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        微波輔助提取山楂中熊果酸的工藝研究

        2011-10-13 03:24:02翁彩珠巨敏劉軍海
        天津化工 2011年1期
        關(guān)鍵詞:果酸液料山楂

        翁彩珠,巨敏,劉軍海

        (陜西理工學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,陜西漢中723001)

        微波輔助提取山楂中熊果酸的工藝研究

        翁彩珠,巨敏,劉軍海

        (陜西理工學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,陜西漢中723001)

        對(duì)微波輔助提取山楂中熊果酸的工藝條件進(jìn)行了研究,通過(guò)正交試驗(yàn)對(duì)工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化,結(jié)果表明:各因素對(duì)熊果酸提取率的影響順序?yàn)椋阂掖假|(zhì)量分?jǐn)?shù)>提取溫度>微波時(shí)間>微波功率>液料比,乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為顯著影響因素;最佳條件為:乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%、提取溫度為55℃、微波時(shí)間為4min、液料比為16∶1、微波功率300W,在此條件下的熊果酸提取率為3.42%。

        山楂;熊果酸;微波輔助;提取

        本文研究山楂中熊果酸的提取工藝,旨在為山楂的開(kāi)發(fā)利用提供參考。

        1 試驗(yàn)

        1.1 試驗(yàn)原料、藥品及儀器

        山楂(產(chǎn)自陜西漢中,經(jīng)干燥、粉碎后過(guò)80目篩密封備用);熊果酸標(biāo)準(zhǔn)品(購(gòu)自西安小草植物科技有限公司);無(wú)水乙醇、乙酸乙酯、冰醋酸、香草醛、高氯酸等均為分析純。

        WF-2000型微波快速反應(yīng)器(上海屹堯分析儀器有限公司);Cary 50紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)(美國(guó)瓦里安公司);DGG-9140B型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海森信試驗(yàn)儀器有限公司);GR-200電子天平(日本);HH-2型電熱恒溫水浴鍋(北京科偉永興儀器有限公司);HR-200電子天平(日本AND)等。

        1.2 山楂中熊果酸提取液樣品

        準(zhǔn)確稱(chēng)取一定量山楂干粉,將一定濃度的乙醇作為提取劑,按設(shè)定好的液料比(mL/g)加入燒瓶移入微波反應(yīng)器中,在一定的微波功率、微波作用時(shí)間、溫度下進(jìn)行反應(yīng),微波反應(yīng)后靜置1 h,真空抽濾取定量濾液,用提取劑定容至50mL容量瓶中,準(zhǔn)確量取0.2mL稀釋后的濾液于具塞試管中,減壓揮去溶劑,向其加入0.3mL 5%香草醛-冰醋酸和0.7mL高氯酸,搖勻,在60℃水浴鍋中加熱15min。冷卻至室溫,用乙酸乙酯定容至5mL,作為熊果酸樣品。

        1.3 最大吸收波長(zhǎng)的確定

        準(zhǔn)確量取提取液0.5mL,分別置于10mL的具塞試管中,減壓蒸干后冷卻至室溫,加入0.3mL 5%香草醛-冰醋酸溶液和0.7mL的高氯酸溶液后放于60℃水浴鍋中加熱15min,冷卻至室溫,用乙酸乙酯定容至5mL,搖勻。以未加標(biāo)準(zhǔn)樣品的試劑空白作參比,用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)在400~700 nm下進(jìn)行最大吸收波掃描。結(jié)果如圖1所示,提取液的最大吸收波為547 nm與文獻(xiàn)[1,2]中報(bào)道的熊果酸最大吸收波長(zhǎng)550 nm一致。

        1.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的制作

        精密稱(chēng)取熊果酸標(biāo)準(zhǔn)品5mg,用無(wú)水乙醇定容于50mL容量瓶中,即得0.1mg/mL的熊果酸標(biāo)準(zhǔn)溶液。分別精密吸取熊果酸標(biāo)準(zhǔn)溶液0.1、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8和0.9mL置于具塞試管中,加熱揮去溶劑后,加0.3mL 5%的香草醛和0.7mL的高氯酸,60℃水浴加熱15min,取出冷卻后移至5mL具塞試管中,用乙酸乙酯定容,搖勻后在550 nm處測(cè)定吸光度,同時(shí)以試劑空白作參比,吸光度為縱坐標(biāo),熊果酸濃度為橫坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn),回歸方程為y=0.0376x-0.0923,R2=0.9953,說(shuō)明熊果酸濃度在7~21μg/mL具有良好的線(xiàn)性關(guān)系。

        1.5 熊果酸提取率的計(jì)算方法

        式中:X—熊果酸的提取率,%;A—提取液的吸光度;m—山楂干粉的質(zhì)量,g。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 單因素初步確定提取熊果酸的工藝條件

        2.1.1乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

        固定提取溫度為55℃,微波時(shí)間為3min,液料比(mL/g)為18∶1,微波功率為400W,改變乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù),考察不同乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)熊果酸提取率的影響。結(jié)果如圖2所示。

        由圖2可知,在乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于85%時(shí),隨溶液中乙醇含量的增加,熊果酸的提取率逐漸增大,但乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)85%后,提取率急劇下降,可能是由于熊果酸為弱極性分子,溶于水,所以當(dāng)乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)過(guò)高時(shí),熊果酸的提取率反而下降,故選最佳乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%。

        2.1.2提取溫度

        固定乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%,微波時(shí)間為3min,液料比(mL/g)為18∶1,微波功率為400W,改變提取溫度,考察不同提取溫度對(duì)熊果酸提取率的影響。結(jié)果如圖3所示。由圖3可知,提取溫度在55℃時(shí)熊果酸的提取率達(dá)到最大,超過(guò)55℃后,隨著溫度的增加熊果酸的提取率逐漸下降。原因可能是溫度過(guò)高導(dǎo)致熊果酸分解或被氧化。考慮降低能耗,節(jié)省成本。選擇最佳提取溫度為55℃。

        2.1.3微波時(shí)間

        固定乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%,提取溫度為55℃,液料比為18∶1,微波功率為400W,改變微波時(shí)間,考察不同微波時(shí)間對(duì)熊果酸提取率的影響。結(jié)果如圖4所示。

        由圖4可知,隨著微波時(shí)間的增加,熊果酸的提取率逐漸增大,熊果酸從山楂細(xì)胞中出來(lái)再溶解到溶劑中整個(gè)是個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程。在前3min,熊果酸溶解到溶劑中的過(guò)程呈優(yōu)勢(shì),在第三分鐘,溶解達(dá)到最高,即此時(shí)溶劑中熊果酸含量最高,故微波時(shí)間選為3min。

        2.1.4液料比

        固定乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%,提取溫度為55℃,微波時(shí)間為3min,微波功率為400W,改變液料比,考察不同液料比對(duì)熊果酸提取率的影響。結(jié)果如圖5所示。由圖5可知,當(dāng)液料比達(dá)18時(shí)熊果酸的提取率最高,在18以后開(kāi)始下降。這是因?yàn)樾芄嵩谝欢恳掖贾写嬖谌芙鈽O限。理論上,在原料一定時(shí),提取溶劑用量越大,熊果酸的浸出量也越大。但熊果酸的浸出量并非能無(wú)限增大,液料比在16與18之間熊果酸含量升高的并不明顯,綜合考慮到工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)濟(jì)因素,選擇液料比為16∶1。

        2.1.5微波功率

        固定乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%,提取溫度為55℃,微波時(shí)間為3min,液料比為16∶1,改變微波功率,考察不同微波功率對(duì)熊果酸提取率的影響。結(jié)果如圖6所示。

        如圖6所示,隨著微波功率的增大,熊果酸的提取率呈增大趨勢(shì),功率超過(guò)500W,熊果酸的含量反而減小,其原因可能在于微波功率增大,加速了分子的運(yùn)動(dòng),同樣也加速了熊果酸的氧化過(guò)程,使得溶液中熊果酸含量降低。故微波功率選為500W。

        2.2 提取工藝的優(yōu)化

        2.2.1正交設(shè)計(jì)

        在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上,選擇乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)(A)、提取溫度(B)、微波時(shí)間(C)、液料比(D)和微波功率(E)五個(gè)影響因素,以提取率為指標(biāo),進(jìn)行L16(45)正交試驗(yàn)。因素水平安排見(jiàn)表1,正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2,方差分析表見(jiàn)表3。

        表1 L16(45)正交試驗(yàn)因素水平表

        由表2正交試驗(yàn)結(jié)果和極差分析可以看出:各因素對(duì)熊果酸提取率的影響程度由高到低依次為A>B>C>E>D,即乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)>提取溫度>微波時(shí)間>微波功率>液料比,最佳條件為:A3B2C4D3E1,即乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%、提取溫度為55℃、微波時(shí)間為4min、液料比為16∶1、微波功率300W,此條件下的熊果酸提取率為3.42%。

        由表3正交試驗(yàn)結(jié)果的方差分析可知,所選取的五個(gè)因素中乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)熊果酸提取率的影響顯著,提取溫度、微波時(shí)間、液料比和微波功率影響不顯著。所以,采用微波法提取山楂中的熊果酸時(shí),應(yīng)嚴(yán)格控制乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù),而提取溫度、微波時(shí)間、提取劑用量和微波功率可以適當(dāng)降低,以減少生產(chǎn)成本。

        3 結(jié)論

        3.1通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)得出,采用微波法提取山楂熊果酸時(shí),各因素對(duì)熊果酸提取率的影響順序?yàn)椋阂掖假|(zhì)量分?jǐn)?shù)>提取溫度>微波時(shí)間>微波功率>液料比,最佳工藝條件為:乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%、提取溫度為55℃、微波時(shí)間為4min、液料比為16∶1、微波功率300W,在此條件下的熊果酸提取率為3.42%。

        3.2乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)熊果酸提取率的影響顯著,所以微波提取時(shí),要控制好乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)。微波提取可有效地保護(hù)有效成分,提取速率快,大大縮短了操作時(shí)間,有很大的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。

        表2 L16(45)正交試驗(yàn)結(jié)果及極差分析

        表3 正交試驗(yàn)方差分析表

        [1]李國(guó)章,于華忠,卜曉英,等.分光光度法測(cè)定湘產(chǎn)苦丁茶中熊果酸含量[J].光譜試驗(yàn)室,2006,23(2):401-404.

        [2]高岐,竇憲民.微波輔助法提取蛇舌草中熊果酸的研究[J].食品工業(yè)科技,2009,30(10):257-258.

        Study on the microwave-assisted extraction of Ursolic Acid from hawthorn

        WENG Cai-zhu,JVM in,LIU Jun-hai
        (School of Chemical&Environmental Sciences,Shanxi University of Technology Shanxi Hanzhong 723001)

        The microwave-assisted extraction conditions of Ursolic Acid from the hawthorn were studied through the orthogonal test.The results showed that concentration of ethanol>microwave temperature>microwave time>microwave power>ratio of liquid to material,the concentration of ethanol was the significant factor;and the optimum conditions were as follows:concentration of ethanol70%,microwave time 4min,ratio of liquid to material 16∶1,microwave power 300W,The extraction rate can reached to 3.42%.

        hawthorn;Ursolic Acid;microwave-assisted;extraction

        10.3969/j.issn.1008-1267.2011.01.013

        TQ911

        A

        1008-1267(2011)01-033-04

        2010-10-09

        翁彩珠(1989-),女,本科生,研究方向:化學(xué)工程與工藝。

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