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黑加仑果实中多糖和多酚的同时提取:响应面法与人工神经网络的比较

该研究发表于 Industrial Crops and Products（2021），使用 XH-800S 开展 天然产物绿色提取、黑加仑高值利用 研究，关键结果包括既往黑加仑多糖提取得率 10.59%；既往黑加仑多糖提取得率 -14.28%；底相多糖得率 36.99%。

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论文编号 450
应用方向 天然产物绿色提取、黑加仑高值利用、微波辅助双水相提取、智能工艺优化
关键结果 既往黑加仑多糖提取得率 10.59%
核心条件 温度 60 °C / 60.92 °C
论文编号
450
期刊
Industrial Crops and Products
影响因子
5.645
中科院分区
1 区
发表年份
2021
DOI
10.1016/j.indcrop.2021.113682
设备型号
XH-800S
作者单位
东北农业大学；东北农业大学文理学院；东北农业大学园艺学院
Northeast Agricultural University; College of Arts and Sciences, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, People’s Republic of China; College of Horticulture, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, People’s Republic of China
研究方向
天然产物绿色提取 黑加仑高值利用 微波辅助双水相提取 智能工艺优化

事实快照

  • 论文：黑加仑果实中多糖和多酚的同时提取:响应面法与人工神经网络的比较
  • 设备：XH-800S
  • 期刊与分区：Industrial Crops and Products，中科院 1 区
  • 核心条件：温度 60 °C / 60.92 °C；微波功率 600 W；功率 640.78 W
  • 关键结果：既往黑加仑多糖提取得率 10.59%；既往黑加仑多糖提取得率 -14.28%；底相多糖得率 36.99%
  • 用途：可作为 天然产物绿色提取、黑加仑高值利用 的论文证据页。

研究摘要

作者研究了一种基于 microwave-assisted aqueous two-phase system 的黑加仑多糖与多酚同步提取方法，并比较了 RSM 与 ANN-GA-GRA 在工艺优化中的表现。结果表明，乙醇/(NH4)2SO4 是最合适的双水相体系，其中 (NH4)2SO4 质量分数为 18.99%、无水乙醇质量分数为 31.65%。在优化阶段，ANN 模型显示出更高的决定系数和更低的平均绝对偏差，优于 RSM。在最优条件下，ANN 预测得到的液料比、提取时间、提取温度和微波功率分别为 56.10 mL/g、9.78 min、60.92 °C 和 640.78 W，获得的多糖、花色苷、多酚及两相 DPPH 清除活性均高于 RSM。此外，底相多糖由 6 种单糖组成，顶相鉴定出 13 种酚类化合物。

研究背景与解决的问题

作者研究了一种基于 microwave-assisted aqueous two-phase system 的黑加仑多糖与多酚同步提取方法，并比较了 RSM 与 ANN-GA-GRA 在工艺优化中的表现。

设备应用与实验条件

项目参数
温度60 °C / 60.92 °C
微波功率600 W
功率640.78 W
时间15 min / 9.78 min

关键结果

既往黑加仑多糖提取得率 10.59%
既往黑加仑多糖提取得率 -14.28%
底相多糖得率 36.99%
底相多糖得率 38.62%
指标结果
既往黑加仑多糖提取得率10.59%
既往黑加仑多糖提取得率-14.28%
底相多糖得率36.99%
底相多糖得率38.62%
多糖得率45.76 ± 0.25%
多糖得率44.19 ± 1.16%

机制/方法亮点

  • 微波强化传质与细胞破壁 论文指出，随着微波功率升高： 植物细胞会被快速加热；细胞结构更容易破裂；目标物向溶剂迁移速度加快 因此多糖和多酚从原料向双水相体系中的相应相转移更加充分。
  • 双水相实现不同活性组分分相富集 双水相体系本身具有： 不同化学性质的两相环境 因此可以让： 多糖更倾向进入底相；花色苷和其他酚类更倾向进入顶相 这一步实际上把“提取”和“初步分离”合并到了同一流程里。
  • 乙醇/(NH4)2SO4 体系兼顾效率与分相能力 作者筛选后确认： 乙醇/(NH4)2SO4 相比其他盐体系更适合本研究对象 这意味着该体系在： 相形成能力；组分分配行为；目标物得率 之间取得了更好的平衡。
  • ANN-GA-GRA 更适合处理多响应非线性优化 与传统 RSM 相比： ANN 对非线性关系的逼近能力更强；GA 可以进一步优化网络参数；GRA 能帮助实现多响应综合优化 因此在同时优化多糖、多酚和抗氧化能力时，ANN-GA-GRA 更具优势。

应用价值

  • 论文明确使用 XH-800C 开展双水相微波辅助提取，设备、厂家和基础条件都有原文证据。
  • 在同一工艺中实现黑加仑多糖和多酚的同步提取与初步分相，减少了传统单一提取路线的资源浪费。
  • ANN-GA-GRA 在预测精度和实际优化效果上整体优于 RSM，适合多响应复杂体系。
  • 最优条件下同时获得较高多糖得率、较高多酚/花色苷得率和较强抗氧化活性，结果均衡性强。
  • 论文还完成了底相多糖和顶相酚类的成分鉴定，增强了工艺结果的完整性与可信度。

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常见问题

这篇论文使用了哪种设备？
本研究使用 XH-800S。
研究的核心发现是什么？
该研究发表于 Industrial Crops and Products（2021），使用 XH-800S 开展 天然产物绿色提取、黑加仑高值利用 研究，关键结果包括既往黑加仑多糖提取得率 10.59%；既往黑加仑多糖提取得率 -14.28%；底相多糖得率 36.99%。
该研究发表在哪个期刊？
发表于 Industrial Crops and Products，中科院 1 区。
引用信息
Simultaneous extraction of polysaccharides and polyphenols from blackcurrant fruits: Comparison between response surface methodology and artificial neural networks
Industrial Crops and Products, 2021
DOI: 10.1016/j.indcrop.2021.113682