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        微波法提取生姜黃酮工藝研究

        2010-09-10 09:05:02劉玲玲婁倫蛟胡欣培
        山西農(nóng)業(yè)科學(xué) 2010年6期
        關(guān)鍵詞:生姜黃酮微波

        劉玲玲,婁倫蛟,胡欣培,張 波

        (遼寧工程技術(shù)大學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)部,遼寧葫蘆島125105)

        生姜(Ginger)是姜科多年生草本植物,在我國(guó)中部、東南部至西南部地區(qū)廣為栽培,其根莖芳香、辛辣,入藥能發(fā)汗解表、溫中止嘔、解毒,又可作蔬菜和調(diào)味用。

        近年來(lái),有研究表明,生姜中含有大量的黃酮類(lèi)物質(zhì),該物質(zhì)具有降血糖、降血脂、抗菌消炎、抗氧化、抗衰老、消除體內(nèi)自由基等藥理作用[1]。目前,關(guān)于生姜黃酮的提取工藝研究報(bào)道較多,但微波提取方法還鮮有報(bào)道。因此,尋找更好的生姜黃酮提取工藝,將直接影響到生姜的開(kāi)發(fā)應(yīng)用及其生物活性成分的研究,對(duì)生姜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有重要意義[2]。

        1 材料和方法

        1.1 材料與儀器

        新鮮生姜(市售)、蘆丁、無(wú)水乙醇、亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉。

        紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(UV-1800PC),恒溫水浴鍋(HH-S),循環(huán)水式多用真空泵(SHB-ⅢA),格蘭仕微波爐。

        1.2 試驗(yàn)方法

        1.2.1 原料處理 將生姜用清水洗凈后瀝干,切碎并放入(60±2)℃烘箱中干燥24 h,取出后磨成細(xì)粉,密封后保存待用。

        1.2.2 生姜黃酮含量測(cè)定

        1.2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 準(zhǔn)確稱(chēng)取蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品0.101 0 g,置于100 mL容量瓶中,加60%乙醇定容(母液A)。再準(zhǔn)確吸取母液A 20 mL置于100 mL容量瓶中,加30%乙醇定容(母液B)。準(zhǔn)確吸取母液 B 1.0,2.0,3.0,4.0,5.0,6.0 mL 分別置于10 mL具塞刻度試管中,用30%乙醇補(bǔ)充至10 mL;再移入25 mL容量瓶中,先精確加5%NaNO21.0 mL搖勻,放置 6 min;然后加 10%Al(NO3)31 mL搖勻,放置6 min;再加1 mol/L NaOH 10 mL,蒸餾水稀釋至刻度,振搖,放置15 min,以不加樣品為參比,用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)在510 nm處測(cè)吸光度。以吸光度(A)為縱坐標(biāo)、蘆丁濃度為橫坐標(biāo)作圖,得標(biāo)準(zhǔn)曲線。

        1.2.2.2 樣品含量的測(cè)定 取2 mL樣品提取液。置于10 mL具塞刻度試管中用30%乙醇補(bǔ)充至10 mL,再移入25 mL容量瓶中,先精確加入5%NaNO21.0 mL搖勻,放置6 min;然后加10%Al(NO3)31 mL搖勻,放置6 min;再加1 mol/L NaOH 10 mL,用蒸餾水稀釋至刻度,振搖,放置15 min,于510 nm處測(cè)吸光度。黃酮含量按如下公式計(jì)算。

        黃酮獲得率C=CX·V1·V3/(V2·m)

        式中,C為樣品中黃酮總含量(mg/g);CX為由標(biāo)準(zhǔn)曲線求得的黃酮含量(mg/mL);V1為定容體積(mL);V2為吸取試液體積(mL);V3為提取液體積(mL);m 為樣品質(zhì)量(g)。

        1.2.3 生姜黃酮微波提取工藝 生姜黃酮微波提取工藝的研究,主要考察料液比(即生姜質(zhì)量(g)與提取劑體積比(mL))、浸提劑濃度、微波時(shí)間、微波功率4個(gè)因素。在保持其他因素相同的條件下分別進(jìn)行單因素試驗(yàn),考察各因素對(duì)生姜黃酮提取效果的影響,篩選最佳的提取工藝條件。在此基礎(chǔ)上,以浸提劑濃度、料液比、微波時(shí)間、微波功率為考察因素,以測(cè)得的生姜黃酮溶液吸光度為考察指標(biāo),選用L9(34)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì),最終得出最佳提取工藝[3-6]。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線

        蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線得到回歸方程為:Y=12.071X-0.004 4,R2=0.999 4(圖 1)。

        2.2 提取工藝的確定

        2.2.1 料液比對(duì)提取效果的影響 取1 g生姜粉末,以70%乙醇為提取劑,分別采用1∶10,1∶15,1∶20,1∶25,1∶30 的料液比,在 640 W的條件下提取25 s,結(jié)果如圖2所示。

        由圖2可知,在料液比為1∶25時(shí),黃酮提取率最高,料液比過(guò)低或過(guò)高,提取效果都不理想。其原因可能是料液比過(guò)高時(shí),乙醇未能與黃酮充分接觸;而料液比過(guò)低時(shí)又由于溶液量太大,需吸收過(guò)多的熱量用于自身溫度的升高,從而浪費(fèi)了能量和延長(zhǎng)了提取時(shí)間。

        2.2.2 乙醇濃度對(duì)提取效果的影響 在其他因素不變的條件下,分別用80%,70%,60%,50%,40%,30%乙醇溶液作為溶劑,考察乙醇濃度對(duì)提取效果的影響。

        由圖3可知,隨乙醇濃度的增加,生姜黃酮的浸提率也隨著增大。當(dāng)乙醇濃度達(dá)到70%時(shí),提取效果最佳。若乙醇濃度過(guò)高,則會(huì)使某些脂溶性物質(zhì)溶出增多,使干擾因素隨之增大,給提純帶來(lái)困難,導(dǎo)致浸提率下降。

        2.2.3 輻射時(shí)間對(duì)提取效果的影響 在其他因素不變的條件下,微波時(shí)間分別為10,15,20,25,30,35 s,考察輻射時(shí)間對(duì)提取效果的影響。

        由圖4可知,隨著輻射時(shí)間的延長(zhǎng),總黃酮提取率先增加后減少。輻射時(shí)間為25 s時(shí)的提取率最高,然后下降。其原因可能是連續(xù)輻射時(shí)間長(zhǎng),易爆沸,且溶劑揮發(fā)太快、損失量大。因此,輻射時(shí)間設(shè)定為25 s較適宜。

        2.2.4 微波功率對(duì)提取效果的影響 在其他因素不變的條件下,分別于 160,320,480,640,800 W輻射25 s后,考察微波功率對(duì)提取效果的影響(圖 5)。

        由圖5可知,隨著微波功率的增大,總黃酮提取率也隨之增大。當(dāng)微波功率在320~640 W時(shí),提取率比較穩(wěn)定。但如果功率過(guò)高會(huì)使其液爆沸而使其揮發(fā)過(guò)多。因此,適宜的微波提取功率應(yīng)為320~640 W。

        2.2.5 正交試驗(yàn) 由于生姜總黃酮提取率受到乙醇濃度、料液比、微波功率及微波輻射時(shí)間4個(gè)因素的交叉影響,為了全面考察這4個(gè)因素的影響,設(shè)計(jì)了4因素3水平正交試驗(yàn),即選擇乙醇濃度、料液比、微波功率及微波輻射時(shí)間為考察因素,以生姜樣品中的總黃酮含量為考察指標(biāo),采用L9(34)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)(表1、表2)。

        表1 正交試驗(yàn)因素水平

        表2 正交試驗(yàn)結(jié)果

        從表2可以看出,4個(gè)考察因素對(duì)生姜黃酮提取效果的影響與單因素試驗(yàn)結(jié)果趨勢(shì)相符合。極差分析結(jié)果表明,各種因素對(duì)提取效果影響的主次順序依次為B>C>D>A,最佳的提取條件為A3B3C2D3,即微波功率640 W,微波輻射時(shí)間25 s,料液比1∶30,乙醇濃度80%。試驗(yàn)表明,在此條件下,黃酮含量為16.97 mg/g。

        3 結(jié)論

        微波法提取生姜黃酮具有提取效率高、提取效果好、設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),能有效降低生產(chǎn)成本,提高經(jīng)濟(jì)效益。

        本試驗(yàn)結(jié)果表明,微波提取生姜黃酮的最佳工藝條件為A3B3C2D3,即微波功率640 W,微波輻射時(shí)間25 s,料液比1∶30,乙醇濃度80%。此條件下的黃酮含量為16.97 mg/g。

        [1] 莫開(kāi)菊,程超,黃鵬,等.生姜黃酮提取純化及結(jié)構(gòu)的初步鑒定[J].食品科學(xué),2005,26(9):229-233.

        [2] 陳偉,劉青梅,楊性民,等.微波技術(shù)在杜仲黃酮提取工藝中的應(yīng)用研究[J].食品科學(xué),2006,27(10):285-288.

        [3] 張慧,劉宗敏,黎繼烈,等.微波萃取在食品工業(yè)中的應(yīng)用[J].食品與機(jī)械,2006,22(6):147-150.

        [4] 田迪英,楊榮華.微波輻射對(duì)生姜抗氧化活性物質(zhì)的浸提作用[J].中國(guó)調(diào)味品,2006(12):17-21.

        [5] 劉玲玲,孔濤,王海英,等.菊芋總黃酮提取工藝研究[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,36(9):62-65.

        [6] 蒙秋霞,牛宇,牛西午.錦雞兒屬幾種植物總黃酮含量研究[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào),2005,20(3):43-45.

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