Optimizacija procesa dekolorizacije i antioksidacijsko djelovanje Cistanche deserticola polisaharid ekstrakta metodologijom površinske reakcije ⅱ

2 rezultata i analiza

2.1 Jednofaktorski eksperimenti

2.1.1 Utjecaj doze aktivnog ugljika na dekolorizaciju ekstrakta polisaharida Cistanche

Dekolorizacija aktivnog ugljika je vrsta adsorpcijske dekolorizacije. Površina čestica aktivnog ugljika sadrži brojne pore i kanale, koji mogu snažno adsorbirati molekule pigmenta. Međutim, također može adsorbirati molekule polisaharida u otopini, uzrokujući gubitak polisaharida [25]. Kao što je prikazano na slici 1a:

S porastom doze aktivnog ugljika, stopa dekolorizacije postupno se povećava. Međutim, kada doziranje prelazi 10%, trend rasta stope dekolorizacije usporava.

Kad je doza ispod 20%, stopa oporavka polisaharida povećava se, ali kada prelazi 20%, stopa oporavka počinje se smanjivati.

Kad je doziranje 20%, učinak dekolorizacije je optimalan.

Uzimajući u obzir operativne i troškovne čimbenike u praktičnoj proizvodnji, 10%, 20%i 30%odabrano je kao razina doze aktivnog ugljika za eksperiment površine odgovora.

 

Dodaci biljnih biljnih biljnih dodataka na visokoj razini

 

2.1.2 Učinak vremena dekolorizacije na ekstrakt polisaharida Cistanche

Adsorpcija pigmentnih molekula aktivnim ugljikom zahtijeva određenu količinu vremena. Kao što je prikazano na slici 1b:

U roku od 10–50 minuta, stopa dekolorizacije postupno se povećava. Međutim, kada vrijeme dekolorizacije prelazi 50 minuta, stopa dekolorizacije počinje se smanjivati. Taj se fenomen događa jer dekolorizacija putem aktivnog ugljika uključuje dinamičan proces adsorpcije i desorpcije. Kako se desorpcija molekula pigmenta ubrzava s produljenim vremenom interakcije, volumen desorbiranih molekula pigmenta raste, što rezultira smanjenjem brzine dekolorizacije.

Stopa oporavka polisaharida pokazuje postupni trend prema dolje. To može biti zato što je sadržaj polisaharida u otopini značajno veći od adsorpcijskog kapaciteta aktivnog ugljika, smanjujući razliku između adsorpcije i stope desorpcije [26].

Iako su stopa dekolorizacije i stopa oporavka tijekom prvih 30 minuta prihvatljiva, izazovno je obraditi velike količine uzoraka u tako kratkom vremenu u praktičnoj proizvodnji.

Stoga su, s obzirom na praktične uvjete proizvodnje, 40, 50 i 60 minuta odabrano kao vremenske razine dekolorizacije za eksperiment površine odgovora.

Slika.1 Utjecaj koncentracije aktivnog ugljika, vremena dekolorizacije, temperature dekolorizacije i pH na dekolorizaciju učinaka polisaharida Cistanche Deserticola polisaharida

 

2.1.3 Učinak temperature dekolorizacije na dekolorizaciju ekstrakta polisaharida Cistanche

Kao što je prikazano na slici 1c, u rasponu od 20–40 stupnjeva, stopa dekolorizacije Cistanche postupno se povećava s porastom temperature dekolorizacije. Kada temperatura dekolorizacije dosegne 40 stupnjeva, stopa dekolorizacije i stopa oporavka polisaharida su 64,39%, odnosno 84,49%. Međutim, kada temperatura prelazi 40 stupnjeva, stopa dekolorizacije počinje opadati. To može biti zato što pretjerano visoke temperature negativno utječu na adsorpciju pigmenata aktivnim ugljikom, oslabivši na taj način učinak dekolorizacije.

Kako se temperatura dekolorizacije povećava, brzina oporavka polisaharida lagano smanjuje. Međutim, manje varijacije temperature imaju malo utjecaja na adsorpciju polisaharida aktivnim ugljikom [11]. U rasponu od 30–50 stupnjeva, masovna stopa oporavka ostaje relativno visoka. Uzimajući u obzir potrošnju energije u praktičnim proizvodnim procesima, 30 stupnjeva, 40 stupnjeva i 50 stupnjeva odabrano je kao razina temperature dekolorizacije za eksperiment površine odgovora.

2.1.4 Utjecaj pH na dekolorizaciju ekstrakta polisaharida Cistanche

Proces dekolorizacije adsorpcije pomoću aktivnog ugljika zahtijeva sudjelovanje H⁺ iona. Na odgovarajući način povećanje koncentracije H⁺ iona u otopini može poboljšati brzinu dekolorizacije [27]. Kao što je prikazano na slici 1D, s porastom pH, stopa dekolorizacije Cistanche obično pokazuje trend prema dolje, dok se stopa oporavka polisaharida postupno povećava. To može biti zato što niska razina pH utječe na strukturu polisaharida, smanjujući brzinu oporavka.

U rasponu od pH 4–7, pad stope dekolorizacije nije značajan, a stopa oporavka polisaharida ostaje relativno visoka. S obzirom na to da je izmjereni pH otopine uzorka 5,03, odabir pH 5,03 jer optimalni pH u industrijskoj proizvodnji može izbjeći upotrebu kiselina i baza, smanjiti troškove i imati koristi od zaštite okoliša. Stoga su razine pH od 4, 5 i 6 odabrane kao pH razine za eksperiment površine odgovora.

2.2 Optimizacija procesa dekolorizacije za ekstrakt polisaharida Cistanche pomoću metodologije reakcije površine odgovora

2.2.1 Rezultati eksperimenata za optimizaciju površine odgovora

Rezultati eksperimenta prikazani su u tablici 2, a rezultati analize varijance prikazani su u tablici 3. iz tablice 3:

U modelu ugradnje površine odgovora pomoću brzine dekolorizacije (Y1) i brzine oporavka polisaharida (Y2) kao vrijednosti odgovora, p-vrijednosti modela za Y1 i Y2 bile su manje od 0. 01, što ukazuje na vrlo značajne razlike. Dakle, modeli su značajni.

P-vrijednosti pojmova nedostatka odgovaraju bile su veće od 0. 05, što ukazuje na značajne razlike. Ovo sugerira da se predviđene vrijednosti modela dobro uklapaju u stvarne vrijednosti, što ih čini prikladnim za predviđanje eksperimentalnih rezultata i određivanje optimalnih uvjeta procesa.

Koeficijenti korelacije (R²) za Y1 i Y2 bili su 0. 8633 i 0. 9308, što ukazuje na to da bi model mogao predvidjeti 86. 33% i 93,08% eksperimentalnih rezultata, s malim pogreškama.

Kroz višestruku regresijsku analizu i analizu varijance, kvadratni polinomni regresijski modeli za brzinu dekolorizacije (Y1) i brzinu oporavka polisaharida (Y2) u pogledu doze aktivnog ugljika, vrijeme, temperaturu i pH utvrđeni su na sljedeći način:

Stopa dekolorizacije (Y1):
Y {{{0}}. 21 + 0. 1 0 a - 0. 22b - 0. 44C - 0. 29d - {{11}. + 0. 07BC - 0,07BD - 3.08A² - 1.27B² - 1.09C² - 1.82d²

Stopa oporavka polisaharida (Y2):
Y {{{0}}. 93 + 0. 12A - 0. 41B - 0. 54C - 0. 3 {11}} {0. + 0. 08BC + 0. 04BD + 0. 04CD - 3.78A² - 1.15b² - 1.51c² - 2.10d²

Uz to, kvadratni modeli za obje vrijednosti odgovora pokazali su vrlo značajne razlike. Čimbenici C, A², B², C² i D² imali su značajne učinke na brzinu dekolorizacije ekstrakta polisaharida Cistanche (P <{{0}}. 0 5 ili p <0. 01). Slično tome, faktori B, C, A², B², C² i D² imali su značajne učinke na brzinu oporavka polisaharida (P <0,05 ili P <0,01). To ukazuje da odnosi između faktora i vrijednosti odgovora nisu jednostavni linearni odnosi.

 

2.2.2 Interakcija između dva faktora na stopu dekolorizacije

KorištenjeStručnjak za dizajn 8. 0. 6Softver, efekti interakcije između faktora su analizirani, a 3D površinske plohe generirane su kako bi se vizualno analizirale interakcije između parova faktora i njihovih učinaka na vrijednosti odgovora.

Kao što je prikazano na slikama 2A - F:

Kako su se razine interaktivnih faktora povećavale, stopa dekolorizacije ekstrakta polisaharida Cistanche pokazala je trend koji se prvotno povećavao, a zatim smanjivao.

Promjene između doze aktivnog ugljika i drugih čimbenika bile su izraženije, što ukazuje na snažne interakcije između tih čimbenika.

Suprotno tome, promjene između temperature dekolorizacije i vremena dekolorizacije, pH i temperature dekolorizacije i vremena pH i dekolorizacije bile su manje izražene, što ukazuje na slabije interakcije između ovih parova faktora.

2.2.3 Interakcija između dva faktora na stopu oporavka polisaharida

Kao što je prikazano na slikama 3A - F:

Kako su se razine interaktivnih faktora povećavale, brzina oporavka polisaharida ekstrakta Cistanche polisaharida također je pokazala trend u početku povećanja, a zatim smanjenja.

Promjene između doze aktivnog ugljika i drugih čimbenika bile su izraženije, što ukazuje na snažne interakcije između tih čimbenika.

Suprotno tome, promjene između temperature dekolorizacije i vremena dekolorizacije, pH i temperature dekolorizacije i vremena pH i dekolorizacije bile su manje izražene, što ukazuje na slabije interakcije između ovih parova faktora.

 

 

Eksperiment br.	Doziranje aktivnog ugljika (%)	B vrijeme dekolorizacije (min)	C temperatura dekolorizacije (stupanj)	D PH	Y₁ stopa dekolorizacije (%)	Y₂ stopa oporavka polisaharida (%)
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

 

 

 

Izvor	Koeficijent	Y₁	Y₂	Zbroj kvadrata	Y₁	Y₂	Srednji kvadrat	Y₁	Y₂	F Vrijednost	Y₁	Y₂	P Vrijednost	Y₁	Y₂
Model				13.64	73.29		78.39	14.55			10.88		<0.0001		<0.0001
A(Doziranje aktivnog ugljika)				0.10			0.72				0.98		<0.05
B(Vrijeme)
Bilješka

 

 

2.2.4 Određivanje optimalnih uvjeta procesa i validacijskih eksperimenata

Koristeći dizajn Box-Behnken, razvijena je eksperimentalna shema, a eksperimentalni podaci analizirani su korištenjemStručnjak za dizajn 8. 0. 6softver. Optimalni uvjeti procesa dekolorizacije za ekstrakt polisaharida Cistanche s aktivnim ugljikom određeni su na sljedeći način:

Doziranje aktivnog ugljika:20.18%

Temperatura:37.74 stupnja

Vrijeme:48,88 minuta

Ph:4.92

U tim su uvjetima predviđeni rezultati bili:

Stopa dekolorizacije:61.25%

Stopa oporavka polisaharida:98.02%

S obzirom na praktičnu izvedivost proizvodnje, optimalni uvjeti procesa lagano su prilagođeni:

Doziranje aktivnog ugljika:20%

Temperatura:37 stupnjeva

Vrijeme:49 minuta

Ph:5.03

Pod tim prilagođenim optimalnim uvjetima provedena su tri paralelna validacijskog pokusa. Rezultati su bili:

Stopa dekolorizacije:62.66%

Stopa oporavka polisaharida:96.16%

Izmjerene vrijednosti pokazale su odstupanja od teorijskih vrijednosti regresijskog modela u razumnom rasponu, pokazujući da je model valjan [28].

 

2.3 Antioksidacijsko djelovanje Cistanche polisaharida

2.3.1 DPPH SPOSORNA SPOSOBINA SPOSOBNOSTI CISTANCHE POLISAHARIDE

Biljni polisaharidi pokazuju značajno antioksidacijsko djelovanje, uglavnom u rasponu koncentracije1. 0 - 1 0. 0 mg/ml. Proces dekolorizacije može utjecati na antioksidacijsku aktivnost polisaharida [16,29].

Kao što je prikazano na slici 4, značajno je poboljšana sposobnost uklanjanja radikala DPPH radikala dekoloriziranih Cistanche polisaharida. U koncentraciji od1. 0 mg/ml, brzina uklanjanja radikala DPPH povećala se od14,78% (prije dekolorizacije)do38,38% (nakon dekolorizacije).

To ukazuje da postupak dekolorizacije može poboljšati sposobnost uklanjanja radikala DPPH polisaharida Cistanche. Ovo poboljšanje može se pripisati uklanjanju nečistoća tijekom procesa dekolorizacije, što povećava čistoću polisaharida i naknadno povećava njihovu aktivnost.

 

2.3.2 Ukupna smanjenje snage Cistanche polisaharida

U kiselim uvjetima, antioksidanti mogu smanjiti Fe³⁺-TPTZ (željezni tripiridiltriazin) na Fe²⁺-TPTZ, što stvara plavu boju. Apsorbancija na593 nmMože se koristiti za izračunavanje ukupne smanjenja snage uzorka. Veća vrijednost FRAP -a ukazuje na jaču ukupnu smanjenje snage [30].

Kao što je prikazano na slici 5, ukupna smanjenje snage1. 0 mg/mlPolisaharidi Cistanche nisu pokazali vidljivu razliku prije i nakon dekolorizacije. To može biti posljedica nedostatka tvari u ekstraktu koji je mogao reagirati s Fe³⁺-TPTZ ili zbog prisutnosti tvari koje inhibiraju pretvorbu Fe³⁺-TPTZ u Fe²⁺-TPTZ.

 

 

2.3.3 Sposobnost uklanjanja hidroksilnih radikala Cistanche polisaharida

Kao što je prikazano na slici 6, brzina uklanjanja hidroksilnog radikala1. 0 mg/mlCistanche polisaharidi su se povećali od84,37% (prije dekolorizacije)do96,18% (nakon dekolorizacije).

To ukazuje da Cistanche polisaharidi imaju značajnu sposobnost uklanjanja hidroksilnih radikala, što je dodatno poboljšano nakon dekolorizacije. Ovo poboljšanje može se pripisati povećanju čistoće polisaharida nakon postupka dekolorizacije, što povećava sposobnost uklanjanja hidroksilnih radikala.

Slično tome, Sun Mingli i sur. [31] otkrili su da je sposobnost uklanjanja hidroksilnih radikala polisaharida Scutellaria značajno poboljšana nakon dekolorizacije, u skladu s rezultatima dobivenim u ovom istraživanju.

 

2.3.4 Abts kation radikalno uklanjanje sposobnosti Cistanche polisaharida

Studije su pokazale da dekolorizacijski tretman polisaharida može smanjiti njihovu sposobnost čišćenja radikala ABTS -a [32]. Kao što je prikazano na slici 7,1. 0 mg/mlPolisaharidi Cistanche pokazuju značajnu aktivnost čišćenja kationa. Međutim, nakon dekolorizacije, aktivnost se značajno smanjila, pala od7,85% (prije dekolorizacije)do0. 89% (nakon dekolorizacije).

To ukazuje da proces dekolorizacije slabi sposobnost čišćenja radikala ABTS kation polisaharida Cistanche. Ovo smanjenje može biti posljedica uklanjanja komponenti unutar polisaharida Cistanche koji reagiraju s radikalima ABTS kation, što dovodi do pada sposobnosti uklanjanja.

 

3 Zaključak

Ova studija koristila je aktivni ugljik kao dekolorizirajuće sredstvo, sa stopom dekolorizacije i stopom oporavka polisaharida kao pokazateljima procjene. Na temelju jednofaktorskih eksperimentalnih rezultata, eksperimentalnih rezultata površine odgovora i praktične izvedivosti proizvodnje, optimalni uvjeti procesa određeni su na sljedeći način:

Doziranje aktivnog ugljika: 20%

Temperatura:37 stupnjeva

Vrijeme:49 minuta

Ph: 5.03

U tim uvjetima, stopa dekolorizacije cistanche polisaharida bila je62.66%i stopa oporavka polisaharida bila je96.16%. Rezultirajući polisaharidi pokazali su značajno poboljšanu sposobnost uklanjanja radikala DPPH i sposobnost uklanjanja hidroksilnih radikala.

Ovaj postupak dekolorizacije pokazao je dobru učinkovitost dekolorizacije i visoku stopu oporavka polisaharida, pružajući referencu za pripremu visoke čistoće, estetski superiorne proizvode polisaharida Cistanche.