一种黄芪多糖的最佳提取工艺及优化提取工艺的方法技术

本发明专利技术公开了一种黄芪多糖的最佳提取工艺及优化提取工艺的方法，包括：将黄芪多糖溶液用乙醇沉淀，浑浊溶液低速离心10min，吸弃上层清液，沉淀置50mL容量瓶中，加水定容；提取条件为：乙醇浓度95％，提取时间3h，提取次数1次，液料比20：1。本发明专利技术通过验证方法一、方法二得到的最佳提取工艺条件，方法一：通过正交实验设计，以黄芪多糖的提取量为指标对黄芪中黄芪多糖的提取工艺进行优化，方法二：通过正交分析法、R语言结合BP神经网络模型和遗传算法对对黄芪中黄芪多糖的提取工艺进行优化；将验证所得数据进行分析处理，对比得到最佳优化方法，最终得到黄芪多糖的最佳提取工艺。

Optimum extraction process and optimization of extraction process for Astragalus Polysaccharides

The present invention discloses an optimum extraction technology of Astragalus Polysaccharide and a method for optimizing the extraction process, including: precipitating the astragalus polysaccharide solution with ethanol, centrifuging the turbid solution at low speed for 10 minutes, absorbing the supernatant, depositing it in a 50 mL volumetric flask and adding water to fix the volume; extracting conditions are: ethanol concentration 95%, extracting time 3 hours, extracting times. For 1 times, liquid material ratio is 20:1. The invention obtains the best extraction technology condition through the verification method 1 and method 2. Method 1: Through the orthogonal experiment design, the extraction technology of Astragalus Polysaccharide in Astragalus membranaceus was optimized by taking the extraction amount of Astragalus polysaccharide as the index. Method 2: Through orthogonal analysis method, R language combined with BP neural network model and genetic algorithm, the extraction technology of Astragalus polysaccharide was optimized. The extraction process of Astragalus polysaccharides was optimized. The validated data were analyzed and processed, and the best optimization method was obtained by comparing. Finally, the best extraction process of Astragalus polysaccharides was obtained.

【技术实现步骤摘要】
一种黄芪多糖的最佳提取工艺及优化提取工艺的方法
本专利技术涉及试验分析领域，特别是一种通过R语言与正交试验分析，优化黄芪中有效成分黄芪多糖的提取工艺的方法。
技术介绍
黄芪为豆科植物蒙古黄芪或膜荚黄芪的干燥根。味甘性温，具有补气升阳，固表止汗，利水消肿，生津养血之功效，临床上可用于气虚乏力，食少便溏，中气下陷，表虚自汗。黄芪多糖是黄芪的干燥根经提取、浓缩、纯化而成的水溶性杂多糖，可作为免疫促进剂或调节剂，同时具有抗肿瘤、抗衰老及抗氧化等作用。正交试验设计法是研究多因素多水平实验的一种常见、普遍的设计方法，根据单因素实验挑选出具有代表性的点，按照均匀、整齐的原则进行分布，此设计方法可减少试验次数、提高实验效率。本实验考虑到节省能源和时间以有利于工业生产，故采用水提的方法提取黄芪有效成分黄芪多糖。由经典正交分析法对试验数据进行分析，得出的结果直观可靠，本文通过此分析方法得到一个黄芪多糖的优化提取工艺并进行验证。中药的化学成分具有多样性、复杂性，仅仅通过正交及方差分析方法得出的结果不全面，难以整体的分析各因素对实验结果的影响。R语言是一种结合了数据操作、计算和图形展示功能的可动态统计的计算语言，具有强大的功能，可存储数据并对其进行处理，在数学建模、数据处理、统计计算及可视化等方面的应用越来越广泛。R语言拥有完整的数据分析工具体系，其资源免费、自由、源代码开放，且获取信息更加快速准确，并可通过图形显示数据分析结果，更加方便供于非专业人士阅读。R语言集成了多种改进后的数据挖掘算法和工具包，其核心是一个动态、功能强大的面向对象编程语言，在数据统计分析和结果预测等方面的应用越来越多。BP神经网络按照误差逆向传播算法，通过调整其权重和阈值，交叉验证进行训练寻找最优隐层神经元个数，从而影响输入与输出之间的关系。遗传算法借鉴了自然进化规律中优胜劣汰的原则，其搜索算法用以解决最优解类问题。遗传算法的一个优点是其整体搜索能力强，在优胜劣汰的生物进化论基础上，遗传算法将初始群体的全部个体进行编码并计算其适用度，通过复制、交叉、突变等操作产生新个体，淘汰低适应度个体，将高适应度个体组成另一个种群，如此重复过程，直至满足要求为止。市场需要对黄芪多糖的各因素各水平进行全局寻优，并对寻找的最佳工艺进行验证，本专利技术解决这样的问题。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种黄芪多糖的最佳提取工艺及优化提取工艺的方法，本专利技术采用水提醇沉法提取黄芪多糖，通过正交实验设计，和通过正交分析法、R语言结合BP神经网络模型和遗传算法对黄芪中黄芪多糖的提取工艺进行优化，再对比验证两种方法得到的数据，选取最优的方法，最终得到黄芪多糖的最佳提取工艺。为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：一种黄芪多糖的最佳提取工艺，包括：将黄芪多糖溶液用乙醇沉淀，浑浊溶液低速离心10min，吸弃上层清液，让其在容量瓶中沉淀，加水定容；提取条件为：乙醇浓度95％，提取时间3h，提取次数1次，液料比20：1；液料比为乙醇与药材的比例。一种黄芪多糖的优化提取工艺的方法，包括如下步骤：步骤一，设计黄芪多糖提取水平因素，通过水提醇沉法进行正交试验并获得正交试验数据；步骤二，在R语言环境下建立BP神经网络模型，确定黄芪多糖提取工艺的因素参数；步骤三，将正交试验数据分别采用留一法进行交叉验证，根据训练结果的拟合误差和预测误差选择隐层神经元；步骤四，在参数相同的条件下，以正交试验数据为训练样本，对不同隐层神经元进行测试，以拟合误差为选择依据，确定隐层神经元的个数；步骤五，采用实数编码方式，使用R语言进行编程，由遗传算法得到优化目标；步骤六，对得到的优化提取工艺进行验证，测算黄芪多糖平均提取量和相对标准偏差，并计算与预测结果的相对误差。前述的一种黄芪多糖的优化提取工艺的方法，步骤一，设计黄芪多糖提取水平因素，通过水提醇沉法进行正交试验并获得正交试验数据；黄芪多糖提取水平因素包括：乙醇浓度、提取时间、提取次数、液料比。前述的一种黄芪多糖的优化提取工艺的方法，步骤二，在R语言环境下建立3层结构的BP神经网络模型，确定黄芪多糖提取工艺的因素参数；因素参数包括：输入节点数为4个，即选取的四因素乙醇浓度、提取时间、提取次数以及水用量体积；输出节点数为1个，即黄芪多糖的提取量。前述的一种黄芪多糖的优化提取工艺的方法，步骤三，将9组正交试验数据分别采用留一法进行交叉验证，初始随机权为0.05，参数重量衰变为5×10-4，最大迭代次数为2000，其他参数均为默认值进行训练，根据训练结果的拟合误差和预测误差选择隐层神经元，得到训练结果，根据训练结果得知当隐层神经元为0时，其交叉验证的平均拟合误差及平均预测误差均小于5％，所以隐层神经元选择0。前述的一种黄芪多糖的优化提取工艺的方法，步骤四，在参数相同的条件下，以正交试验的9组数据为训练样本，对不同隐层神经元进行测试，以拟合误差为选择依据，确定隐层神经元的个数，得到训练结果，根据训练结果判断将BP神经网络模型隐层神经元个数设置为0。前述的一种黄芪多糖的优化提取工艺的方法，步骤五，R语言环境下的编程遗传算法，采用实数编码方式，其种群大小为500，接近的最大代数为100，最大不可变代数为10，收敛公差为1×10-4，其他参数均为默认值；使用R语言进行编程，由遗传算法得到以下结果：共运行14代，运行时间为2s，运行到第3代时黄芪多糖提取量最大，其预测值为每3g黄芪药材可提取56.386mg黄芪多糖，得到此结果的工艺条件为乙醇浓度95％，液料比20：1，提取时间3h，提取次数为1次。本专利技术的有益之处在于：方法一：通过正交实验设计，以黄芪多糖的提取量为指标对黄芪中黄芪多糖的提取工艺进行优化，方法二：通过正交分析法、R语言结合BP神经网络模型和遗传算法对对黄芪中黄芪多糖的提取工艺进行优化；本专利技术验证这两种方法得到的最佳提取工艺条件，再进行比对，最终得到黄芪多糖的最佳提取工艺；本专利技术在得到黄芪多糖的最佳提取工艺条件下，黄芪多糖平均提取量为18.68mg/g，RSD值为1.51％，且与预测结果相对误差仅有0.631％，对实验结果具有良好的预测性，为中药材提取及相关制剂工艺优化提供了一种经济高效的优化方法。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术作具体的介绍。一种黄芪多糖的最佳提取工艺，包括：将黄芪多糖溶液用乙醇沉淀，浑浊溶液低速离心10min，吸弃上层清液，沉淀置50mL容量瓶中，加水定容；提取条件为：乙醇浓度95％，提取时间3h，提取次数1次，液料比20：1；液料比为乙醇与药材的比例。此结论由以下实验得到；材料与试剂黄芪：浙江中医药大学中药饮片有限公司，批号：160401，经检验为豆科植物蒙古黄芪的干燥根，其质量符合《中国药典》2015年版一部黄芪项下有关规定；黄芪多糖：上海源叶生物科技有限公司，批号：CJ0101QA14；其余试剂均为分析纯。仪器与器材紫外可见分光光度计：UV-2800/2802/2802S，上海恒科仪器有限公司；电子天平：XS205，梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司；低速离心机：SC-3610，湘潭鑫博离心机设备有限公司。实验方法包括如下内容：对照品溶液的制备精密称取黄芪多糖标准品50.56mg，置于干燥的100mL容量瓶中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种黄芪多糖的最佳提取工艺，其特征在于，包括：将黄芪多糖溶液用乙醇沉淀，浑浊溶液低速离心10min，吸弃上层清液，让其在容量瓶中沉淀，加水定容；提取条件为：乙醇浓度95％，提取时间3h，提取次数1次，液料比20：1；所述液料比为乙醇与药材的比例。

【技术特征摘要】
1.一种黄芪多糖的最佳提取工艺，其特征在于，包括：将黄芪多糖溶液用乙醇沉淀，浑浊溶液低速离心10min，吸弃上层清液，让其在容量瓶中沉淀，加水定容；提取条件为：乙醇浓度95％，提取时间3h，提取次数1次，液料比20：1；所述液料比为乙醇与药材的比例。2.一种黄芪多糖的优化提取工艺的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，设计黄芪多糖提取水平因素，通过水提醇沉法提取黄芪多糖，进行正交试验并获得正交试验数据；步骤二，在R语言环境下建立BP神经网络模型，确定黄芪多糖提取工艺的因素参数；步骤三，将正交试验数据分别采用留一法进行交叉验证，根据训练结果的拟合误差和预测误差选择隐层神经元；步骤四，在参数相同的条件下，以正交试验数据为训练样本，对不同隐层神经元进行测试，以拟合误差为选择依据，确定隐层神经元的个数；步骤五，采用实数编码方式，使用R语言进行编程，由遗传算法得到优化目标；步骤六，对得到的优化提取工艺进行验证，测算黄芪多糖平均提取量和相对标准偏差，并计算与预测结果的相对误差。3.根据权利要求2所述的一种黄芪多糖的优化提取工艺的方法，其特征在于，步骤一，设计黄芪多糖提取水平因素，通过水提醇沉法进行正交试验并获得正交试验数据；黄芪多糖提取水平因素包括：乙醇浓度、提取时间、提取次数、液料比。4.根据权利要求2所述的一种黄芪多糖的优化提取工艺的方法，其特征在于，步骤二，在R语言环境下建立3层结构的BP神经网络模型，确定黄芪多糖提取工艺的因素参数；因素参数包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇燕，周静，李敏，金伟锋，
申请(专利权)人：浙江中医药大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33