioonide radikaalset hävitamisvõimet. See vähendamine võib olla tingitud komponentide eemaldamisest tsistanche polüsahhariidides, mis reageerivad katioonradikaalidega, mis põhjustab hävitamisvõime langust.
3 järeldus
Selles uuringus kasutati aktiveeritud süsinikut värvunud ainena, hindamisnäitajatena oli värvustamise kiirus ja polüsahhariidide taastumise kiirus. Ühefaktoriliste eksperimentaalsete tulemuste, reageerimise pinna eksperimentaalsete tulemuste ja praktilise tootmise teostatavuse põhjal määrati optimaalsed protsessitingimused järgmiselt:
Aktiveeritud süsiniku annus: 20%
Temperatuur:37 kraad
Aeg:49 minutit
Ph: 5.03
Nendes tingimustes oli tsistanche polüsahhariidi ekstrakti värvustamise määr62.66%ja polüsahhariidide taastumise määr oli96.16%. Saadud polüsahhariidid näitasid märkimisväärselt paranenud DPPH radikaalide eemaldamise võimet ja hüdroksüülradikaalide eemaldamisvõimet.
See värvaineerimisprotsess näitas head värvustamise efektiivsust ja kõrget polüsahhariidide taastumise määra, pakkudes viidet suure puhketuna, esteetiliselt paremate tsistanche polüsahhariidide toodete valmistamiseks.
