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        姜辣素的提取與分離純化的研究

        2017-09-05 22:38:18徐海兵
        智富時(shí)代 2017年7期
        關(guān)鍵詞:香草醛姜辣素無水乙醇

        徐海兵

        【摘 要】生姜姜辣素應(yīng)用廣泛,但在實(shí)際應(yīng)用過程中其有效利用率較低,本文主要對姜辣素的提取和純化及分析方法進(jìn)行了研究,通過單因素及正交實(shí)驗(yàn)探討了溶劑、溶劑濃度、料液比的影響、提取次數(shù)及超聲波處理時(shí)間對姜辣素主要成分姜酚的影響,確定了最佳的提取工藝。

        【關(guān)鍵詞】姜辣素;超聲波

        目前國內(nèi)外普遍接受提取姜辣素姜辣素的方法是超聲波提取法與溶劑浸提法,經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,超聲波提取法萃取效率高,條件簡易易行,從而減少了在姜辣素中具有不穩(wěn)定性的姜酚的分解,且萃取過后的溶劑基本可以完全除去,最后得到的姜辣素更多,基本上沒有雜質(zhì)。

        一、材料、儀器與試劑

        (1)材料

        生姜,購自超市。

        實(shí)驗(yàn)用水為超純水;實(shí)驗(yàn)是在室溫下進(jìn)行的。

        (2)實(shí)驗(yàn)儀器

        (3)實(shí)驗(yàn)試劑

        二、實(shí)驗(yàn)方法

        本實(shí)驗(yàn)將主要采用超聲波提取法對姜辣素的提取及提純進(jìn)行研究。

        (1)姜辣素的提取工藝

        將新鮮姜切片洗凈并在適當(dāng)溫度下干燥。稱取經(jīng)攪拌搗碎處理過的干燥的姜粉10.00g于250mL三角瓶,加入適當(dāng)濃度的乙醇溶液100mL,超聲波處理一定時(shí)間后離心,取其上層清液。減壓濃縮,精制,得產(chǎn)品。

        (2)姜辣素提純工藝的優(yōu)化

        a溶劑的確定

        按照(1)姜辣素的提取工藝,其他因素不變,分別選擇無水乙醇,無水甲醇,石油醚,正己烷,乙酸乙酯作為溶劑來提取。確定最佳提取溶劑。

        b溶劑體積分?jǐn)?shù)的確定

        按照(1)姜辣素的提取工藝,在確定了溶劑后,其他因素不變,分別取溶劑的體積分?jǐn)?shù)為20%,30%,40%,45%,50%,55%,60%來提取。確定最佳提取溶劑的體積分?jǐn)?shù)。

        c料液比的確定

        按照(1)姜辣素的提取工藝,在確定實(shí)驗(yàn)溶劑和溶劑體積分?jǐn)?shù)后,在其他實(shí)驗(yàn)條件皆不改變的條件下,分別取料液比為10.0,12.0,14.0(g/mL)的提取材料與溶劑比來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。以此確定最優(yōu)的料液比。

        d超聲波提取時(shí)間的確定

        在(1)的基礎(chǔ)上,以超聲波提取時(shí)長為唯一變量,其他條件皆不變的情況下,用超聲波分別提取2,4,6,8,10,12,14,16min。以此確定最佳提取時(shí)長。

        e姜預(yù)處理方式的確定

        按照(1)姜辣素的提取工藝,在其他外界條件不變的,以姜顆粒大小為唯一變量的情況下,分別用20,28,30目篩的姜粉進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。以此確定最利于實(shí)驗(yàn)的姜顆粒大小。

        f提取次數(shù)的選擇

        按照(1)的提取工藝,在其他條件均不發(fā)生變化,只改變提取次數(shù)的情況下,分別提取1次,2次和3次。研究其中提取的區(qū)別,以此決定最合適的提取次數(shù)。

        (3)姜辣素含量的測定

        精確稱重0.1g香草醛,用無水乙醇稀釋,制備為200μg/ mL香草醛標(biāo)準(zhǔn)溶液。分別吸收標(biāo)準(zhǔn)溶液0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6 ml,在10mL容量瓶中,用無水乙醇定容,搖勻。用絕對無水乙醇為空白對照,測量波長280nm處的吸光度,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。線性回歸方程得香草醛的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程A=0.0722C-0.0102,相關(guān)系數(shù)R2=0.9996。在香草醛濃度為2~12μg/mL左右范圍內(nèi)該方法線性關(guān)系良好。測定樣品姜辣素含量:精密量取樣品溶液0.1mL在10mL容量瓶中,無水乙醇稀釋至刻度,并搖勻。無水乙醇為空白,在280nm波長的紫外光下測定其吸光度,通過線性回歸方程計(jì)算到香草醛含量,然后乘以轉(zhuǎn)化因子2.001即為姜辣素含量[1]。香草醛含量計(jì)算公式如下式(1.1):

        三、結(jié)果與討論

        (1)姜辣素提取工藝的優(yōu)化

        從姜醇的性質(zhì)可知姜醇具有親脂性,易溶于小極性的有機(jī)溶劑里。從圖1可以看出,乙醇最適合用來提取。在實(shí)際生產(chǎn)來講其價(jià)格低廉,無害,用作提取溶劑比較理想。

        b溶劑體積分?jǐn)?shù)的確定

        乙醇溶液中乙醇含量可能影響姜酚的提取,因此首先研究提取姜提取物時(shí)乙醇溶液作為溶劑時(shí)的不同體積分?jǐn)?shù)。當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)增加時(shí),姜辣素提取率也隨著上升,當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)增加到55%時(shí),得到最高的提取率,隨后乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加對姜辣素提取率的改變并不明顯,所以當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)為55%時(shí),提取效果最好。

        c超聲波提取時(shí)間的確定

        用超聲波處理溶解在無水乙醇里的姜油,并對姜醇的萃取效果進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示,姜提取率在處理14分鐘時(shí)最高。之后,過長的處理時(shí)間會破壞姜辣素的結(jié)構(gòu),所以超聲波處理14min最好。

        d料液比的確定

        提取溶劑越多,生姜活性成分的提取率也會越高,但隨之帶來的是去除雜質(zhì)的難度和成本也越高,選擇提取材料與液體的適當(dāng)比例也是很有必要的。生姜活性成分的提取率隨著提取溶劑的增加而上升,在提取材料與液體的比例為1:12.0(g/mL)后增加程度逐漸平緩,表示基本達(dá)到其溶解平衡。因此,提取材料與液體的比例應(yīng)選擇為1:12.0(g/mL)。

        e生姜預(yù)處理方式的確定

        在提取過程中,姜粉固體顆粒越小,萃取速率越高,萃取時(shí)間越短;但是粒度過小會大大增加研磨的難度,同時(shí)也提高了分離后的分離難度,所以應(yīng)確定合適的粒徑范圍。實(shí)驗(yàn)表明,隨著生姜粉顆粒越來越小,姜辣素提取率越來越高,但提取率上升很小,所以也應(yīng)確定一定顆粒大小的姜粉進(jìn)行試驗(yàn),實(shí)驗(yàn)證明20目篩的姜粉即可。

        f提取次數(shù)的選擇

        提取多次可以提高姜提取物的提取率,使姜資源得到更為充分的利用;但隨著提取次數(shù)的增加也會使提取成本相應(yīng)的增加,所以應(yīng)確定一定的提取次數(shù)。結(jié)果表明,姜油的提取率隨著次數(shù)的增加而明顯降低,第二次姜辣素的提取率約為第一次提取的4.9%第三次約為第一次的1.8%,體現(xiàn)一次性的提取可以將大部分的姜辣素提取出來,因此,超聲波提取一次效果是最適合的。

        (2)姜辣素提取的正交試驗(yàn)結(jié)果

        結(jié)合前面的單因子試驗(yàn),選擇乙醇體積分?jǐn)?shù)、超聲波提取時(shí)間、料液比以及生姜顆粒大小為影響因子,選用L9(34)正交表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行分析,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見下表3。

        從表3的直觀分析可以看出,不同的提取條件對姜辣素提取率有著明顯的影響。結(jié)果如下:最佳提取條件組合為A2B2C2D1,即在20目篩以上姜粉,體積分?jǐn)?shù)為55%的乙醇溶液,料液比1:12.0(g/mL),超聲處理14分鐘效果最好。

        綜上所述,即在20目篩,以55%體積分?jǐn)?shù)的乙醇為溶劑,料液比為1:12.0(g/mL),用超聲波處理14分鐘提取一次時(shí)效果最佳,姜提取物提取率可達(dá)3.03%。

        【參考文獻(xiàn)】

        [1]張雪紅,李華昌.姜辣素的研究進(jìn)展[J].礦冶,2003(4):96-98.endprint

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