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        乙醇提取麥麩中輔酶Q10的工藝研究

        2013-01-28 10:32:58王麗霞張秀媛劉坤何擴(kuò)
        食品研究與開發(fā) 2013年16期
        關(guān)鍵詞:麥麩輔酶乙醇

        王麗霞,張秀媛,劉坤,何擴(kuò)

        (1.河北北方學(xué)院農(nóng)林科技學(xué)院,河北張家口075000;2.張家口市食品質(zhì)量安全監(jiān)督檢驗中心,河北張家口075000)

        輔酶Q10是動物、植物、微生物等細(xì)胞體內(nèi)與線粒體內(nèi)膜相結(jié)合,在呼吸鏈中作為重要的氫的傳遞者,也是細(xì)胞內(nèi)的天然抗氧化劑及代謝激活劑。近年來,一些研究表明,輔酶Q10能提高免疫力,預(yù)防動脈硬化,并且在治療腫瘤、心力衰竭及擴(kuò)張性心肌病變、高血壓等疾病中發(fā)揮著重要的作用[1-4]。在歐美等發(fā)達(dá)國家,輔酶Q10的安全性已經(jīng)得到普遍認(rèn)可,并且作為食品添加劑投入市場[5]。目前獲得輔酶Q10的方法中,化學(xué)合成輔酶Q10的前體物來源有限,且反應(yīng)難度大、效率低;而微生物發(fā)酵法,因很難找到理想的菌種,而且發(fā)酵產(chǎn)率低、成本高,制約其應(yīng)用研究[6]。麥麩作為小麥加工面粉的副產(chǎn)品,其中輔酶Q10含量較高。本實驗使用乙醇浸提法從麥麩中分離、提取輔酶Q10,確定最佳提取條件,旨在研究麥麩中輔酶Q10的提取分離方法,以期提高輔酶Q10的產(chǎn)量[7]。

        1 材料與方法

        1.1 原料及試劑

        麥麩:河北北方學(xué)院農(nóng)學(xué)系自制并提供。

        石油醚(30-60 分析純)、無水乙醇(分析純):天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠。

        1.2 儀器

        組織搗碎機(jī)、電子天平:上海精密科學(xué)儀器有限公司;電熱恒溫水浴鍋:山西省文水醫(yī)療器械廠;電熱鼓風(fēng)干燥箱:天津市泰斯特儀器有限公司。

        1.3 實驗方法

        1.3.1 工藝流程

        1.3.2 輔酶Q10的提取

        1.3.2.1 提取

        將2 g 麥麩用組織搗碎機(jī)搗碎,與不同濃度的乙醇按比例(m/v)用索氏抽提方法,一定溫度下回流一定時間,過濾,得濾液。

        1.3.2.2 萃取

        在分液漏斗中,濾液用0.5 倍的石油醚萃取3 次,收集橙黃色上清液,合并萃取液。

        1.3.2.3 稱量

        將錐形瓶與輔酶Q10一同稱量得m1,然后將錐形瓶洗凈烘干稱重得m2,計算輔酶Q10的含量進(jìn)而得出提取率。

        1.3.3 輔酶Q10提取率的測定

        輔酶Q10提取率的測定與計算:在設(shè)定的實驗條件下求出輔酶Q10的含量。從而按照如下公式計算其提取率,根據(jù)提取率檢驗提取條件的合理性,為后續(xù)試驗提供有力的數(shù)據(jù)。提取率=(提取量/麥麩總量)×100%

        提取量=m1-m2

        2 結(jié)果與討論

        2.1 單因素試驗

        2.1.1 乙醇濃度對提取率的影響

        在70 %、75 %、80 %、85 %、90 %不同乙醇濃度下,回流溫度90 ℃,料液比1 ∶20,提取時間120 min進(jìn)行提取,篩選出對輔酶Q10提取效果最佳的乙醇濃度。結(jié)果如圖1 所示。

        圖1 不同乙醇濃度下輔酶Q10 的提取率Fig.1 Effects of different ethanol concentration on the ratio of CoQ10

        由圖1 可知,隨著乙醇濃度的提高,輔Q10的提取率也隨之上升,在乙醇濃度達(dá)到90%之后曲線逐漸持平,本研究選擇乙醇濃度為90%。

        2.1.2 回流溫度對提取率的影響

        將水浴鍋的溫度分別設(shè)定為50、60、70、80、90 ℃,乙醇濃度為90%,料液比1 ∶20,提取時間120 min 進(jìn)行提取,篩選出對輔酶Q10提取效果最佳的回流溫度。結(jié)果如圖2 所示。

        由圖2 可知,隨著提取溫度的上升,輔酶Q10的含量也隨之顯著上升,但在溫度超過70 ℃后,輔酶Q10的含量出現(xiàn)明顯的下降趨勢,這可能是輔酶Q10在高溫情況下發(fā)生了氧化被分解,因此在本研究中選擇提取的溫度為70 ℃。

        圖2 不同回流溫度輔酶Q10 的提取率Fig.2 Effects of different temperature on the ratio of CoQ10

        2.1.3 料液比對提取率的影響

        分別選取1∶5、1∶10、1∶15、1 ∶20、1∶25(g/mL)不同的料液比,乙醇濃度為90 %,溫度為70 ℃,提取時間120 min 進(jìn)行提取,篩選出對輔酶Q10提取效果最佳的料液比,結(jié)果如圖3 所示。

        圖3 不同料液比輔酶Q10 提取率Fig.3 Effects of different ratio of material to ethanol on the ratio of CoQ10

        從圖3 可以看出,料液比為1 ∶25 處提取率最大,料液比為1 ∶20 時提取率略小一些,考慮到試劑的用量,所以選擇料液比為1 ∶20。

        2.1.4 提取時間對提取率的影響

        將水浴提取時間分別設(shè)定為60、90、120 min,料液比1 ∶20,乙醇濃度為90%,溫度為70 ℃進(jìn)行提取,篩選出輔酶Q10提取效果最佳的提取時間。結(jié)果如圖4所示。

        圖4 不同提取時間輔酶Q10 的提取率Fig.4 Effects of extraction time on the ratio of CoQ10

        圖4 結(jié)果表明,在前90 min 時間內(nèi),隨著提取時間的延長,輔酶Q10含量也隨之顯著上升,但當(dāng)提取時間超過90 min 后,提取率出現(xiàn)下降趨勢,由于時間較長,發(fā)生了氧化反應(yīng),因此本研究選擇提取時間為90 min。

        2.2 正交試驗

        在單因素實驗的基礎(chǔ)上,以乙醇濃度、料液比、回流溫度、提取時間為四因素,選擇L9(34)正交試驗。根據(jù)單因素確定因素水平,正交試驗因素水平見表1,正交試驗及結(jié)果見表2。

        表1 正交試驗因素水平Table 1 Table for factor level

        表2 正交試驗設(shè)計及結(jié)果Table 2 The orthogonal results

        由表2 分析表明,四因素對提取效果的影響大小依次為:乙醇濃度>回流溫度>回流時間>料液比。提取率最高組合為A3B3C2D1。

        2.3 驗證試驗

        正交試驗確定的最佳結(jié)果的提取率與正交試驗結(jié)果的最優(yōu)組合提取率比較結(jié)果見表3。

        表3 提取率比較結(jié)果Table 3 The results compare

        按正交試驗確定的最優(yōu)提取條件,在乙醇濃度95%,液料比1 ∶25(g ∶mL),提取溫度70 ℃,提取時間80 min 情況下,測得玉米須總黃酮的提取率為1.35%,比正交試驗結(jié)果中的較優(yōu)組合A3B2C2D2含量高,表明此正交試驗得出的最優(yōu)組合是符合實際的。

        3 結(jié)論

        輔酶Q10見光易分解、易氧化,這為輔酶Q10提取分離帶來了很大難處,而植物中除了輔酶Q10還有色素、脂類等其他一些很復(fù)雜的親脂性的物質(zhì),這些情況進(jìn)一步增大了輔酶Q10提取分離試驗的難度[8]。為了防止光線對提取輔酶Q10的影響,該研究均在較暗的光線下進(jìn)行試驗操作。

        本實驗獲得的產(chǎn)物為輔酶Q10粗提物。結(jié)果表明,提取最佳條件為乙醇濃度95%、料液比1 ∶25、回流溫度70 ℃和回流時間80 min。為了進(jìn)一步提高輔酶Q10的提取率,還應(yīng)該嘗試其他的提取方法,比如利用一些輔助超聲波、微波等。

        [1] 馬志科,昝林森,陳芳.輔酶Q10制備技術(shù)及其在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用[J].動物醫(yī)學(xué)進(jìn)展,2006,27(8):15-18

        [2] Watt G F,Playford D A,Croft N C,et al.Conenzyme Q10improves endothelial dysfunction of the branchial artery in type II diabetesmellitus[J].Diabetologia,2002,45(4):420-426

        [3] Lockwood K,Mosegarard S,Wu Zu-fu.Apparent partial remission of breast caneer in high risk[J].MolAspeets med,1994(15):231-240

        [4] 陳炳志,趙瑾.輔酶Q10的應(yīng)用概況與合成進(jìn)展[J].化學(xué)研究,1999,10(1):29-33

        [5] 馬菊,石寧.食品中應(yīng)用輔酶Q10的研究進(jìn)展[J].食品科技,2009,34(2):18-21

        [6] 王辛,喬海鷗,穆敏杰.保健食品中輔酶Q10含量的測定及其提取條件的研究[J].中國衛(wèi)生檢驗雜志,2008,18(7):1321-1323

        [7] 呂春茂,李英華,安艷秋,等.輔酶Q10幾種提取工藝的優(yōu)化研究[J].食品科學(xué),2007,28(12):132-135

        [8] 高健,付進(jìn).堿蓬中輔酶Q10的提取分離[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,36(10):3943-3944,3963

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