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        超聲波法提取鳳尾竹葉黃酮工藝研究

        2015-07-25 08:37:42禚同友吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院食品工程學(xué)院國家糖料加工技術(shù)研發(fā)分中心吉林吉林132101
        食品研究與開發(fā) 2015年19期
        關(guān)鍵詞:正交試驗(yàn)黃酮

        禚同友(吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院食品工程學(xué)院,國家糖料加工技術(shù)研發(fā)分中心,吉林吉林132101)

        超聲波法提取鳳尾竹葉黃酮工藝研究

        禚同友
        (吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院食品工程學(xué)院,國家糖料加工技術(shù)研發(fā)分中心,吉林吉林132101)

        摘要:為從鳳尾竹葉中提取黃酮,采用超聲波法提取工藝,在乙醇濃度,料液比,超聲溫度,超聲時(shí)間4個(gè)單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化其提取工藝參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明,超聲波法提取鳳尾竹葉黃酮最佳工藝參數(shù)為:乙醇濃度72%,料液比1∶30(g/mL),超聲功率300W,超聲時(shí)間10min,此時(shí)鳳尾竹葉黃酮提取率為2.226%。

        關(guān)鍵詞:鳳尾竹葉黃酮;黃酮;超聲波法;正交試驗(yàn)

        鳳尾竹[Bambusamultiplex(Lour.)Raeuschel cv. Nana]為禾本科、刺竹屬多年生木質(zhì)化植物,又名觀音竹、蓬萊竹等,原產(chǎn)于我國廣東、廣西、四川、福建等地,目前已廣泛分布于我國南方大多省份,主要用于盆栽觀賞與園林綠化[1];其竹葉基本處于未開發(fā)利用狀態(tài)。研究發(fā)現(xiàn),竹葉中含有大量的黃酮、活性多糖、特種氨基酸、芳香成分和微量元素等有益成分[2],其中黃酮是其主要的生物活性物質(zhì),在各類品種竹葉中都廣泛存在。藥理學(xué)研究表明,竹葉黃酮具有抗氧化、抗疲勞、抗老化、抗菌、抗病毒、抑菌及保護(hù)心腦血管等多重藥理功效,具有廣泛的應(yīng)用范圍[3-5]。但目前關(guān)于鳳尾竹葉黃酮的提取工藝沒見文獻(xiàn)報(bào)道。目前黃酮類化合物常用的提取方法有溶劑法、微波輔助法、超聲波輔助法、酶解法、超臨界流體萃取法等[6-9]。超聲波輔助法具有操作簡便快捷、提取率高、速度快等特點(diǎn),近年來在植物黃酮的提取中有著廣泛應(yīng)用。研究表明,超聲產(chǎn)生的空化效應(yīng)能在溶劑內(nèi)部產(chǎn)生張烈沖擊波和速度極快的微射流,使提取系統(tǒng)中的固液邊界層變薄,增大傳質(zhì)速率而沖擊波或微射流產(chǎn)生的張大剪切力能使植物細(xì)胞壁破裂,促使更多內(nèi)含物的釋放:此外,超聲產(chǎn)生的機(jī)械效應(yīng)與熱效應(yīng)同樣加速有效組分的擴(kuò)散釋放,并充分與溶劑混合,利于提取。本研究采用超聲波法提取鳳尾竹葉黃酮,通過正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化其工藝參數(shù),以其為充分開發(fā)鳳尾竹葉這一豐富自然資源提供技術(shù)參考。

        1 材料與方法

        1.1材料與試劑

        新鮮鳳尾竹葉:采自福建省漳州市,自然陰干后備用。蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品(純度>99.0%):購于上海一基生物試劑有限公司;氫氧化鈉、硝酸鋁、亞硝酸鈉、醋酸鉛、乙醇、濃鹽酸、鋅粉等均為分析純。

        1.2主要儀器

        HH-4型數(shù)字恒溫水浴鍋:國華電器有限公司;722型分光光度計(jì):上海光譜儀器有限公司;800型電動(dòng)離心沉淀器:江蘇龍崗醫(yī)療器械廠;KQ5200B型超聲波清洗器:昆山舒美儀器有限公司;LG-DAA型高速中藥粉碎機(jī):浙江瑞安市百信藥機(jī)器械廠。

        1.3試驗(yàn)方法

        1.3.1超聲提取方法

        將曬干后鳳尾竹葉用高速粉碎機(jī)粉碎,過80目篩。準(zhǔn)確稱取原料2.0 g于三角瓶中,用一定濃度、體積乙醇浸潤后置于超聲波清洗器中,在一定條件下超聲提取,用真空泵抽提過濾,提取3次,合并提取液后減壓濃縮,回收乙醇,將浸膏定容到20mL。

        1.3.2標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

        采用丁利君等方法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制[10]。

        1.3.3乙醇濃度對鳳尾竹葉黃酮提取率的影響

        精確稱取2.00 g竹葉粉末5份,在料液比為1∶18(g/mL),提取時(shí)間為10min,超聲功率為300W下分別加入濃度為52%、62%、72%、82%、92%乙醇抽提過濾。提取3次后合并提取液,減壓濃縮回收乙醇,將浸膏定容到20mL。取試樣于510 nm處測其吸光度,計(jì)算黃酮得率。

        1.3.4不同料液比對鳳尾竹葉黃酮提取率的影響

        按1.3.3,72%的乙醇溶液,料液比分別為1∶6、1∶12、1∶18、1∶24、1∶30(g/mL)下加入進(jìn)行提取后計(jì)算黃酮得率。

        1.3.5超聲功率對鳳尾竹葉黃酮提取率的影響

        按1.3.3,乙醇濃度為72%,料液比為1∶18(g/mL),在超聲功率分別為200、250、300、350、400W下超聲提取,計(jì)算黃酮得率。

        1.3.6超聲時(shí)間對鳳尾竹葉黃酮提取率的影響

        按1.3.3,料液比為1∶18(g/mL),乙醇濃度為72%,在超聲功率300W下,超聲時(shí)間為5、10、15、20、25min下超聲提取,計(jì)算黃酮得率。

        1.3.7正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化鳳尾竹葉黃酮超聲提取工藝

        在單因素的基礎(chǔ)上,選取乙醇濃度、料液比、超聲溫度和超聲時(shí)間為考察因素,以鳳尾竹葉黃酮提取率為指標(biāo),采用L9(34)進(jìn)行正交試驗(yàn),試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1,優(yōu)化提取工藝。

        表1 鳳尾竹葉黃酮超聲提取工藝正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table1 Design oforthogonal testsofultrasonicextraction processing

        2 結(jié)果與分析

        2.1黃酮標(biāo)準(zhǔn)曲線

        以試劑空白為參比液,于510 nm處測其吸光度,以濃度為橫坐標(biāo),吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。見圖1。

        數(shù)據(jù)經(jīng)回歸處理得回歸方程:C=0.291 5A+0.000 6 (mg/mL),R=0.999 7,說明線性良好,方程可用。

        圖1 蘆丁溶液標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 Standard curveof rutin solution

        2.2乙醇濃度對鳳尾竹葉黃酮提取率的影響

        不同濃度下乙醇對提取的影響試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

        圖2 不同乙醇濃度對提取效果的影響Fig.2 Effectof differentalcohol contenton theyield

        由圖2可知,在一定范圍內(nèi),隨著乙醇濃度的增加,黃酮提取率增大,當(dāng)乙醇濃度達(dá)到72%時(shí),提取率達(dá)到最高值,超過72%,提取率反而逐漸下降,其原因可能是進(jìn)入提取液的醇溶性雜質(zhì)增加,使黃酮提取率降低。所以本研究初步選擇乙醇72%左右為提取鳳尾竹葉黃酮適合的溶劑濃度。

        2.3不同料液比對鳳尾竹葉黃酮提取率的影響

        不同料液比下黃酮提取效果見圖3。

        圖3 不同料液比對對鳳尾竹葉黃酮提取率的影響Fig.3 Effectof different raio of solid to liquid on the yield

        由圖3可知,隨著料液比的增加,竹葉黃酮提取率逐漸增大;但當(dāng)料液比達(dá)到1∶18(g/mL)以后,提取率增加緩慢,其原因可能是當(dāng)料液比達(dá)到一定程度,竹葉中的黃酮已大多溶出,提取率基本趨于穩(wěn)定。而且過大的料液比會造成能耗和溶劑的浪費(fèi),且給后續(xù)的蒸發(fā)濃縮工序增加困難,從節(jié)能和提高工作效率的角度考慮,溶劑用量不宜過大,所以本研究初步選擇1∶18(g/mL)左右為提取鳳尾竹葉黃酮適合的料液比。

        2.4超聲功率對鳳尾竹葉黃酮提取率的影響

        不同超聲功率對鳳尾竹葉黃酮提取率見圖4。

        圖4 超聲溫度對鳳尾竹葉黃酮提取率的影響Fig.4 Effectof differentextraction temperatureon theyield

        由圖4可知,竹葉黃酮的提取率隨著超聲功率的增加而提高,當(dāng)超聲功率達(dá)300W以上之后,總黃酮提取率的變化已不大,這是因?yàn)槌暪β蔬^強(qiáng),會在竹葉表面形成一道屏障,從而影響黃酮類物質(zhì)的浸提,故以300W超聲波輔助功率已足夠。

        2.5超聲時(shí)間對鳳尾竹葉黃酮提取率的影響

        超聲時(shí)間對黃酮提取率見圖5。

        圖5 超聲時(shí)間對鳳尾竹葉黃酮提取率的影響Fig.5 Effect of different ultrasonic extraction period on the yield

        由圖5可知,黃酮提取率初期隨著超聲時(shí)間的增加而快速提高,當(dāng)超聲時(shí)間超過10min之后,提取率反而略微下降,后期下降較多,其原因可能是剛開始時(shí)細(xì)胞內(nèi)外溶質(zhì)的濃度差很大,另外溶質(zhì)從被破碎的外層組織細(xì)胞釋放比從完整的內(nèi)層釋放容易得多,所以初期黃酮提取率快速提高;但隨著超聲時(shí)間的增加,竹葉顆粒不斷縮小,同時(shí),超聲瞬間產(chǎn)生大量的熱和強(qiáng)烈的空化效應(yīng),可能對黃酮的結(jié)構(gòu)有一定的破壞作用,所以后期提取率反而下降,所以本研究初步選擇10min左右為提取鳳尾竹葉黃酮適合的超聲時(shí)間。

        2.6正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化鳳尾竹葉黃酮超聲提取工藝

        在單因素的基礎(chǔ)上,選取乙醇濃度、料液比、超聲溫度和超聲時(shí)間為考察因素,以鳳尾竹葉黃酮提取率為指標(biāo),采用L9(34)進(jìn)行正交試驗(yàn),結(jié)果見表2。

        由表2可知,影響鳳尾竹葉黃酮提取率的因素依次為料液比>乙醇濃度>超聲時(shí)間>超聲功率;黃酮提取的最佳工藝為A2B3C1D3,即乙醇濃度72%,料液比1∶30(g/mL),超聲功率300W,超聲時(shí)間10min;但正交表中無此項(xiàng)組合,所以按此組合進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn),此時(shí)鳳尾竹葉黃酮提取率為2.226%,高于表中最高值。故此組合可認(rèn)為是鳳尾竹葉黃酮提取的最佳工藝參數(shù)。

        表2 鳳尾竹葉黃酮超聲提取工藝正交試驗(yàn)結(jié)果Table2 Resu ltsof orthogonal testson ultrasonic extraction

        3 結(jié)論

        1)通過單因素確定提取鳳尾竹葉黃酮工藝條件為乙醇濃度為72%,料液比為1∶18(mg/m L),功率為300W下超聲10min,可得到良好的提取效果。

        2)通過正交試驗(yàn)確定出超聲波法提取鳳尾竹葉黃酮最佳工藝參數(shù)為:乙醇濃度72%,料液比1∶30(g/mL),超聲功率300W,超聲時(shí)間10min,此時(shí)鳳尾竹葉黃酮提取率為2.226%。

        參考文獻(xiàn):

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        [2]夏玉紅,董晉文.竹葉提取物的研究開發(fā)現(xiàn)狀[J].中國食品添加劑,2009,93(2):77-82

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        [4]李作美,王永斌,高世霞.超臨界CO2萃取竹葉中總黃酮的研究[J].中國釀造,2009(6):102-104

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        [8]伊長文,張偉.苦竹葉黃酮提取工藝研究[J].安徽工程科技學(xué)院學(xué)報(bào),2007,22(3):8-11

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        [10]丁利君,吳振輝,蔡創(chuàng)海,等.金銀花中黃酮類物質(zhì)最佳提取工藝的研究[J].食品科學(xué),2002,23(2)62-66

        DO I:10.3969/j.issn.1005-6521.2015.19.016

        收稿日期:2014-02-10

        作者簡介:禚同友(1971—),男(漢),副教授,研究生,研究方向:食品科學(xué)。

        Ultrasonic Extraction Processing of Flavonoids from Bambusamultiplex(Lour.)Raeuschel cv.Nana

        ZHUOTong-you
        (SchoolofFood Technology,Jilin Agriculture Scienceand Technology College,NationalR&DCenter For SugarProcessing,Jilin 132101,Jilin,China)

        Abstract:In this essay,the ultrasonic extraction processing of flavonoids from Bambusamultiplex(Lour.)Raeuschel cv.Nana wasstudied.The optimal conditionsare obtained by single factors testsand orthogonal tests. The resultswere as follows:the solid-liquid ratio of ultrasonic extractionwas1 to 30 at300W for 10minwith 72%alcohol.The finalyield ratiowas2.226%atthe above conditions.

        Keywords:Bambusamultiplex(Lour.)Raeuschel cv.Nana;flavonoids;ultrasonic extraction;orthogonal test

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