袁粉粉 余長(zhǎng)坡

摘要：采用微波技術(shù)提取葵花籽粕中的綠原酸，并優(yōu)化提取工藝條件，為綠原酸在飼料中的應(yīng)用提供參考。試驗(yàn)首先研究了微波提取葵花籽粕綠原酸過(guò)程中乙醇體積分?jǐn)?shù)、微波時(shí)間、微波功率、微波溫度、料液比等五個(gè)因素對(duì)提取率的影響，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化提取工藝，結(jié)果顯示：乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，微波時(shí)間4min，微波功率300W.微波溫度60℃，料液比1：18g/mL時(shí)，葵花籽粕中綠原酸的提取率最高，達(dá)4.925%。綠原酸是天然的飼料抗氧化劑、抗茵劑，在禽畜機(jī)體免疫調(diào)節(jié)方面具有突出作用，是不可多得的天然綠色飼料添加劑。

關(guān)鍵詞：微波：提取：葵花籽粕：綠原酸

前言

葵花籽粕是葵花籽經(jīng)預(yù)壓榨或直接浸出榨取油脂之后的物質(zhì).葵花籽粕中含有高于其他谷物的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)，作為植物蛋白的重要來(lái)源之一，其還含有豐富的鐵、鋅、鎂、鉀等微量元素，可作為蛋白飼用原料來(lái)配制多樣性的禽畜口糧?？ㄗ哑芍械拇掷w維是普通豆粕的2倍.因此應(yīng)用在禽畜日糧中的代謝能也較低。綠原酸是葵花籽粕中的一種活性物質(zhì)，具有抗氧化、抗癌變、抗菌抗炎及免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)等功效，具有無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)殘留的優(yōu)良特性.是一種替代抗生素的新型綠色飼料添加劑。本文以葵花籽粕作為提取原料，通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化提取工藝.旨在為葵花籽粕在飼料工業(yè)中的精細(xì)應(yīng)用提供理論參考。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器

葵花籽粕購(gòu)于陜西漢中某油料加工公司，干燥粉碎后于陰涼通風(fēng)處保存?zhèn)溆茫壕G原酸標(biāo)準(zhǔn)品（中國(guó)藥品生物制品檢驗(yàn)所，純度≥99%）;無(wú)水乙醇（西安藍(lán)翔化工有限公司，純度≥99.9%）。

GR-200電子天平：日本AND;TU-1810紫外一可見(jiàn)分光光度計(jì)：北京普析通用儀器有限公司;SHZ-D（Ⅲ）循環(huán)水式真空泵：鞏義市予華儀器有限公司;電熱鼓風(fēng)干燥箱101型：北京科偉永興儀器有限公司：DHG-9075A型電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海一恒科技有限公司;WF-2000微波快速反應(yīng)系統(tǒng)：上海屹堯分析儀器有限公司：80-1型離心機(jī)：江蘇金壇正基儀器有限公司;FW117中草藥粉碎機(jī)：天津泰斯特儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)

1.2.1 綠原酸標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 精確量取5 mg的綠原酸標(biāo)準(zhǔn)樣品，用體積分?jǐn)?shù)為60%的乙醇溶解后轉(zhuǎn)入50 mL的容量瓶中，配制100 ug/mL的綠原酸標(biāo)準(zhǔn)溶液。分別精密移取0，1，2，3，4，5，6 mL放入7個(gè)10 mL的容量瓶中定容至刻度.放置10 min后于328.00 nm波長(zhǎng)處測(cè)其吸光度，以吸光度為縱坐標(biāo)，綠原酸待測(cè)液濃度為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得回歸方程為：A=0.0014C+0.0006.R2=0.9991，說(shuō)明綠原酸濃度在0～0.6 mg/mL范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。

1.2.2 葵花籽粕中綠原酸的提取

將備用的葵花籽粕粉末和不同體積分?jǐn)?shù)的乙醇溶液按照一定的料液比配制好后移人微波反應(yīng)系統(tǒng)中，設(shè)定微波功率、微波時(shí)間、微波溫度進(jìn)行提取，提取后所得的混合液經(jīng)過(guò)抽濾、離心得上清液.按照1.2.1的方法測(cè)定不同提取參數(shù)所得的上清液的吸光度，計(jì)算葵花籽粕中綠原酸的提取率。

1.2.3 綠原酸提取率的計(jì)算

綠原酸提取率/（%）

=[（A-0.0006）QV/0.0014*1000]/m

式中：A-待測(cè)液吸光度;

v-測(cè)定液的體積（mL）;

m-提取所用的葵花籽粕質(zhì)量（g）;

Q-提取液的稀釋總倍數(shù);

1.3 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選擇乙醇體積分?jǐn)?shù)、微波時(shí)間、微波溫度、微波功率、料液比五個(gè)因素作為正交試驗(yàn)的考察因子，以葵花籽粕中綠原酸的提取率為指標(biāo).采用五因素四水平的正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化葵花籽粕中綠原酸的提取，試驗(yàn)安排見(jiàn)表1。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 乙醇體積分?jǐn)?shù)的選擇

在乙醇體積分?jǐn)?shù)這個(gè)單因素探究試驗(yàn)中.設(shè)定料液比1：15 g/mL，微波溫度50℃，微波時(shí)間4min.微波功率300 W，研究乙醇體積分?jǐn)?shù)分別為40%、50%、60%、70%、80%時(shí)葵花籽粕中綠原酸提取率的變化，結(jié)果如圖1所示。

由圖l可知.在微波提取葵花籽粕綠原酸的過(guò)程中，乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)其的影響并非線性.而是隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增大.綠原酸的提取率先增大后減小.乙醇體積分?jǐn)?shù)為60%時(shí)葵花籽粕中綠原酸的提取率最大.說(shuō)明此時(shí)的乙醇水溶液的極性和綠原酸的極性最相似.隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增大，葵花籽粕中脂溶性的物質(zhì)也容易溶解其中，阻礙一部分綠原酸的溶解，因此表現(xiàn)在圖1中，當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)大于60%之后，綠原酸提取率降低。兼顧提取效果及成本.選擇體積分?jǐn)?shù)為60%的乙醇溶液較合適。

2.2 微波時(shí)間的選擇

在微波時(shí)間這個(gè)單因素探究試驗(yàn)中.設(shè)定料液比1：15 g/mL，微波溫度50℃，乙醇體積分?jǐn)?shù)60%.微波功率300 W.研究微波時(shí)間分別為2rmn、3min、4min、5 min、6 min時(shí)葵花籽粕中綠原酸提取率的變化，結(jié)果如圖2所示。

綠原酸的提取是其向乙醇溶液中擴(kuò)散的過(guò)程.微波時(shí)間對(duì)擴(kuò)散量有直接影響。如圖2所示，在2min～6 min的微波提取時(shí)間范圍內(nèi)，葵花籽粕中綠原酸的提取率隨微波時(shí)間的延長(zhǎng)不斷增大.4 min時(shí)對(duì)應(yīng)的綠原酸提取率最大.微波時(shí)間再延長(zhǎng)綠原酸提取率減小。這可能是因?yàn)槲⒉〞r(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致提取劑揮發(fā).同時(shí)長(zhǎng)時(shí)間的微波作用呵能會(huì)使提取到的綠原酸結(jié)構(gòu)發(fā)生變化.因此提取率降低，從最優(yōu)角度考慮，4 min的微波時(shí)間最合適。

2.3 微波功率的選擇

在微波功率這個(gè)單因素探究試驗(yàn)中.設(shè)定料液比1：15 g/mL，微波溫度50℃，微波時(shí)間4 min，乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，研究微波功率分別為100 W，200 W，300 W，400 W，500 W時(shí)葵花籽粕中綠原酸提取率的變化，結(jié)果如圖3所示。

微波功率是微波能的直接影響因子.提取原料在溶液中吸收微波能后.整個(gè)體系會(huì)在短時(shí)間內(nèi)迅速升溫.破壞提取原料分子的細(xì)胞壁.促進(jìn)提取目標(biāo)物質(zhì)的的溶出及在提取劑中的擴(kuò)散。由圖3可知.在試驗(yàn)探究的微波功率范圍（100 W～500W）內(nèi)，葵花籽粕中綠原酸的提取率隨著微波功率的增大先迅速增大后又降低，微波功率越大，體系瞬間吸收的微波能就越大.局部高溫效應(yīng)就越強(qiáng).可能會(huì)破壞綠原酸分子結(jié)構(gòu).因此選擇300 W的微波功率較合適。

2.4 微波溫度的選擇

在微波溫度這個(gè)單因素探究試驗(yàn)中.設(shè)定料液比1：15 g/mL，微波功率300 W，微波時(shí)間4mm，乙醇體積分?jǐn)?shù)60%.研究微波溫度分別為40℃，50℃，60℃，70℃，80℃時(shí)葵花籽粕中綠原酸提取率的變化，結(jié)果如圖4所示。

微波溫度在葵花籽粕提取中具有決定性作用.微波溫度直接決定葵花籽粕中綠原酸的熱運(yùn)動(dòng)能力。由圖4可知.微波溫度在40—60℃范圍內(nèi).隨著微波溫度的升高.綠原酸提取率不斷增大，60℃時(shí)提取效果最好，過(guò)高的微波溫度則易破壞綠原酸分子結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)在圖4中為綠原酸提取率降低.因此選擇60C為提取綠原酸的較佳微波溫度。

2.5 料液比的選擇

在料液比這個(gè)單因素探究試驗(yàn)中.設(shè)定微波溫度60℃，微波功率300 W，微波時(shí)間4min，乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，研究料液比1：9 g/mL、1：12g/mL、1：15 g/mL、1：18 g/mL、1：21 g/mL、時(shí)葵花籽粕中綠原酸提取率的變化，結(jié)果如圖5所示。

葵花籽粕中綠原酸的提取本身就是固液兩相之間的傳質(zhì)過(guò)程，料液比是提取過(guò)程中傳質(zhì)的主要影響因素，料液比小，傳質(zhì)速率小，綠原酸提取率低，料液比增大，葵花籽粕中的綠原酸提取率也不斷增大，當(dāng)料液比增大到1：18 g/mL后，綠原酸的提取率變化幅度非常小，繼續(xù)增大料液比，既達(dá)不到有效的提高綠原酸提取率的目的.還會(huì)造成一定程度提取夜的浪費(fèi)。兼顧提取率和提取成本，選擇1：18 g/mL為較佳料液比。

3 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

為了優(yōu)化微波輔助提取葵花籽粕中綠原酸的工藝條件.以單因素試驗(yàn)中的五個(gè)因素作為影響因子，綠原酸提取率為指標(biāo)，通過(guò)L16（45）正交優(yōu)化試驗(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)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

在正交試驗(yàn)結(jié)果分析表中，各因素對(duì)葵花籽粕提取率的影響可通過(guò)極差來(lái)評(píng)價(jià)，各因素對(duì)應(yīng)的極差越大，說(shuō)明其對(duì)綠原酸提取率影響越大。通過(guò)比較極差可知.各因素對(duì)葵花籽粕中綠原酸的影響順序?yàn)椋毫弦罕?gt;微波溫度>微波時(shí)間>乙醇體積分?jǐn)?shù)>微波功率。正交優(yōu)化試驗(yàn)所得的最優(yōu)工藝組合為：A383C3D3E3，即乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，微波時(shí)間4 min，微波功率300W，微波溫度60℃，料液比1：18 g/mL。為了驗(yàn)證正交優(yōu)化試驗(yàn)給出的最優(yōu)工藝組合的優(yōu)越性，在此工藝條件下進(jìn)行三次平行實(shí)驗(yàn)，以綠原酸提取率為指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證，得三次平行試驗(yàn)對(duì)應(yīng)的綠原酸提取率為4.926%、4.933%、4.917%，平均得率為4.925%，高于正交和單因素實(shí)驗(yàn)中的任何組合.故確定其為最佳工藝參數(shù)。

結(jié)論

（1）微波作為一種快速高效的提取方法，近年來(lái)在天然產(chǎn)物提取中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。試驗(yàn)研究微波提取葵花籽粕中綠原酸的過(guò)程中，首先探究了乙醇體積分?jǐn)?shù)、微波時(shí)間、微波功率、微波溫度、料液比五個(gè)因素對(duì)綠原酸提取率的影響，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行正交優(yōu)化試驗(yàn)，結(jié)果顯示：各因素對(duì)葵花籽粕中綠原酸提取的影響順序?yàn)椋毫弦罕?gt;微波溫度>微波時(shí)間>乙醇體積分?jǐn)?shù)>微波功率。

（2）正交優(yōu)化所得的微波提取葵花籽粕中綠原酸的最佳提取工藝條件為：乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，微波時(shí)間4 min，微波功率300 W，微波溫度60℃，料液比1：18 g/mL，此條件下綠原酸提取率達(dá)4.925%?？ㄗ哑少Y源豐富又價(jià)廉易得，是提取綠原酸的較佳原料，可代替抗生素使用，使養(yǎng)殖業(yè)向安全可持續(xù)方向發(fā)展.加之葵花籽粕中含有豐富的優(yōu)質(zhì)蛋白.因此.在飼料工業(yè)中一定會(huì)有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)（略）