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        天然生育酚的微波萃取工藝研究

        2015-04-01 01:03:52張巖張紅紅吳樹國(guó)
        應(yīng)用化工 2015年4期
        關(guān)鍵詞:無(wú)水乙醇生育微波

        張巖,張紅紅,吳樹國(guó)

        (濱州學(xué)院 化工技術(shù)研究中心,山東 濱州 256603)

        天然生育酚(VE)是存在生物體內(nèi)的一種強(qiáng)抗氧化劑,具有提高細(xì)胞的活力和增強(qiáng)記憶力,減緩人體衰老的作用,廣泛應(yīng)用在化妝品、藥品食品添加劑和保健品等領(lǐng)域[1-2]。因此,研究天然生育酚的提取工藝具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[3-5]。

        微波萃取技術(shù)是一種新型的萃取技術(shù),具有萃取效率高、節(jié)約溶劑、操作簡(jiǎn)單、重現(xiàn)性好、節(jié)能環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn),因而近年來(lái)廣泛的應(yīng)用于天然活性物成分的提取研究[6-8]。為此,本實(shí)驗(yàn)利用微波萃取法對(duì)大豆中的生育酚的提取工藝進(jìn)行研究,旨在獲得最佳提取工藝,為生育酚的提取提供理論依據(jù)和技術(shù)參考。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 試劑與儀器

        天然混合生育酚;大豆;無(wú)水乙醇、硝酸均為分析純。

        MAS-II 微波萃取設(shè)備;AUY120 電子精密天平;SHZ-III 循環(huán)水真空泵;RJ-TDL-50A 中型離心機(jī);Agilent 8453 紫外分光光度計(jì)。

        1.2 實(shí)驗(yàn)方法

        黃豆打碎,過60 目篩。稱取2.0 g 大豆粉于250 mL 三口燒瓶中,加入20 mL 無(wú)水乙醇,將燒瓶放入微波萃取裝置中,并連接好冷卻裝置。啟動(dòng)微波裝置,打開冷卻水冷卻,萃取時(shí)間過半時(shí)打開磁子,轉(zhuǎn)速為600 r/min,運(yùn)行1 min 后關(guān)閉。取出三口燒瓶,靜止,冷卻,抽濾,濾液離心后,在最大吸收波長(zhǎng)295 nm 下測(cè)吸光度。每個(gè)實(shí)驗(yàn)平行3 次。

        1.3 分析方法

        1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 取0.1 g 天然混合生育酚,用乙醇溶解,移入100 mL 容量瓶中,用無(wú)水乙醇定容,搖勻,制成1 mg/mL 的生育酚標(biāo)液。分別取1 mL生育酚標(biāo)液于10 個(gè)100 mL 燒杯中,依次加入無(wú)水乙醇,稀釋至10,20,40,50,60,80,100 μg/mL。用紫外分光光度計(jì)測(cè)其吸光度,繪制濃度與吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線,線性回歸,得方程Y =0.068 53X +0.004 8,R2=0.985 41。

        1.3.2 樣品分析 大豆提取物清液經(jīng)離心后,對(duì)液體進(jìn)行紫外檢測(cè),在最大吸收波長(zhǎng)295 nm 下測(cè)吸光度,按圖1 的回歸方程測(cè)黃酮濃度,然后根據(jù)清液體積轉(zhuǎn)化為質(zhì)量,再由下式計(jì)算每100 g 大豆中生育酚的萃取量。

        圖1 生育酚的標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 Standard curve of tocopherol

        式中 η——萃取量,mg/100 g;

        C1——生育酚的質(zhì)量,g;

        C0——大豆粉質(zhì)量,g。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 萃取時(shí)間對(duì)萃取量的影響

        萃取溫度30 ℃,萃取功率300 W,萃取時(shí)間對(duì)萃取量的影響見圖2。

        圖2 萃取時(shí)間對(duì)生育酚萃取量的影響Fig.2 Effect of the extraction time on the extraction amount of tocopherol

        由圖2 可知,隨萃取時(shí)間增加,萃取量呈增加趨勢(shì),最佳萃取時(shí)間為10 min,10 min 之后,萃取量略有下降趨勢(shì)。10 min 之前,微波裝置對(duì)生育酚處于一個(gè)萃取的過程,萃取量隨著時(shí)間而上升,10 min 萃取已經(jīng)基本完成,再增加萃取時(shí)間,微波可能會(huì)破壞生育酚的內(nèi)部構(gòu)造,萃取量不會(huì)上升,并且無(wú)水乙醇容易揮發(fā),時(shí)間越長(zhǎng),揮發(fā)的就越多,造成一定的損失。所以,最佳的萃取時(shí)間為10 min。

        2.2 萃取溫度對(duì)萃取量的影響

        萃取時(shí)間10 min,萃取功率300 W,萃取溫度對(duì)萃取量的影響見圖3。

        由圖3 可知,萃取量隨著萃取溫度的升高先上升后下降,這是因?yàn)闇囟鹊纳撸婚_始有利于大豆細(xì)胞壁的破裂,有利于萃取,但是溫度繼續(xù)升高,對(duì)微波萃取起到的作用就不明顯,更高的溫度會(huì)破壞生育酚的內(nèi)部構(gòu)造,而且較高的溫度會(huì)加快無(wú)水乙醇的揮發(fā),對(duì)萃取帶來(lái)負(fù)面影響,生育酚在高溫下會(huì)加速氧化,失去其天然功效,所以萃取溫度40 ℃比較合適。

        圖3 萃取溫度對(duì)生育酚萃取量的影響Fig.3 Effect of the extraction temperature on the extraction amount of tocopherol

        2.3 萃取功率對(duì)萃取量的影響

        萃取時(shí)間10 min,萃取溫度40 ℃,萃取功率對(duì)萃取量的影響見圖4。

        圖4 萃取功率對(duì)生育酚萃取量的影響Fig.4 Effect of the extraction of power on the extraction amount of tocopherol

        由圖4 可知,萃取量隨著萃取功率的增大而上升,400 W 時(shí)達(dá)到最高。400 W 之后,萃取量有所下降。最佳萃取功率為400 W。這可能由于低微波功率條件下萃取溫度低,細(xì)胞壁的破碎程度有限,有效成分難以溶出;而過高的微波功率,可能會(huì)使生育酚的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變而影響萃取量。

        2.4 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        在以上單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,對(duì)萃取時(shí)間、萃取溫度、萃取功率進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化。每次實(shí)驗(yàn)平行3次,結(jié)果見表1。

        由表1 可知,正交實(shí)驗(yàn)得到微波萃取生育酚的最優(yōu)工藝條件為A2B2C2,即萃取溫度40 ℃,萃取時(shí)間10 min,萃取功率400 W。3 個(gè)因素影響大小的順序依次為萃取溫度>萃取時(shí)間>萃取功率,影響最大的是溫度。

        為了驗(yàn)證最優(yōu)組合的正確性,在最佳萃取組合條件下重復(fù)實(shí)驗(yàn)3 次,結(jié)果見表2。

        表1 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 1 The results of orthogonal test

        表2 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 2 The validation of the orthogonal test

        由表2 可知,平均萃取量為7.9 mg/100 g,說(shuō)明了優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的合理性。

        3 結(jié)論

        微波輔助無(wú)水乙醇萃取大豆中生育酚的最佳工藝參數(shù)為:料液比1∶10(g/mL),萃取溫度40 ℃,萃取時(shí)間10 min,萃取功率400 W。在此條件下,生育酚的萃取量可達(dá)7.9 mg/100 g,有望代替固-液提取的傳統(tǒng)工藝應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。

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