Plackett-Burman和Box-Behnken试验优化莫海威芽孢杆菌HXS-LV12产纤维素酶发酵工艺

本试验以莫海威芽孢杆菌HXS-LV12为研究对象,优化其发酵产纤维素酶工艺。首先,通过单因素试验对其发酵工艺(碳源种类、碳源质量浓度、氮源种类、氮源质量浓度、无机盐种类、无机盐质量浓度、转速、接种量、发酵时间、初始pH和发酵温度)进行初步优化,然后通过Plackett-Burman试验,筛选出3个显著影响HXS-LV12产纤维素酶的因素,再利用最陡爬坡试验确定其产纤维素酶的最大响应区域,然后通过Box-Behnken试验确定其最优产纤维素酶工艺。优化工艺条件为羧甲基纤维素钠(CMC-Na)质量浓度32.9 g/L,酵母浸粉(YEP)质量浓度17.6 g/L,磷酸氢二钾质量浓度5.7 g/L,转速190 r/min,接种量6.5%,发酵时间24.0 h,初始pH 7.0,发酵温度33.0℃。在此培养条件下,HXS-LV12产纤维素酶活力达到(40.53±0.43)U/mL,是优化前的2.05倍。

Plackett-Burman试验结合Box-Behnken响应面法优化琯溪蜜柚海绵层水溶性抗氧化膳食纤维猪肉丸加工配方

为进一步研发并提升猪肉丸产品品质,研究采用Plackett-Burman结合Box-Behnken试验设计,以硬度、内聚性、弹性、咀嚼性四个质构指标的综合评分为指标,优化琯溪蜜柚海绵层水溶性抗氧化膳食纤维(Soluble antioxidant dietary fiber,SADF)猪肉丸的加工配方,分别考察SADF(羟自由基清除率为IC_(50)=0.92 mg/mL)、玉米淀粉、食盐、复合磷酸盐以及水分添加量对猪肉丸硬度(X_(1))、内聚性(X_(2))、弹性(X_(3))、咀嚼性(X_(4))及质构综合评分(Y)的影响,基于上述结果,采用Plackett-Burman设计筛选对实验结果影响较为显著的因素(SADF、玉米淀粉以及水分添加量)进行Box-Behnken响应曲面优化试验,并用光学显微镜和扫描电镜观察猪肉丸微观结构。结果表明:采用降维分析法提得两个公共因子,确立猪肉丸Y值计算公式为:Y=(84.055Y_(1)+15.627Y_(2))/99.681(Y_(1)=0.234X_(1)+0.259X_(2)+0.297X_(3)+0.296X_(4),Y_(2)=0.989X_(1)-0.784X_(2)-0.010X_(3)-0.084X_(4));最终得到猪肉丸最优配方为:琯溪蜜柚海绵层SADF添加量为6.49%,玉米淀粉添加量为18.64%,水添加量为29.98%,此时猪肉丸质构综合评分最高(1.2782分),猪肉丸软硬适中、粘弹性优良;经光学显微镜和扫描电镜观察猪肉丸微观结构显示,6.49%SADF添加组肉丸较之未添加SADF组能够明显改善猪肉丸的整体结构,使其微观结构细密均匀,内部凝胶网络相互交联程度增强。综上,本研究不仅提升了猪肉丸的营养与质构品质,还实现了蜜柚废弃物的综合利用,为肉糜类食品品质优化提升提供了新思路。

基于Box-Behnken方法的GH4169铣削力试验研究

为优化GH4169高温合金铣削参数,采用Box-Behnken响应曲面法设计实验,建立了GH4169的切削力二阶响应曲面法模型。利用方差分析法,对预测模型和模型系数进行了显著性验证,对切削参数影响铣削力的线性项、交互项的显著性进行了比较,并分析了各切削参数的影响规律。试验结果表明:采用Box-Behnken响应曲面法所建立的铣削力预测模型回归显著,置信度高;预测模型中的交互项对铣削力有显著的影响。

正交试验结合Box-Behnken响应面法优化靓靓胶囊水提取工艺

目的采用正交试验法结合Box-Behnken响应面法优化靓靓胶囊水提取工艺。方法以没食子酸、葛根素、芍药苷提取率以及水提物出膏率为指标,以液料比、提取时间、提取次数为因素,正交试验初步筛选工艺参数,BoxBehnken响应面法作进一步优化。结果最佳条件为液料比12∶1,提取两次,每次90 min,各指标相对误差均小于2%。结论正交试验结合Box-Behnken响应面法可减少靓靓胶囊水提取次数,降低生产成本。

基于微遗传算法的多目标Box-Behnken设计试验条件优化分析

目的比较微遗传算法与传统优化方法确定最优试验条件的效果。方法以琥珀酸维生素E、泊洛沙姆-188、0.1molNaOH作为影响因素;以粒径、ζ电位、克拉霉素(clarithromycin,CLA)乳剂相分布率作为评价指标,在Box-Behnken试验设计给定的条件下,通过最小二乘法拟合二阶响应面方程试验模型,分别运用Matlab2009a软件的函数模块、图形模块编制的遗传算法程序和ExpertDesign软件(Version7.1.6.0)的Box-Behnken设计的传统优化方法,筛选出最优试验条件,比较两种优化方法的效果。结果当评价指标和因素之间呈非线性回归关系时,Box-Behnken设计充分考虑到各影响因素间的交互作用,同时在中心点进行重复试验,提高了实验的准确性。经微遗传算法优化后试验因素琥珀酸维生素E、泊洛沙姆-188、0.1MNaOH最佳条件分别为:68.25%、0.52%、15.26%,评价指标粒径、ζ电位、CLA乳剂相分布率分别为:135.75nm、33.67mV、98.12%;经传统优化方法优化后试验因素琥珀酸维生素E、泊洛沙姆-188、0.1MNaOH最佳条件分别为:76.0%、0.5%、15.4%,评价指标粒径、ζ电位、CLA乳剂相分布率分别为:135.75nm、31.04mV、97.33%。结论对于三水平多因素的试验,采用Box-Behnken设计试验设计可以大大减少设计所花费的时间和成本,提高试验效率。微遗传算法相对于传统优化方法,可以从全局的角度搜索试验条件的最优组合,进行多个评价指标优化效果理想、程序可行、计算时间短、可以应用于解决多维解空间的实际问题。

Box-Behnken试验设计优化超高压提取连翘中的连翘酯苷A

目的:应用Box-Behnken试验设计,优选超高压提取法提取连翘中连翘酯苷A的最佳工艺。方法:在单因素试验的基础上,采用3因素3水平Box-Behnken试验设计对连翘中连翘酯苷A的超高压提取工艺参数进行优选。以连翘酯苷A提取率为指标进行试验,考察液固比、提取压力、提取时间等因素对提取工艺的影响。结果:超高压提取连翘中连翘酯苷A的最佳工艺条件为液固比70 ml·g-1、压力151 MPa、提取时间114 s,此提取条件下连翘酯苷A的提取率为13.15 mg·g-1。结论:超高压提取作为一种新兴的中药提取技术,具有提取率高、提取温度低、耗时短、能耗少等优点,为连翘酯苷A提取提供一个全新的方法。

Box-Behnken试验设计优化龙香芋饮料生产工艺

为解决香芋生榨汁的褐变问题,得到香芋饮料的最佳工艺和配方,以新鲜的兴化龙香芋为原料,研究其生榨汁加工工艺和饮料配方,以生榨龙香芋汁中可溶性固形物含量为指标,采取单因素及正交试验法,得出较适宜的香芋生榨汁工艺条件为榨汁时添加温度为95℃的热水,香芋汁通过2次均质,均质压力14 MPa。以饮料成品的离心沉淀率为评价依据,经Box-Behnken响应面优化工艺,得出香芋饮料中适宜的羧甲基纤维素钠(carboxymethylcellulose sodium,CMC-Na)的添加量为0.16%,单硬脂酸甘油酯的添加量为0.12%,黄原胶的添加量为0.02%(均为质量分数),按此工艺参数条件生产的成品饮料离心沉淀率为5.08%,所得工艺参数及配方可行。

基于Box-Behnken试验设计优化传统奶制马钱子的炮制工艺

目的:通过单因素结合Box-Behnken试验对马钱子的牛奶炮制工艺进行优化。方法:在单因素试验的基础上,以炮制时间、浸泡时间、牛奶倍量为自变量,以马钱子碱和士的宁的含量为因变量,采用Box-Behnken试验设计,优化马钱子的牛奶炮制工艺。结果:最佳炮制工艺为生马钱子浸泡6 d,润后取出,刮去外种皮、去掉胚芽,加入9倍量牛奶,加热提取1.5 h。结论:优化出的牛奶炮制马钱子制备工艺,具有工艺可控、操作简便的特点,适合工业生产。

基于Box-Behnken设计-响应面法优化酒黄精炮制工艺

目的采用Box-Behnken设计-响应面法(Box-Behnken design-response surface method,BBD-RSM)对黄精炮制工艺进行优化,筛选最佳工艺参数。方法研究于2023年1—5月开展。以黄精外观性状、醇浸出物、多糖含量等为评价指标,基于单因素试验进行响应面综合实验,运用BBD-RSM,探索黄精饮片润制时间、蒸制时间、焖制时间等对其品质的影响,优选炮制工艺参数及炮制设备。结果通过拟合模型,外观性状评分、醇浸出物含量、黄精多糖含量预测值分别为72.31分、64.86%、12.96%,优选黄精最佳酒制工艺为润制时间1.5 h、蒸制时间5.5 h、焖制时间1.0 h;蒸制设备拟选用回转式蒸药机,干燥设备拟选用敞开式烘干箱。结论所优选酒黄精炮制工艺合理、可行,为酒黄精炮制生产工艺及设备选型提供了依据。

PB试验结合Box-Behnken响应面法优化丹参水提液中丹酚酸B提取工艺的研究

目的:优化丹参水提液中丹酚酸B的提取工艺。方法:以丹酚酸B含量及浸膏得率的综合评分为指标,在单因素试验的基础上,通过PB试验法,对影响提取工艺的5个因素(浸泡时间、液料比、提取时间、提取次数、溶媒p H值为考察因素,运用Box-Behnken响应面法进行预测分析。结果:最佳提取工艺为液料比为12.5∶1,提取3次,每次100 min。丹酚酸B的含量为41.81 mg/g,浸膏得率为26.97%,综合得分为95.42分,实验观测值与模型预测值偏差为0.75%。结论:采用PB试验法和Box-Behnken响应面法优选最佳工艺条件验证结果与预测结果相近,可用于丹参水提液中丹酚酸B的提取。

Plackett-Burman试验、最速上升试验及Box-Behnken试验联用优化栀子多酚超声提取工艺

目的优化栀子多酚超声提取工艺。方法通过Plackett-Burman试验从乙醇浓度、粒径、液料比、超声功率、超声温度、超声时间、提取次数几个影响因素中挑选出显著因素,然后针对显著因素采用最速上升试验确定响应面的中心点,最终利用Box-Behnken试验优化栀子多酚超声提取工艺。结果最佳提取工艺为乙醇浓度45%,液料比25:1,提取时间35min,栀子总多酚得率为1.857%,与预测值1.9%接近。结论优化工艺科学合理,为栀子的开发提供了参考。

Box-Behnken试验设计优化超高压提取金银花中的绿原酸

目的应用Box-Behnken试验设计,优选超高压提取法提取金银花中绿原酸的最佳工艺。方法在单因素试验的基础上,采用3因素3水平Box-Behnken试验设计对金银花中绿原酸的超高压提取工艺参数进行优选。以绿原酸提取率为指标进行试验,考察液固比、提取压力、提取时间等因素对提取工艺的影响。结果超高压提取金银花中绿原酸的最佳工艺条件为液固比为75mL·g-1,提取压力100MPa,提取时间28s,此提取条件下绿原酸的提取率为24.68mg·g-1。结论超高压提取作为一种新兴的中药提取技术,具有提取率高、提取温度低、耗时短、能耗少等优点,为绿原酸提取提供一个全新的方法。

基于Box-Behnken响应面法优化方便藜麦粥制备工艺

以复水率、复水时间和感官品质为指标,通过单因素试验优选方便藜麦粥的最佳浸泡温度、料水比和蒸煮时间;利用Box-Behnken响应面法优化其制备工艺,并采用加权法计算综合得分。结果表明,最佳制备工艺为浸泡温度41℃,料水比1∶9,蒸煮时间23 min。经验证试验,其综合得分为96.08,与理论预测值(96.43)的相对偏差为0.35%(<5.0%)。优化的方便藜麦粥制备工艺为其开发应用提供重要支撑。

Box-Behnken响应面法优化葛根异黄酮提取纯化工艺及损伤心肌细胞治疗作用研究

目的:采用Box-Behnken响应面优化葛根异黄酮最佳提取工艺,并研究葛根异黄酮对损伤心肌细胞的治疗作用。方法:在单因素实验的基础上,以料液比、提取时间、溶剂浓度为考察因素,以3'-羟基葛根素、葛根素、3'-甲氧基葛根素、大豆苷的含量为评价指标,采用Box-Behnken响应面法设计实验,以葛根异黄酮总提取率为考察指标,通过分析回归方程模型,优选最佳提取工艺并验证工艺;采用MTT法检测葛根异黄酮对损伤心肌细胞的治疗作用。结果:Box-Behnken响应面法优化得到葛根异黄酮最佳提取工艺为:料液比为30 mg·mL^(-1),提取时间为100 min,乙醇体积分数为73%,葛根异黄酮的总提取率平均值为41.6 mg·g^(-1),与预测值42.08 mg·g^(-1),相对误差0.81%;葛根异黄酮对H 2O_(2)损伤的缺氧复氧模型和Na 2S_(2)O 4损伤的缺血再灌注模型OD值分别为0.7436±0.0292和0.7457±0.0094,细胞存活率分别为81.32%和73.41%。结论:优选葛根抗氧化活性异黄酮最佳工艺稳定,预测模型效果良好,且葛根异黄酮对心肌缺血有良好的治疗作用。

多指标综合评分法结合Box-Behnken响应面法优选栀子茯苓压片糖果的提取工艺

以提取液中栀子苷含量及干膏率作为考察指标,在单因素试验基础上采用直接回流提取法、多指标综合评分法结合Box-Behnken响应面法考察了乙醇浓度、提取时间和料液比3个因素对提取工艺的影响。结果表明,制剂的最佳提取工艺为乙醇浓度75%,提取时间120 min,料液比17倍,栀子苷平均含量为3.17%,平均干膏率为11.33%,综合评分平均值为98.30(n=3,RSD=0.18%)。该工艺合理可行,有效成分提取率高,适合大规模生产。

Box-Behnken试验设计法优化杂休凝胶膏剂的处方

目的:利用Box-Behnken试验设计法优化杂休凝胶膏剂(原巴布膏剂)的处方组成。方法:以凝胶膏剂的初粘力、综合感官(搅拌气泡数、涂展性、膏体均匀度、皮肤追随性、残留度)、持粘力为评价指标进行综合评分,作为响应值,采用Box-Behnken试验设计法,对PAAS(聚丙烯酸钠)、DAA(甘羟铝)、Msi(微粉硅胶)和甘油(Gly)的用量进行优化,确定最佳处方组合并进行三次验证试验。结果:优选出的最佳处方组合为PAAS∶DAA∶Msi∶Gly(0.59∶0.02∶0.21∶3.67)。结论:优选的杂休凝胶膏剂搅拌时,气泡少,稠度适宜不影响搅拌,涂布均匀,膏体均匀,黏附性好,为杂休凝胶膏剂的制剂设计提供基础。

单因素试验结合Box-Behnken设计-响应面法优化舒肝颗粒(广西方)的醇提工艺

目的:优化舒肝颗粒(广西方)的醇提工艺。方法:通过单因素试验筛选影响醇提工艺的关键因素,以乙醇体积分数、提取溶剂加入量、提取时间为考察因素,以提取液中迷迭香酸、虎杖苷、大黄素的总含量与浸膏得率的综合评分为评价指标,采用Box-Behnken设计-响应面法优化舒肝颗粒(广西方)的醇提工艺,并进行验证实验。结果:最佳醇取工艺条件为加入12倍量60%乙醇,提取2次,每次加热回流80 min。验证试验中3批样品提取后的综合评分为99.54%,与模型预测值98.16%相比较,相对误差为0.46%(RSD=0.40%,n=3)。结论:优化的醇提工艺合理可行,可为舒肝颗粒(广西方)的工艺研究提供参考。

Box-Behnken试验设计优选淫羊藿饮片中淫羊藿苷及总黄酮提取工艺

目的:建立淫羊藿饮片醇提生产工艺。方法:采用Box-Behnken试验设计结合效应面法对各工艺参数进行优选,HPLC色谱法和紫外可见分光光度法联合定量评价。结果:淫羊藿生产最佳提取工艺为:加入15倍量70%乙醇,提取150min。结论:Box-Behnken试验设计适合对因素的水平范围进行合理筛选,该工艺稳定,可行性强。

Box-Behnken试验设计优化龙香芋酱稳定性工艺

为解决龙香芋酱贮存时通常会产生油脂析出的问题,提高龙香芋酱体的稳定性,优选单硬脂酸甘油酯、改性大豆磷脂和磷脂等三种乳化剂,以酱体离心出油率为参考指标,通过响应面试验,得出最佳的龙香芋酱复合乳化剂配比。结果显示,当单硬脂酸甘油酯的添加量为6.8 g/kg、改性大豆磷脂的添加量为21.5 g/kg、磷脂的添加量为14.9 g/kg时,龙香芋酱离心出油率为1.51%,酱体呈稳定均质状态,无明显油脂析出现象。

Box-Behnken响应面法优选紫斑牡丹中丹皮酚和芍药苷提取工艺

目的优选紫斑牡丹中丹皮酚和芍药苷的提取工艺。方法在单因素试验基础上,以液料比、提取时间和乙醇体积分数为影响因素,以丹皮酚和芍药苷提取率的总权重综合评分为评价指标,采用Box-Behnken响应面法优选最佳提取工艺,并进行验证试验。结果最佳提取工艺为液料比28倍,提取时间150 min,乙醇体积分数52%。此工艺条件下,丹皮酚提取率为0.49%(RSD=1.33%,n=3),芍药苷提取率为5.38%(RSD=1.07%,n=3)。结论该提取工艺稳定、可行,可用于紫斑牡丹中丹皮酚和芍药苷的提取。