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        紅葉石楠提取類胡蘿卜素的工藝條件研究

        2020-02-21 06:33:54蔣耀瑛霍湘蕓董子鈺范曉越黃志偉王歲樓
        農產品加工 2020年1期
        關鍵詞:石楠石油醚紅葉

        蔣耀瑛,霍湘蕓,董子鈺,范曉越,黃志偉,王歲樓

        (中國藥科大學工學院,江蘇南京 211198)

        1 材料與方法

        1.1 材料與儀器

        石楠葉,新鮮紅葉石楠綠葉片,2018年4月采摘于中國藥科大學江寧校區(qū)食堂門口。選擇顏色明艷、大小均勻、形狀完整的葉片,洗凈瀝干水分后,于烘箱內40℃下烘干,恒質量后真空干燥1 h,然后粉碎、過100目篩,避光保存。

        主要試劑:丙酮、乙酸乙酯、石油醚、正己烷、無水乙醇、β-胡蘿卜素、氧化鋁、硅藻土等,均為分析純試劑;柱層析硅膠,100~200目。

        主要儀器:DFY-500型高速中藥粉碎機、DZF-6050型真空干燥箱、TU-1810型紫外-可見分光光度計、HH-8型數顯恒溫水浴鍋、TGL-16G型高速臺式離心機等。

        1.2 類胡蘿卜素的提取

        準確稱取1 g紅葉石楠綠葉粉末,以一定料液比加入提取溶劑,在一定溫度下提取一定時間,離心得上層清液即為粗提液。

        (1)料液比的影響。丙酮為溶劑,分別稱取1.0 g粉末于試管中,溫度40℃,料液比1∶10,1∶15,1∶20,1∶25,1∶30條件下暗處水浴密封提取2 h。于波長450 nm處測定吸光度。

        (2)提取時間的影響。以丙酮為溶劑,分別稱取1.0 g粉末于試管中,提取溫度40℃,料液比1∶20,暗處水浴密封提取1.0,1.5,2.0,2.5 h。于波長450 nm處測定吸光度。

        (3) 提取溶劑的影響。選用無水乙醇、丙酮、石油醚、乙酸乙酯、正己烷、丙酮∶石油醚(1∶2),丙酮∶石油醚(3∶7),丙酮∶乙醇(1∶1) 為溶劑,分別稱取1.0 g粉末于試管中,料液比1∶20,溫度40℃,暗處水浴密封提取2 h。于波長450 nm處測定吸光度。

        (4)提取溫度的影響。丙酮為溶劑,分別稱取1.0 g粉末于試管中,料液比1∶20,分別在溫度30,35,40,45,50℃下暗處水浴密封提取2 h。于波長450 nm處測定吸光度。

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        (5)正交試驗。紅葉石楠葉類胡蘿卜素分離的正交試驗采用四因素三水平L9(34)的設計方法。

        提取正交試驗的因素與水平設計見表1。

        表1 提取正交試驗的因素與水平設計

        1.3 類胡蘿卜素的分離純化

        選用一定的吸附劑和洗脫劑濕法裝柱,加入1 mL類胡蘿卜素粗提液,用一定洗脫劑進行洗脫,收集色素液,于波長450 nm處測定吸光度。

        (1) 吸附劑的選擇。分別稱取15 g硅膠、硅藻土、氧化鋁、硅膠∶硅藻土=1∶1吸附劑,濕法裝柱,加入1 mL類胡蘿卜素粗提液,用洗脫劑(石油醚∶丙酮=2∶1) 進行洗脫,收集色素液,于波長450 nm處測定吸光度。

        (2)吸附劑質量的選擇。分別稱取10.0,15.0,17.5,20.0,25.0 g的硅膠,用洗脫劑(石油醚∶丙酮=2∶1) 濕法裝柱,進行洗脫,收集色素液,于波長450 nm處測定吸光度。

        (3) 洗脫劑的選擇。稱取5份15 g硅膠,分別用洗脫劑(石油醚∶丙酮=4∶1,10∶3,7∶3,2∶1,5∶3)濕法裝柱,加入1 mL類胡蘿卜素粗提液,洗脫,收集色素液,于波長450 nm處測定吸光度。

        1.4 類胡蘿卜素含量的測定

        于波長450 nm下測粗提液的吸光度,根據β-胡蘿卜素標準品繪制的標準曲線計算類胡蘿卜素含量。Y=0.073 6X+0.002 7,Y為吸光度,X為質量濃度(μg/mL)。

        1.5 類胡蘿卜素的定性分析

        采用1.3中最佳純化條件下的分離色素液,用純丙酮作對照,于波長300~700 nm處進行紫外光譜掃描分析。

        2 結果與分析

        2.1 紅葉石楠類胡蘿卜素的提取

        料液比對紅葉石楠類胡蘿卜素提取效果的影響見圖1,提取時間對紅葉石楠類胡蘿卜素提取效果的影響見圖2,提取溶劑對紅葉石楠類胡蘿卜素提取效果的影響見圖3,提取溫度對紅葉石楠類胡蘿卜素提取效果的影響見圖4。

        從圖1可知,在料液比1∶10時,類胡蘿卜素總含量最高,提取效果最好。由圖2可知,隨著提取時間增加,類胡蘿卜素含量提高,超過2 h后,類胡蘿卜素含量逐漸減少。由圖3可知,最佳提取溶劑為丙酮,此時類胡蘿卜素含量達最大值,類胡蘿卜素提取效果最佳。由圖4可知,提取溫度在40℃時,類胡蘿卜素總含量最高,提取效果最好。

        L9(34)提取正交試驗結果見表2。

        表2 L9(34)提取正交試驗結果

        由表2可知,各因素影響大小依次為料液比>提取溫度>提取時間>提取溶劑,最優(yōu)理論條件組合是A1B3C2D2,通過試驗驗證,此結果提取效果最佳,類胡蘿卜素含量平均值為51.40 μg/g,但跟表2中最高提取組合A1B2C2D2中類胡蘿卜素含量51.26 μg/g差距不大,考慮到經濟效益,因此選擇在40℃下以丙酮∶乙醇=1∶1為提取劑,料液比1∶10,浸提時間1.5 h為最佳提取方案。

        2.2 紅葉石楠類胡蘿卜素的分離純化

        吸附劑種類對類胡蘿卜素含量的影響見圖5,吸附劑質量對類胡蘿卜素含量的影響見圖6,洗脫劑種類對類胡蘿卜素含量的影響見圖7。

        由圖5可知,當吸附劑為硅膠時,類胡蘿卜素含量達到最大值,分離純化效果最佳。由圖6可知,吸附劑硅膠質量為20 g時,分離純化效果最好。由圖7可知,當洗脫劑為石油醚∶丙酮=10∶3時,分離純化效果最好。

        由于硅膠外的其他吸附劑分離純化效果不佳,因此不再進行正交試驗獲取最佳純化方案,由吸附劑質量及洗脫劑種類試驗,純化倍數最高的方案是20 g硅膠作為吸附劑,石油醚∶丙酮=2∶1作為洗脫劑,測得樣品類胡蘿卜素質量濃度為7.22 μg/mL。此時純化倍數=7.22/5.13=1.41,式中5.13和7.22分別為純化前后樣品中類胡蘿卜素的質量濃度。

        2.3 紅葉石楠類胡蘿卜素紫外吸收光譜圖

        分離的類胡蘿卜素吸收光譜圖見圖8,β-胡蘿卜素吸收光譜圖見圖9。

        由圖8可知,紅葉石楠綠葉中分離的類胡蘿卜素具有類胡蘿卜素的3個吸收峰的光譜特征,與圖9進行對比,更能看出分離色素的最大吸收波長和精細結構與β-胡蘿卜素較吻合[5]。

        3 結論

        從紅葉石楠綠葉中提取類胡蘿卜素的最佳工藝條件為在40℃下以丙酮∶乙醇=1∶1為提取劑,料液比1∶10,浸提時間1.5 h,其類胡蘿卜素提取率平均值可達51.26 μg/g,具有一定的可行性和應用前景,值得進一步探索研究。

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