楊欣梓 劉榮

（甘肅省化工研究院有限責(zé)任公司，甘肅蘭州 730020）

0.引言

植物甘草的根莖是常見(jiàn)的天然的甜味劑，并且具有消炎排毒、止咳清肺的功效，還可以調(diào)節(jié)機(jī)體免疫力。本研究以甘草酸提取后的物質(zhì)為原料，研究在亞臨界水萃取的過(guò)程中，總黃酮與低聚糖等物質(zhì)反應(yīng)中的變化規(guī)律，和相關(guān)副產(chǎn)物的生成和反應(yīng)情況進(jìn)行分析。本文以溫度，時(shí)間為實(shí)驗(yàn)變量，提取效率為關(guān)鍵指標(biāo)，探究其對(duì)提取過(guò)程的影響，并通過(guò)均勻設(shè)計(jì)的方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行優(yōu)化。

1.材料與方法

1.1 材料與儀器

甘草殘?jiān)簩⒏什輾堅(jiān)鬯椋剑?50μm～425μm，80℃烘干后保存?zhèn)溆?。JXF-12型高溫均相反應(yīng)器，HPLC液相色譜儀；TU-1810型分光計(jì)；TM3000型電子顯微鏡。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

取1.6g甘草殘?jiān)?，加入反?yīng)器內(nèi)，按V：M=15mL/g，加入純水，置于均相反應(yīng)器內(nèi)，改變溫度和時(shí)間，完成萃取過(guò)程，轉(zhuǎn)速60r/min，同時(shí)注意反應(yīng)器的溫度，提取完成后，靜置過(guò)濾分離，純水洗滌，體積為100mL，合并溶液，濾渣和萃取液完成收集后，用于后續(xù)的檢測(cè)。

1.3 檢測(cè)方法

以蘆丁作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，繪制的黃酮標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算出其中低聚糖的含量。副產(chǎn)物的檢測(cè)，采用高效液相色譜法檢測(cè)，Aminex-HPX-87H離子排斥柱，萃取過(guò)程中，各種物質(zhì)的提取率根據(jù)式（1）計(jì)算。通過(guò)掃描電鏡對(duì)殘?jiān)腿∏昂筮M(jìn)行相應(yīng)的形貌分析。

2.結(jié)果與討論

2.1 亞臨界水萃取過(guò)程中甘草總黃酮的提取分析

將甘草殘?jiān)?，反?yīng)溫度區(qū)間160℃～190℃，進(jìn)行提取過(guò)程，探究甘草總黃酮提取率與時(shí)間變化的關(guān)系。在反應(yīng)時(shí)間小于60min時(shí)，總黃酮的提取率與溫度成正相關(guān)關(guān)系，溫度升高而增大，繼續(xù)延長(zhǎng)時(shí)間，提取率與溫度的相關(guān)性發(fā)生一定變化[1]。

2.2 木質(zhì)纖維素解聚溶出分析

在萃取過(guò)程中：甘草殘?jiān)欣w維素類組分的變化情況：大多數(shù)溫度下，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，木質(zhì)纖維素的溶出率均為上升趨勢(shì)，但是，溫度為190℃時(shí)，時(shí)間大于135min時(shí)，木質(zhì)纖維素類組分的溶出率降低，木質(zhì)素的溶出率顯著下降。具體的原因?yàn)椋耗举|(zhì)素的玻璃化溫度較低，高于玻璃化溫度時(shí)，木質(zhì)素會(huì)融化，從細(xì)胞壁溶出，對(duì)甘草總黃酮的溶出發(fā)生阻礙作用[2]。

2.3 亞臨界水萃取過(guò)程中低聚糖的生成分析

本文比較了萃取120min時(shí)的呋喃類衍生物典型有機(jī)酸生成情況，結(jié)果見(jiàn)表1和表2。木質(zhì)纖維素，在高溫條件下，生成的乙?；鶗?huì)轉(zhuǎn)化并生成乙酸。糠醛是木糖發(fā)生脫水反應(yīng)的產(chǎn)物，隨著反應(yīng)溫度上升其生成量增加。當(dāng)溫度＞160℃時(shí)，有葡萄糖降解產(chǎn)物5-HMF和其進(jìn)一步降解物乙酰丙酸的生成。

表1 亞臨界水萃取時(shí)間對(duì)典型糠醛類化合物與有機(jī)酸生成的影響(190℃)

表2 亞臨界水萃取溫度對(duì)典型糠醛類化合物與有機(jī)酸生成的影響(120 min)

2.4 甘草黃酮與低聚糖共提取的正交設(shè)計(jì)優(yōu)化

為了尋求最佳條件，進(jìn)行優(yōu)化，選擇溫度、時(shí)間、液固比和顆粒粒徑作為考察因素，通過(guò)正交試驗(yàn)，以優(yōu)化總黃酮提取率為目標(biāo)，并同時(shí)考察低聚糖的提取率，結(jié)果如表 3所示[3]。

表3 甘草殘?jiān)鼇喤R界水萃取正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)極差分析可見(jiàn)：各因素對(duì)甘草總黃酮提取率的影響順序?yàn)椋狠腿囟龋疽汗瘫龋据腿r(shí)間＞顆粒粒徑，萃取溫度的影響最為明顯。得到的最優(yōu)條件：粒徑250μm～425μm，V：M=15mL/g，溫度為185℃，時(shí)間為135min。用該條件進(jìn)行提取，總黃酮提取率為2.81%，低聚糖提取率為9.6%。

反應(yīng)前后，甘草殘?jiān)砻嫔钌母采w物在亞臨界水萃取后，幾乎觀察不到，塊狀的殘?jiān)纬沙筛〉乃槠?，利于萃取反?yīng)的發(fā)生。因此，在最優(yōu)的條件下，亞臨界水萃取方法，不但改變?nèi)軇┑男再|(zhì)，還可以破壞殘?jiān)Y(jié)構(gòu)，從而促進(jìn)甘草總黃酮的溶出。同時(shí)加劇水分子的接力，生成有機(jī)酸等物質(zhì)，在提取過(guò)程中實(shí)現(xiàn)甘草總黃酮與低聚糖的共提取。

3.結(jié)論

（1）在萃取過(guò)程中溫度的影響較為顯著，高溫利于萃取過(guò)程的進(jìn)行，但過(guò)高的溫度會(huì)形成傳質(zhì)阻力，阻礙提取過(guò)程的進(jìn)行。（2）在一定的溫度條件與反應(yīng)時(shí)間下，亞臨界水萃取方法對(duì)半纖維素的溶出存在選擇性，較高的溫度條件利于有機(jī)酸的生成，水的電離加劇半纖維素水解速率。（3）通過(guò)正交設(shè)計(jì)優(yōu)化亞臨界水萃取工藝，最優(yōu)的反應(yīng)條件為：粒徑：250μm～425μm，V：M=15mL/g，溫度185℃，時(shí)間為135min。最優(yōu)條件下，總黃酮提取率為2.81%，低聚糖提取率為9.6%。