超声-微波协同萃取法提取龙眼壳总黄酮

2014-01-31 01:29韩淑琴李志锐朱学良
食品研究与开发 2014年7期
关键词:液固比龙眼芦丁

韩淑琴,李志锐,朱学良

(1.中山职业技术学院,广东 中山528404;2.武汉百信正源生物技术工程有限公司,湖北武汉430040)

龙眼Dimocarpus Longan Lour. 拉丁名Dimocarpus longan Lour,俗名桂圆,原产于我国南部和越南北部的南亚热带,在我国已有2000 多年栽培历史,为四大岭南佳果之一。龙眼肉中含有大量有益于人体健康的微量元素,故其早在汉朝时期,就已作为药用,其主要功能是安神,治失眠、健忘、惊悸。中国为世界龙眼生产大国,主产于广东、广西、四川、福建等地,种植面积大,龙眼肉年产量在100 万t 以上,年产值近100 亿元,均居世界首位[1-4]。

据文献报道龙眼壳中含有大量的生物碱、黄酮、多酚等生物活性成分[5]。每年在龙眼肉加工过程中,产生大量的龙眼壳,这些龙眼壳往往被丢弃,若能采用高效低成本的方法提取龙眼壳中的总黄酮类物质,将创造极高的经济价值。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

龙眼壳:市售石硖龙眼;95%乙醇(分析纯):广东光华化学厂有限公司;芦丁标准品:中国生物制品检定所,其他试剂均为分析纯。CW-2000 型超声-微波协同萃取仪:中国上海新拓微波溶样测试技术有限公司;紫外可见分光光度计T6 新世界:北京普析通用仪器有限责任公司;RE-2000B 旋转蒸发仪:上海一科仪器有限公司;DHG-9245A 型电热鼓风干燥箱:上海一恒科学仪器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 芦丁标准曲线的绘制

精确称取干燥至恒重的芦丁标准品20.0 mg 于小烧杯中,加入少量95%的乙醇溶解,于100 mL 容量瓶中定容,得到浓度为0.2 mg/mL 的芦丁标准溶液,冷藏备用。

分别准确量取0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9 mL 芦丁标准溶液于9 支10 mL 的比色管中,以95 %乙醇定容至刻度,以试剂作空白参比液,在波长为512 nm 下测定吸光度,以测得的吸光度值A 为纵坐标,芦丁的浓度为横坐标绘制标准曲线。

1.2.2 UMAE 法提取龙眼壳总黄酮工艺条件的优化

采用超声-微波协同萃取法以乙醇溶液为溶剂提取龙眼壳总黄酮,对提取时间、浸泡时间、液固比、乙醇浓度、微波功率等各因素对黄酮提得率的影响进行研究。

从单因素实验结果综合分析选取对提取率、提取成本和提取效率影响较大的溶剂浓度、液固比、提取时间3 个单因素,每个因素3 个水平设计正交试验,探究各提取条件对龙眼壳总黄酮提得率的影响,其他条件取单因素实验中得到的最佳条件,通过正交分析得出最佳提取工艺条件组合。

1.2.3 龙眼壳总黄酮提得率的计算

对龙眼壳总黄酮超声微波提取液进行吸光度测定,由回归方程计算求得总黄酮含量,进而根据溶液体积计算出提取得到的龙眼壳总黄酮量,根据下列公式计算龙眼壳总黄酮提得率。

龙眼壳总黄酮提得率=(总黄酮提得量/龙眼壳质量)×100%。

2 结果与讨论

2.1 标准曲线

以浓度C(mol/L)为横坐标,以吸光度A(Abs.)为纵坐标,绘制标准曲线。得标准曲线方程为:y=0.009 04+85.851 52x(R2=0.999 9)。

图1 芦丁标准曲线Fig.1 Rutin standard curve

2.2 单因素实验

2.2.1 微波功率及超声作用对黄酮提得率的影响

2.2.1.1 微波功率对黄酮提得率的影响

微波功率对黄酮提得率的影响见图2。

由图2 可知,在其他条件相同的一组实验中微波功能关闭时,提得率只有0.480%,打开微波功能的组,100 W 时提得率即达到了1.203%,300 W 时提得率达到了1.582%,随着微波功率的继续提高,被加热物料温度上升更迅速,容易造成物料上涌喷出等现象,导致提得率反而降低。

2.2.1.2 超声波对提得率的影响

超声波对提得率的影响见表1。

图2 微波功率对总黄酮提得率的影响Fig.2 Effects of microwave power on extraction rate of total flavones

表1 超声波对总黄酮提得率的影响Table 1 Effects of ultrasonic on extraction rate of total flavones%

由表1 可知,超声波开启的情况下总黄酮提得率比关闭情况下高很多,表明超声波作用对提取率影响显著。因为本实验所用设备超声波功率不可调,因此在实验中超声波都保持在开启状态。

2.2.2 浸泡时间对黄酮提得率的影响

浸泡时间对黄酮提得率的影响见图3。

图3 浸泡时间对总黄酮提得率的影响Fig.3 Effects of soak time on extraction rate of total flavones

由图3 可知,浸泡时间从0~1 h 之间随着时间的延长,总黄酮的提得率显著增加,但是浸泡1 h~2 h 间提得率增幅平缓,综合考虑提得率和效率因素,因此选择1 h 为原料浸泡时间较为理想。

2.2.3 提取时间对黄酮提得率的影响

提取时间对黄酮提得率的影响见图4,可知,随着提取时间的增加,提得率呈先增长后降低的趋势,20 s到60 s 提得率迅速增加,60 s 时提得率达到最高点,60 s 以后提得率稍有降低。提取过程中随着提取时间的增加,温度也会提高,导致溶液沸腾,因此本实验将提取分阶段进行,60 s 分成5 个阶段,即20 s(提取)、10 s(暂停)、20 s(提取)、10 s(暂停)、20 s(提取)。

图4 提取时间对总黄酮提得率的影响Fig.4 Effects of extraction time on extraction rate of total flavones

2.2.4 液固比对黄酮提得率的影响

液固比对黄酮提得率的影响见图5。

图5 液固比对总黄酮提得率的影响Fig.5 Effects of liquid-Solid ratio on extraction rate of total flavones

由图5 可知,随着液固比的增加,总黄酮的提得率逐渐变大。但是液固比大于20 后提得率的增加趋势平缓。综合考虑提得率和成本问题,液固比并不是越大越好。

2.2.5 乙醇浓度对黄酮提得率的影响

乙醇浓度对黄酮提得率的影响见图6。

图6 乙醇浓度对总黄酮提得率的影响Fig.6 Effects of ethanol concentration on extraction rate of total flavones

由图6 可知,在乙醇浓度为65%时,总黄酮的提得率最高。而当乙醇浓度继续增大时脂溶性物质溶出量也逐渐增大,杂质增多,干扰因素也随之增加,从而使提得率有所减小。

2.3 正交试验设计

在上述单因素实验基础上选择影响较大的液固比、乙醇浓度、微波功率为考虑因素,每个因素3 水平,以总黄酮的提得率为指标,做L9(33)正交试验。

表2 正交试验因素/水平表Table 2 Facters and levels of orthogonal test

表3 L9(33)正交试验设计及结果Table 3 Results of L9(33)orthogonal test

由表3 分析结果可知,各因素对提得率影响顺序为:B>A>C,其中乙醇浓度的影响最大,微波功率对龙眼壳总黄酮提得率的影响较小。

据正交分析可知,A3B2C2为最佳组合。这一组合没有包括在正交设计的9 个组合中,因此将A3B2C2组合与正交实验中提得率最高的A3B2C1组合同时做对比试验,结果显示:A3B2C2提得率为1.741%;A3B2C1提得率为1.710%,则A3B2C2组合提得率明显优于A3B2C1组合。因此,正交试验得出UMAE 法提取龙眼壳总黄酮最佳方案为A3B2C2,即液固比25,乙醇浓度65%,微波功率300 W。

3 结论

以乙醇为溶剂采UMAE 法进行龙眼壳黄酮的提取,通过单因素和正交试验进行提取工艺优化,试验结果表明最佳的提取条件为:超声波开启,提取时间60 s,浸泡时间1 h,乙醇浓度65%,液固比25,微波功率300 W,该条件下的提得率达到了1.741%。

[1] 郑公铭,徐良雄,谢海辉,等.龙眼肉化学成分研究[J]热带亚热带植物学报,2010,18(1):82-86

[2] 蔡长河,唐小浪,张爱玉,等.龙眼肉的食疗价值及其开发利用前景[J].食品科学,2002,23(8):328-330

[3] 窦国祥,窦勇.龙眼肉[M].天津:天津科学技术出版社,2005

[4] 吴妮妮. 龙眼核的化学成分分析及龙眼核和龙眼壳的抗氧化活性测定[D].硕士研究生毕业论文,南宁:广西医科大学,2007

[5] 廖娜.龙眼壳化学成分的研究[D].硕士研究生毕业论文,南宁:广西师范大学,2006

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