秦明有

竹葉黃酮的超聲提取工藝研究

秦明有

(陜西理工大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，漢中 723000)

以水作為提取劑，采用超聲提取竹葉黃酮，并對(duì)提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)驗(yàn)探究超聲時(shí)間、超聲溫度、超聲功率、料液比等因素對(duì)提取效果的影響，在此基礎(chǔ)上，通過正交優(yōu)化了竹葉黃酮的提取工藝，所得的最佳工藝參數(shù)為：超聲時(shí)間60min，料液比1∶17g/mL，超聲溫度60℃，超聲功率200W，此條件下竹葉黃酮的提取率達(dá)4.692%。超聲提取竹葉黃酮用作飼料添加劑高效安全，可進(jìn)一步工業(yè)化推廣。

竹葉；黃酮；超聲提?。还に噧?yōu)化

0 前言

竹葉是禾本科植物淡竹的葉子，其富含黃酮、多糖、酚類、蒽醌等多種活性物質(zhì)，具有抑菌、清除自由基、抗氧化抗衰老、抗癌、改善心血管系統(tǒng)等多種生理作用，用于飼料中，能不同程度的提高雞、豬、羊等家禽飼養(yǎng)效果及經(jīng)濟(jì)效益[1]。黃酮作為竹葉的主要活性成分之一，在飼料工業(yè)中具有重要的作用，可促進(jìn)家禽的脂質(zhì)代謝、機(jī)體的生產(chǎn)性能、提高機(jī)體免疫功能，是一種具有廣闊發(fā)展前景的新型飼料添加劑，而且其安全性已經(jīng)得到了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[2-3]。在日糧中加入一定量的竹葉黃酮，羊只的增重效果良好，竹葉黃酮還可改善持續(xù)高溫狀態(tài)下的肉雞生長性能和屠宰性能；除此之外，還能提高產(chǎn)蛋率和雞蛋品質(zhì)。仔豬日糧中加入竹葉黃酮，日增重提高，腹瀉率降低，生產(chǎn)性能得到提高[4-6]。本文對(duì)竹葉黃酮的超聲提取工藝進(jìn)行研究，旨在為其在飼料工業(yè)中的安全及高效應(yīng)用提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)材料及方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器

竹葉(陜西理工大學(xué)校內(nèi))，清洗，干燥粉碎后過篩備用；蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品（中國藥品生物制品檢驗(yàn)所，純度≥99%）；乙醇、亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉等均為分析純。

SHB-ⅢT循環(huán)水式多用真空泵：蘇州江東精密儀器有限公司；SK8200HP超聲波清洗器：上?？茖?dǎo)超聲有限公司；島津UV-260紫外可見分光光度計(jì)：日本島津；TGL16M型離心機(jī)：湖南凱達(dá)科學(xué)儀器有限公司；DHG-9075A型電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海一恒科技有限公司；SE3001F電子天平：上海奧豪斯儀器有限公司；DHG-9203A電熱鼓風(fēng)干燥機(jī)：上海覽浩儀器設(shè)備有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)

1.2.1 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

精確量取0.5g的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)樣品，用體積分?jǐn)?shù)為30%的乙醇溶解后轉(zhuǎn)入500mL的容量瓶中，配制1mg/mL的黃酮溶液，精密移取1mL放入100mL的容量瓶中用體積分?jǐn)?shù)為30%的乙醇定容，配制10μg/mL的黃酮標(biāo)準(zhǔn)液。分別精密移取0，1，2，3，4，5，6mL放入7個(gè)50mL的容量瓶中，各加入1.0mL濃度為50g/L的NaNO2溶液混勻，放置6min后加入1.0mL濃度為100g/L的Al(NO3)3溶液混勻，放置6min，再加入10.0mL濃度為40g/L的NaOH溶液，最后用30%乙醇定容至刻度，再放置15min后于510.00nm波長處測其吸光度，并以其為縱坐標(biāo)，黃酮待測液濃度為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得回歸方程為：y=0.1206x-0.0208，R2=0.9972，說明黃酮濃度在0～10μg/mL范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。

1.2.2 黃酮提取率的計(jì)算

黃酮提取率/%=100Q[(y+0.0208)v/0.1206]/m

式中：y—待測液吸光度；

v—待測液的體積(mL)；

m—每次提取時(shí)所用竹葉質(zhì)量；

Q——稀釋倍數(shù)。

1.3 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

超聲提取竹葉黃酮正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，選擇超聲時(shí)間、超聲溫度、超聲功率、料液比四個(gè)因素作為正交實(shí)驗(yàn)的考察因子，以竹葉中黃酮提取率為指標(biāo)，采用四因素三水平的正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化竹葉中黃酮的超聲提取，實(shí)驗(yàn)安排見表1。

表1 正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)安排表

2 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 超聲時(shí)間的選擇

在研究超聲時(shí)間對(duì)竹葉中黃酮提取過程中，控制其他條件不變，分別為：料液比1∶14g/mL，超聲溫度60℃，超聲功率200W，黃酮提取率隨超聲時(shí)間的變化見圖1。

圖1 超聲時(shí)間-黃酮提取效果

超聲時(shí)間會(huì)使超聲波產(chǎn)生的空化效應(yīng)及機(jī)械作用部分疊加且持續(xù)進(jìn)行，利于破壁，使目標(biāo)產(chǎn)物黃酮快速溶出。提取初期，竹葉粉末細(xì)胞黃酮的濃度差較大，濃度梯度的存在是黃酮提取的動(dòng)力，因此在20～60min范圍內(nèi)，竹葉黃酮提取率隨著超聲時(shí)間的延長不斷增大，超過60min后得率降低。超聲時(shí)間過長會(huì)導(dǎo)致竹葉粉末中其他雜質(zhì)成分的溶出，提取液粘度增大，黃酮的提取阻力變大，綜合考慮，選擇60min為較佳超聲時(shí)間。

2.2 料液比的選擇

在研究料液比對(duì)竹葉中黃酮提取過程中，控制其他條件不變，分別為：超聲溫度60℃，超聲功率200W，超聲時(shí)間60min，黃酮提取率隨料液比的變化見圖2。

圖2 料液比-黃酮提取效果

由圖2可知，竹葉黃酮提取率在1∶8～1∶21g/mL的料液比范圍內(nèi)先增大后減小，料液比小，體系粘度大，分子擴(kuò)散較慢，因此傳質(zhì)速率小，黃酮溶解速度慢；隨著料液比的增大，傳質(zhì)速率增大，黃酮提取率不斷增大，料液比為1∶21mg/L時(shí)最大，但在1∶14g/mL～1∶21g/mL的料液比區(qū)間內(nèi)，黃酮提取率變化不大，綜合考慮，確定1∶14g/mL為較佳料液比。

2.3 超聲溫度的選擇

在研究超聲溫度對(duì)竹葉中黃酮提取過程中，控制其他條件不變，分別為：料液比1∶14g/mL，超聲功率200W，超聲時(shí)間60min，黃酮提取率隨超聲溫度的變化見圖3。

圖3 超聲溫度-黃酮提取效果

超聲提取過程中適宜的溫度會(huì)加快黃酮分子的熱運(yùn)動(dòng)，有利于黃酮向提取劑中擴(kuò)散。由圖3可以看出，在40～70℃升溫提取過程中，由于受熱，黃酮分子隨著提取溫度的升高不斷溶解，黃酮提取率增大，70℃時(shí)提取效果最好。但是繼續(xù)升溫，黃酮提取率反而降低，可能是因?yàn)楦邷仄茐牧它S酮結(jié)構(gòu)，比較60℃和70℃的提取效果及能耗，選擇60℃的超聲溫度比較適宜。

2.4 超聲功率的選擇

在研究超聲功率對(duì)竹葉中黃酮提取過程中，控制其他條件不變，分別為：料液比1∶14g/mL，超聲溫度60℃，超聲時(shí)間60min，黃酮提取率隨超聲功率的變化見圖4。

圖4 超聲功率-黃酮提取效果

超聲功率直接決定機(jī)械震動(dòng)的能量及空化作用效果，超聲功率小，產(chǎn)生的能量也小，對(duì)竹葉的破壁效果不明顯，提取率低。由圖4可知，在100～300W超聲功率范圍內(nèi)，竹葉黃酮提取率隨著超聲功率的增大而先增大后減小，200W的超聲功率作用效果最好。功率過大，產(chǎn)生的機(jī)械作用越強(qiáng)，容易破壞黃酮結(jié)構(gòu)；同時(shí)會(huì)使空化趨于飽和，產(chǎn)生大量無用氣泡，增加散射衰減，降低了空化強(qiáng)度，降低超聲能量利用率，提取率降低，故選擇200W為較佳超聲功率。

3 正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

為了優(yōu)化超聲提取竹葉中黃酮的工藝條件，以單因素實(shí)驗(yàn)中的四個(gè)因素作為影響因子，黃酮得率為指標(biāo)，通過L9(34)正交實(shí)驗(yàn)確定最佳提取工藝參數(shù)，按照表1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

超聲提取竹葉黃酮中，比較表2中各因素對(duì)應(yīng)的極差R可以看出，單因素探究的四個(gè)因素對(duì)竹葉黃酮的影響順序?yàn)椋毫弦罕龋境晻r(shí)間＞超聲溫度＞超聲功率，優(yōu)化所得的最佳工藝組合為：A2B3C2D2，即超聲時(shí)間60min，料液比1∶17g/mL，超聲溫度60℃，超聲功率200W。為了驗(yàn)證正交實(shí)驗(yàn)確定的工藝參數(shù)，根據(jù)條件進(jìn)行3次平行實(shí)驗(yàn)，以黃酮得率為指標(biāo)，評(píng)價(jià)其優(yōu)越性，3次平行提取的黃酮得率為4.673%、4.705%、4.698%，竹葉黃酮平均提取率為4.692%，高于正交和單因素實(shí)驗(yàn)中的任何組合，確定其為正交優(yōu)化的最佳工藝條件。

表2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

4 結(jié)論

(1)以水作為提取劑，通過超聲提取竹葉中的黃酮，避免了有機(jī)溶劑的殘留，達(dá)到了高效綠色的提取效果，提取液可直接用作飼料添加劑，無需進(jìn)行再加工，簡單可行。

(2)通過單因素和正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了超聲提取竹葉黃酮的工藝條件，各因素對(duì)竹葉黃酮的影響順序?yàn)椋毫弦罕龋境晻r(shí)間＞超聲溫度＞超聲功率，優(yōu)化所得的最佳工藝條件為：超聲時(shí)間60min，料液比1∶17g/mL，超聲溫度60℃，超聲功率200W。此條件下竹葉黃酮的提取率達(dá)4.692%。

[1]李瑤,齊曉麗,孟祥穎等. 竹葉中黃酮提取純化工藝研究[J].東北師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2006,38(1):91-94

[2]張平平,劉艷芬,劉鈾等.植物黃酮類提取物在家禽上的研究進(jìn)展[J].飼料與畜牧,2010,(7):36-39.

[3]馮香安,劉紅南,劉瑩等.植物黃酮作為飼料添加劑的安全性評(píng)價(jià)研究進(jìn)展[J].中國飼料.2011,(12)31-34.

[4]楊奇,楊宇生,曾妮等.竹葉黃酮對(duì)持續(xù)高溫狀態(tài)下肉雞生長性能和屠宰性能的影響[J].飼料工業(yè),2014,35(8):6-8.

[5]倪曉燕,黃清波,周建華等.竹葉復(fù)合顆粒飼料加工工藝及其喂羊試驗(yàn)[J].畜牧與飼料科學(xué),2010,31(2):50.

[6]張金枝,邵慶均,吳曉琴等.竹葉黃酮對(duì)斷奶仔豬生產(chǎn)性能的影響[J].中國畜牧雜志,2003,39(1):25-26.

S816.7

A

1008-6137（2017）06-0001-04

秦明有（1995-），漢，男，廣西靈川人，研究方向：天然產(chǎn)物提取。

2017-09-21.