韓淑琴,李志銳,朱學良
(1.中山職業(yè)技術(shù)學院,廣東 中山528404;2.武漢百信正源生物技術(shù)工程有限公司,湖北武漢430040)
龍眼Dimocarpus Longan Lour. 拉丁名Dimocarpus longan Lour,俗名桂圓,原產(chǎn)于我國南部和越南北部的南亞熱帶,在我國已有2000 多年栽培歷史,為四大嶺南佳果之一。龍眼肉中含有大量有益于人體健康的微量元素,故其早在漢朝時期,就已作為藥用,其主要功能是安神,治失眠、健忘、驚悸。中國為世界龍眼生產(chǎn)大國,主產(chǎn)于廣東、廣西、四川、福建等地,種植面積大,龍眼肉年產(chǎn)量在100 萬t 以上,年產(chǎn)值近100 億元,均居世界首位[1-4]。
據(jù)文獻報道龍眼殼中含有大量的生物堿、黃酮、多酚等生物活性成分[5]。每年在龍眼肉加工過程中,產(chǎn)生大量的龍眼殼,這些龍眼殼往往被丟棄,若能采用高效低成本的方法提取龍眼殼中的總黃酮類物質(zhì),將創(chuàng)造極高的經(jīng)濟價值。
龍眼殼:市售石硤龍眼;95%乙醇(分析純):廣東光華化學廠有限公司;蘆丁標準品:中國生物制品檢定所,其他試劑均為分析純。CW-2000 型超聲-微波協(xié)同萃取儀:中國上海新拓微波溶樣測試技術(shù)有限公司;紫外可見分光光度計T6 新世界:北京普析通用儀器有限責任公司;RE-2000B 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀:上海一科儀器有限公司;DHG-9245A 型電熱鼓風干燥箱:上海一恒科學儀器有限公司。
1.2.1 蘆丁標準曲線的繪制
精確稱取干燥至恒重的蘆丁標準品20.0 mg 于小燒杯中,加入少量95%的乙醇溶解,于100 mL 容量瓶中定容,得到濃度為0.2 mg/mL 的蘆丁標準溶液,冷藏備用。
分別準確量取0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9 mL 蘆丁標準溶液于9 支10 mL 的比色管中,以95 %乙醇定容至刻度,以試劑作空白參比液,在波長為512 nm 下測定吸光度,以測得的吸光度值A(chǔ) 為縱坐標,蘆丁的濃度為橫坐標繪制標準曲線。
1.2.2 UMAE 法提取龍眼殼總黃酮工藝條件的優(yōu)化
采用超聲-微波協(xié)同萃取法以乙醇溶液為溶劑提取龍眼殼總黃酮,對提取時間、浸泡時間、液固比、乙醇濃度、微波功率等各因素對黃酮提得率的影響進行研究。
從單因素實驗結(jié)果綜合分析選取對提取率、提取成本和提取效率影響較大的溶劑濃度、液固比、提取時間3 個單因素,每個因素3 個水平設(shè)計正交試驗,探究各提取條件對龍眼殼總黃酮提得率的影響,其他條件取單因素實驗中得到的最佳條件,通過正交分析得出最佳提取工藝條件組合。
1.2.3 龍眼殼總黃酮提得率的計算
對龍眼殼總黃酮超聲微波提取液進行吸光度測定,由回歸方程計算求得總黃酮含量,進而根據(jù)溶液體積計算出提取得到的龍眼殼總黃酮量,根據(jù)下列公式計算龍眼殼總黃酮提得率。
龍眼殼總黃酮提得率=(總黃酮提得量/龍眼殼質(zhì)量)×100%。
以濃度C(mol/L)為橫坐標,以吸光度A(Abs.)為縱坐標,繪制標準曲線。得標準曲線方程為:y=0.009 04+85.851 52x(R2=0.999 9)。
圖1 蘆丁標準曲線Fig.1 Rutin standard curve
2.2.1 微波功率及超聲作用對黃酮提得率的影響
2.2.1.1 微波功率對黃酮提得率的影響
微波功率對黃酮提得率的影響見圖2。
由圖2 可知,在其他條件相同的一組實驗中微波功能關(guān)閉時,提得率只有0.480%,打開微波功能的組,100 W 時提得率即達到了1.203%,300 W 時提得率達到了1.582%,隨著微波功率的繼續(xù)提高,被加熱物料溫度上升更迅速,容易造成物料上涌噴出等現(xiàn)象,導致提得率反而降低。
2.2.1.2 超聲波對提得率的影響
超聲波對提得率的影響見表1。
圖2 微波功率對總黃酮提得率的影響Fig.2 Effects of microwave power on extraction rate of total flavones
表1 超聲波對總黃酮提得率的影響Table 1 Effects of ultrasonic on extraction rate of total flavones%
由表1 可知,超聲波開啟的情況下總黃酮提得率比關(guān)閉情況下高很多,表明超聲波作用對提取率影響顯著。因為本實驗所用設(shè)備超聲波功率不可調(diào),因此在實驗中超聲波都保持在開啟狀態(tài)。
2.2.2 浸泡時間對黃酮提得率的影響
浸泡時間對黃酮提得率的影響見圖3。
圖3 浸泡時間對總黃酮提得率的影響Fig.3 Effects of soak time on extraction rate of total flavones
由圖3 可知,浸泡時間從0~1 h 之間隨著時間的延長,總黃酮的提得率顯著增加,但是浸泡1 h~2 h 間提得率增幅平緩,綜合考慮提得率和效率因素,因此選擇1 h 為原料浸泡時間較為理想。
2.2.3 提取時間對黃酮提得率的影響
提取時間對黃酮提得率的影響見圖4,可知,隨著提取時間的增加,提得率呈先增長后降低的趨勢,20 s到60 s 提得率迅速增加,60 s 時提得率達到最高點,60 s 以后提得率稍有降低。提取過程中隨著提取時間的增加,溫度也會提高,導致溶液沸騰,因此本實驗將提取分階段進行,60 s 分成5 個階段,即20 s(提?。?、10 s(暫停)、20 s(提取)、10 s(暫停)、20 s(提取)。
圖4 提取時間對總黃酮提得率的影響Fig.4 Effects of extraction time on extraction rate of total flavones
2.2.4 液固比對黃酮提得率的影響
液固比對黃酮提得率的影響見圖5。
圖5 液固比對總黃酮提得率的影響Fig.5 Effects of liquid-Solid ratio on extraction rate of total flavones
由圖5 可知,隨著液固比的增加,總黃酮的提得率逐漸變大。但是液固比大于20 后提得率的增加趨勢平緩。綜合考慮提得率和成本問題,液固比并不是越大越好。
2.2.5 乙醇濃度對黃酮提得率的影響
乙醇濃度對黃酮提得率的影響見圖6。
圖6 乙醇濃度對總黃酮提得率的影響Fig.6 Effects of ethanol concentration on extraction rate of total flavones
由圖6 可知,在乙醇濃度為65%時,總黃酮的提得率最高。而當乙醇濃度繼續(xù)增大時脂溶性物質(zhì)溶出量也逐漸增大,雜質(zhì)增多,干擾因素也隨之增加,從而使提得率有所減小。
在上述單因素實驗基礎(chǔ)上選擇影響較大的液固比、乙醇濃度、微波功率為考慮因素,每個因素3 水平,以總黃酮的提得率為指標,做L9(33)正交試驗。
表2 正交試驗因素/水平表Table 2 Facters and levels of orthogonal test
表3 L9(33)正交試驗設(shè)計及結(jié)果Table 3 Results of L9(33)orthogonal test
由表3 分析結(jié)果可知,各因素對提得率影響順序為:B>A>C,其中乙醇濃度的影響最大,微波功率對龍眼殼總黃酮提得率的影響較小。
據(jù)正交分析可知,A3B2C2為最佳組合。這一組合沒有包括在正交設(shè)計的9 個組合中,因此將A3B2C2組合與正交實驗中提得率最高的A3B2C1組合同時做對比試驗,結(jié)果顯示:A3B2C2提得率為1.741%;A3B2C1提得率為1.710%,則A3B2C2組合提得率明顯優(yōu)于A3B2C1組合。因此,正交試驗得出UMAE 法提取龍眼殼總黃酮最佳方案為A3B2C2,即液固比25,乙醇濃度65%,微波功率300 W。
以乙醇為溶劑采UMAE 法進行龍眼殼黃酮的提取,通過單因素和正交試驗進行提取工藝優(yōu)化,試驗結(jié)果表明最佳的提取條件為:超聲波開啟,提取時間60 s,浸泡時間1 h,乙醇濃度65%,液固比25,微波功率300 W,該條件下的提得率達到了1.741%。
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