核桃青皮中胡桃醌的提取工艺
2014-07-18 09:44魏赫楠谭红包娜李占彬袁鑫李青何锦林
江苏农业科学 2014年2期
魏赫楠+谭红+包娜+李占彬+袁鑫+李青+何锦林
摘要：为充分利用核桃青皮资源，研究提取溶剂、提取时间、提取温度、固液比、超声时间对胡桃醌提取效果的影响，以正交试验对超声辅助溶剂提取核桃青皮中胡桃醌提取工艺进行探讨。最终得到超声波辅助提取的最佳工艺组合为：提取溶剂为无水乙醇，在常温下提取8 h，固液比1 g ∶10 mL，超声时间40 min。在此条件下得到的胡桃醌得率为0006 703%。
关键词：核桃青皮；胡桃醌；提取工艺；正交试验
中图分类号： R284.2文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）02-0215-02
收稿日期：2013-07-10
基金项目：贵州省林业厅项目（编号：黔林科合[2012]18 号）；国家国际科技合作专项（编号：2011DFB41640）。
作者简介：魏赫楠（1989—），女，河北石家庄人，硕士研究生，研究方向为化学工艺及资源综合利用。E-mail：whn1011070223@163.com。 核桃青皮是核桃鲜果外部的一层厚厚的绿色果皮。我国传统中药及临床上有用核桃青皮来治疗胃痛、胃溃疡、皮肤病以及子宫脱落等疾病的记载[1]。核桃成熟期间，大量核桃青皮堆放于田间，造成环境污染[2]。已有研究表明，从核桃青皮中提取的有效成分有萘醌类、多酚类、多糖、二芳基庚烷类等[3]，在核桃楸树皮[2]和青龙衣[3]中也提取到了胡桃醌，但是报道较少。目前，天然产物中活性成分的提取方法主要有溶剂提取法、微波萃取法、超声提取法、升华法、水蒸气蒸馏法、压榨法、超临界流体提取法等[4-7]。本试验采用超声辅助溶剂提取核桃青皮中的胡桃醌，在超声波的细胞破碎作用下可以将细胞中的胡桃醌充分释放并溶于提取剂中，最终达到提高产品质量和产率的作用。本研究以胡桃醌含量为评价指标，对其在核桃青皮中的提取方法及工艺进行研究，旨在为核桃青皮的充分利用及药用价值提供依据。
1材料与方法
1.1材料与试剂
核桃鲜果（贵州赫章）。芸香苷，色谱纯，美国Sigma公司；甲醇，色谱纯，美国Tedia公司；磷酸、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、无水乙醇、硝酸铝、浓盐酸、三氯甲烷、亚硝酸钠、氢氧化钠，分析纯。
1.2仪器
PHS-3C型精密pH计（上海精密科学仪器有限公司）；XS-20B多功能粉碎机（上海兆申科技有限公司）；ALC-1104电子天平（北京赛多利公司医疗设备厂）；THS-10智能型超级恒温水浴锅（浙江宁波天恒仪器厂）；H-1850R型台式高速冷冻离心机（湖南长沙湘仪离心机仪器有限公司）；Agilent1100高效液相色谱仪（美国Agilent公司）；超声提取仪（上海科导超声仪器有限公司）。
1.3原料的预处理
将核桃鲜果进行称重，手工剥皮，将剥皮得到的核桃青皮再次称重。用恒温干燥箱在40 ℃以下进行干燥，再将干燥以后的核桃青皮用中药粉碎机进行粉碎，弃去过大的颗粒，即得试验所需的原料。
1.4胡桃醌的提取工艺流程
称取核桃青皮粉10 g，并加入50 L溶剂浸泡8 h，然后再超声提取40 min，离心提取液；将残渣继续加入10倍量的溶剂进行提取，在同样的条件下超声提取40 min，离心提取液；药渣弃掉，合并2次的提取液，然后用旋转蒸发仪进行减压浓缩（温度不超过40 ℃）至干。
1.5胡桃醌含量的测定
胡桃醌得率的计算公式为：
胡桃醌得率=胡桃醌重量（g）原料重量（g）×100%。
1.6单因素试验
浸提时间为2、4、6、8、10 h，浸提温度为20、30、40、50、60、70 ℃，固液比为1 g ∶5 mL、1 g ∶7 mL、1 g ∶10 mL、1 g ∶12 mL、1 g ∶15 mL，超声时间为10、20、30、40、50 min，所有试验提取 1次，进行单因素试验，根据胡桃醌得率选择合适的提取时间、提取温度、固液比、超声时间进行正交试验。
1.7正交试验
在单因素试验选出的浸提时间、浸提温度、固液比、超声时间条件下进行正交试验，因为提取温度在常温区间对提取的胡桃醌得率影响不大，所以选取提取时间、固液比和超声时间作为正交试验的3个因素，进行L9（33）正交试验，因素水平如表1所示。
2结果与分析
2.1浸提时间对胡桃醌含量的影响
从图1可以看出，随着提取时间的延长，胡桃醌得率逐渐升高，这是由于随着提取时间的延长，溶剂与核桃青皮粉充分接触，因而越来越多的胡桃醌溶解到提取溶剂之中。但当提取时间超过8 h后，由于大部分的胡桃醌已被提取出来，所以胡桃醌得率的升高趋势不明显。因此，提取时间宜为8 h。
2.2浸提温度对胡桃醌含量的影响
从图2可以看出，当提取温度低于50 ℃时，胡桃醌得率没有明显的变化；而当提取温度高于50 ℃时，胡桃醌得率明显下降。这是因为胡桃醌随着提取温度的升高会随水蒸气升华，从而使胡桃醌得率下降。常温对胡桃醌含量影响并不大，考虑到节约成本的因素，因此提取温度宜选择常温。
2.3固液比对胡桃醌含量的影响
从图3可以看出，随着提取剂用量的增加，胡桃醌得率逐渐增加，当固液比在1 g ∶5～10 mL范围内时，胡桃醌得率上升较快；但当固液比低于1 g ∶10 mL时，胡桃醌得率增长趋势比较平缓，基本持平。因此，考虑到降低生产成本，固液比宜选择1 g ∶10 mL。
2.4超声时间对胡桃醌含量的影响
从图4可以看出，当超声时间在10～40 min范围内时，胡桃醌得率逐渐增加，这是因为随着超声时间的延长，超声波对底物产生的搅拌和空化作用增强，进而使溶出物质增多；而当时间超过40 min后，胡桃醌得率反而下降，这可能是持续的超声波作用使已经溶出的胡桃醌分子结构遭到破坏，使胡桃醌得率下降。因此，超声时间宜选择40 min。
2.5正交试验优选最佳工艺组合
根据L9（33）正交试验原理进行核桃青皮中胡桃醌提取的正交试验，以确定最佳的提取工艺条件。试验结果及数据处理如表2所示。
3结论
对核桃青皮中胡桃醌提取工艺的影响因素进行单因素试
验，再根据单因素试验结果设计正交试验，最终确定超声波辅助提取的最佳提取工艺为：在常温下提取时间8 h、固液比 1 g ∶10 mL、超声时间40 min。在此条件下得到的胡桃醌得率为0.006 703%，为提取核桃青皮中的胡桃醌提供了较为科学、合理的理论依据。
参考文献：
[1]江苏新医学院.中药大辞典[M]. 上海：上海科学技术出版社，2005.
[2]赵岩，刘淑萍，吕朝霞. 核桃青皮的化学成分与综合利用[J]. 农产品加工，2008（11）：66-68.
[3]李海洋，韩军岐，李志西. 核桃青皮有效化学成分提取分离研究综述[J]. 现代园艺，2012（15）：9-11.
[4]Toma M，Vinatoru M，Paniwnyk L，et al. Investigation of the effects of ultrasound on vegetal tissues during solvent extraction[J]. Ultrasonics Sonochemistry，2001，8（2）：137-142.
[5]徐怀德. 天然产物提取工艺学[M]. 北京：中国轻工业出版社，2006.
[6]陈尚钘，刘诚，范国荣，等.天然产物中活性成分提取分离及分析技术[J]. 江西林业科技，2005（3）：32-36.
[7]Vinatoru M，Toma M，Radu O，et al. The use of ultrasound for the extraction of bioactive principles from plant materials[J]. Ultrasonics Sonochemistry，1997，4（2）：135-139.endprint
摘要：为充分利用核桃青皮资源，研究提取溶剂、提取时间、提取温度、固液比、超声时间对胡桃醌提取效果的影响，以正交试验对超声辅助溶剂提取核桃青皮中胡桃醌提取工艺进行探讨。最终得到超声波辅助提取的最佳工艺组合为：提取溶剂为无水乙醇，在常温下提取8 h，固液比1 g ∶10 mL，超声时间40 min。在此条件下得到的胡桃醌得率为0006 703%。
关键词：核桃青皮；胡桃醌；提取工艺；正交试验
中图分类号： R284.2文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）02-0215-02
收稿日期：2013-07-10
基金项目：贵州省林业厅项目（编号：黔林科合[2012]18 号）；国家国际科技合作专项（编号：2011DFB41640）。
作者简介：魏赫楠（1989—），女，河北石家庄人，硕士研究生，研究方向为化学工艺及资源综合利用。E-mail：whn1011070223@163.com。 核桃青皮是核桃鲜果外部的一层厚厚的绿色果皮。我国传统中药及临床上有用核桃青皮来治疗胃痛、胃溃疡、皮肤病以及子宫脱落等疾病的记载[1]。核桃成熟期间，大量核桃青皮堆放于田间，造成环境污染[2]。已有研究表明，从核桃青皮中提取的有效成分有萘醌类、多酚类、多糖、二芳基庚烷类等[3]，在核桃楸树皮[2]和青龙衣[3]中也提取到了胡桃醌，但是报道较少。目前，天然产物中活性成分的提取方法主要有溶剂提取法、微波萃取法、超声提取法、升华法、水蒸气蒸馏法、压榨法、超临界流体提取法等[4-7]。本试验采用超声辅助溶剂提取核桃青皮中的胡桃醌，在超声波的细胞破碎作用下可以将细胞中的胡桃醌充分释放并溶于提取剂中，最终达到提高产品质量和产率的作用。本研究以胡桃醌含量为评价指标，对其在核桃青皮中的提取方法及工艺进行研究，旨在为核桃青皮的充分利用及药用价值提供依据。
1材料与方法
1.1材料与试剂
核桃鲜果（贵州赫章）。芸香苷，色谱纯，美国Sigma公司；甲醇，色谱纯，美国Tedia公司；磷酸、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、无水乙醇、硝酸铝、浓盐酸、三氯甲烷、亚硝酸钠、氢氧化钠，分析纯。
1.2仪器
PHS-3C型精密pH计（上海精密科学仪器有限公司）；XS-20B多功能粉碎机（上海兆申科技有限公司）；ALC-1104电子天平（北京赛多利公司医疗设备厂）；THS-10智能型超级恒温水浴锅（浙江宁波天恒仪器厂）；H-1850R型台式高速冷冻离心机（湖南长沙湘仪离心机仪器有限公司）；Agilent1100高效液相色谱仪（美国Agilent公司）；超声提取仪（上海科导超声仪器有限公司）。
1.3原料的预处理
将核桃鲜果进行称重，手工剥皮，将剥皮得到的核桃青皮再次称重。用恒温干燥箱在40 ℃以下进行干燥，再将干燥以后的核桃青皮用中药粉碎机进行粉碎，弃去过大的颗粒，即得试验所需的原料。
1.4胡桃醌的提取工艺流程
称取核桃青皮粉10 g，并加入50 L溶剂浸泡8 h，然后再超声提取40 min，离心提取液；将残渣继续加入10倍量的溶剂进行提取，在同样的条件下超声提取40 min，离心提取液；药渣弃掉，合并2次的提取液，然后用旋转蒸发仪进行减压浓缩（温度不超过40 ℃）至干。
1.5胡桃醌含量的测定
胡桃醌得率的计算公式为：
胡桃醌得率=胡桃醌重量（g）原料重量（g）×100%。
1.6单因素试验
浸提时间为2、4、6、8、10 h，浸提温度为20、30、40、50、60、70 ℃，固液比为1 g ∶5 mL、1 g ∶7 mL、1 g ∶10 mL、1 g ∶12 mL、1 g ∶15 mL，超声时间为10、20、30、40、50 min，所有试验提取 1次，进行单因素试验，根据胡桃醌得率选择合适的提取时间、提取温度、固液比、超声时间进行正交试验。
1.7正交试验
在单因素试验选出的浸提时间、浸提温度、固液比、超声时间条件下进行正交试验，因为提取温度在常温区间对提取的胡桃醌得率影响不大，所以选取提取时间、固液比和超声时间作为正交试验的3个因素，进行L9（33）正交试验，因素水平如表1所示。
2结果与分析
2.1浸提时间对胡桃醌含量的影响
从图1可以看出，随着提取时间的延长，胡桃醌得率逐渐升高，这是由于随着提取时间的延长，溶剂与核桃青皮粉充分接触，因而越来越多的胡桃醌溶解到提取溶剂之中。但当提取时间超过8 h后，由于大部分的胡桃醌已被提取出来，所以胡桃醌得率的升高趋势不明显。因此，提取时间宜为8 h。
2.2浸提温度对胡桃醌含量的影响
从图2可以看出，当提取温度低于50 ℃时，胡桃醌得率没有明显的变化；而当提取温度高于50 ℃时，胡桃醌得率明显下降。这是因为胡桃醌随着提取温度的升高会随水蒸气升华，从而使胡桃醌得率下降。常温对胡桃醌含量影响并不大，考虑到节约成本的因素，因此提取温度宜选择常温。
2.3固液比对胡桃醌含量的影响
从图3可以看出，随着提取剂用量的增加，胡桃醌得率逐渐增加，当固液比在1 g ∶5～10 mL范围内时，胡桃醌得率上升较快；但当固液比低于1 g ∶10 mL时，胡桃醌得率增长趋势比较平缓，基本持平。因此，考虑到降低生产成本，固液比宜选择1 g ∶10 mL。
2.4超声时间对胡桃醌含量的影响
从图4可以看出，当超声时间在10～40 min范围内时，胡桃醌得率逐渐增加，这是因为随着超声时间的延长，超声波对底物产生的搅拌和空化作用增强，进而使溶出物质增多；而当时间超过40 min后，胡桃醌得率反而下降，这可能是持续的超声波作用使已经溶出的胡桃醌分子结构遭到破坏，使胡桃醌得率下降。因此，超声时间宜选择40 min。
2.5正交试验优选最佳工艺组合
根据L9（33）正交试验原理进行核桃青皮中胡桃醌提取的正交试验，以确定最佳的提取工艺条件。试验结果及数据处理如表2所示。
3结论
对核桃青皮中胡桃醌提取工艺的影响因素进行单因素试
验，再根据单因素试验结果设计正交试验，最终确定超声波辅助提取的最佳提取工艺为：在常温下提取时间8 h、固液比 1 g ∶10 mL、超声时间40 min。在此条件下得到的胡桃醌得率为0.006 703%，为提取核桃青皮中的胡桃醌提供了较为科学、合理的理论依据。
参考文献：
[1]江苏新医学院.中药大辞典[M]. 上海：上海科学技术出版社，2005.
[2]赵岩，刘淑萍，吕朝霞. 核桃青皮的化学成分与综合利用[J]. 农产品加工，2008（11）：66-68.
[3]李海洋，韩军岐，李志西. 核桃青皮有效化学成分提取分离研究综述[J]. 现代园艺，2012（15）：9-11.
[4]Toma M，Vinatoru M，Paniwnyk L，et al. Investigation of the effects of ultrasound on vegetal tissues during solvent extraction[J]. Ultrasonics Sonochemistry，2001，8（2）：137-142.
[5]徐怀德. 天然产物提取工艺学[M]. 北京：中国轻工业出版社，2006.
[6]陈尚钘，刘诚，范国荣，等.天然产物中活性成分提取分离及分析技术[J]. 江西林业科技，2005（3）：32-36.
[7]Vinatoru M，Toma M，Radu O，et al. The use of ultrasound for the extraction of bioactive principles from plant materials[J]. Ultrasonics Sonochemistry，1997，4（2）：135-139.endprint
摘要：为充分利用核桃青皮资源，研究提取溶剂、提取时间、提取温度、固液比、超声时间对胡桃醌提取效果的影响，以正交试验对超声辅助溶剂提取核桃青皮中胡桃醌提取工艺进行探讨。最终得到超声波辅助提取的最佳工艺组合为：提取溶剂为无水乙醇，在常温下提取8 h，固液比1 g ∶10 mL，超声时间40 min。在此条件下得到的胡桃醌得率为0006 703%。
关键词：核桃青皮；胡桃醌；提取工艺；正交试验
中图分类号： R284.2文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）02-0215-02
收稿日期：2013-07-10
基金项目：贵州省林业厅项目（编号：黔林科合[2012]18 号）；国家国际科技合作专项（编号：2011DFB41640）。
作者简介：魏赫楠（1989—），女，河北石家庄人，硕士研究生，研究方向为化学工艺及资源综合利用。E-mail：whn1011070223@163.com。 核桃青皮是核桃鲜果外部的一层厚厚的绿色果皮。我国传统中药及临床上有用核桃青皮来治疗胃痛、胃溃疡、皮肤病以及子宫脱落等疾病的记载[1]。核桃成熟期间，大量核桃青皮堆放于田间，造成环境污染[2]。已有研究表明，从核桃青皮中提取的有效成分有萘醌类、多酚类、多糖、二芳基庚烷类等[3]，在核桃楸树皮[2]和青龙衣[3]中也提取到了胡桃醌，但是报道较少。目前，天然产物中活性成分的提取方法主要有溶剂提取法、微波萃取法、超声提取法、升华法、水蒸气蒸馏法、压榨法、超临界流体提取法等[4-7]。本试验采用超声辅助溶剂提取核桃青皮中的胡桃醌，在超声波的细胞破碎作用下可以将细胞中的胡桃醌充分释放并溶于提取剂中，最终达到提高产品质量和产率的作用。本研究以胡桃醌含量为评价指标，对其在核桃青皮中的提取方法及工艺进行研究，旨在为核桃青皮的充分利用及药用价值提供依据。
1材料与方法
1.1材料与试剂
核桃鲜果（贵州赫章）。芸香苷，色谱纯，美国Sigma公司；甲醇，色谱纯，美国Tedia公司；磷酸、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、无水乙醇、硝酸铝、浓盐酸、三氯甲烷、亚硝酸钠、氢氧化钠，分析纯。
1.2仪器
PHS-3C型精密pH计（上海精密科学仪器有限公司）；XS-20B多功能粉碎机（上海兆申科技有限公司）；ALC-1104电子天平（北京赛多利公司医疗设备厂）；THS-10智能型超级恒温水浴锅（浙江宁波天恒仪器厂）；H-1850R型台式高速冷冻离心机（湖南长沙湘仪离心机仪器有限公司）；Agilent1100高效液相色谱仪（美国Agilent公司）；超声提取仪（上海科导超声仪器有限公司）。
1.3原料的预处理
将核桃鲜果进行称重，手工剥皮，将剥皮得到的核桃青皮再次称重。用恒温干燥箱在40 ℃以下进行干燥，再将干燥以后的核桃青皮用中药粉碎机进行粉碎，弃去过大的颗粒，即得试验所需的原料。
1.4胡桃醌的提取工艺流程
称取核桃青皮粉10 g，并加入50 L溶剂浸泡8 h，然后再超声提取40 min，离心提取液；将残渣继续加入10倍量的溶剂进行提取，在同样的条件下超声提取40 min，离心提取液；药渣弃掉，合并2次的提取液，然后用旋转蒸发仪进行减压浓缩（温度不超过40 ℃）至干。
1.5胡桃醌含量的测定
胡桃醌得率的计算公式为：
胡桃醌得率=胡桃醌重量（g）原料重量（g）×100%。
1.6单因素试验
浸提时间为2、4、6、8、10 h，浸提温度为20、30、40、50、60、70 ℃，固液比为1 g ∶5 mL、1 g ∶7 mL、1 g ∶10 mL、1 g ∶12 mL、1 g ∶15 mL，超声时间为10、20、30、40、50 min，所有试验提取 1次，进行单因素试验，根据胡桃醌得率选择合适的提取时间、提取温度、固液比、超声时间进行正交试验。
1.7正交试验
在单因素试验选出的浸提时间、浸提温度、固液比、超声时间条件下进行正交试验，因为提取温度在常温区间对提取的胡桃醌得率影响不大，所以选取提取时间、固液比和超声时间作为正交试验的3个因素，进行L9（33）正交试验，因素水平如表1所示。
2结果与分析
2.1浸提时间对胡桃醌含量的影响
从图1可以看出，随着提取时间的延长，胡桃醌得率逐渐升高，这是由于随着提取时间的延长，溶剂与核桃青皮粉充分接触，因而越来越多的胡桃醌溶解到提取溶剂之中。但当提取时间超过8 h后，由于大部分的胡桃醌已被提取出来，所以胡桃醌得率的升高趋势不明显。因此，提取时间宜为8 h。
2.2浸提温度对胡桃醌含量的影响
从图2可以看出，当提取温度低于50 ℃时，胡桃醌得率没有明显的变化；而当提取温度高于50 ℃时，胡桃醌得率明显下降。这是因为胡桃醌随着提取温度的升高会随水蒸气升华，从而使胡桃醌得率下降。常温对胡桃醌含量影响并不大，考虑到节约成本的因素，因此提取温度宜选择常温。
2.3固液比对胡桃醌含量的影响
从图3可以看出，随着提取剂用量的增加，胡桃醌得率逐渐增加，当固液比在1 g ∶5～10 mL范围内时，胡桃醌得率上升较快；但当固液比低于1 g ∶10 mL时，胡桃醌得率增长趋势比较平缓，基本持平。因此，考虑到降低生产成本，固液比宜选择1 g ∶10 mL。
2.4超声时间对胡桃醌含量的影响
从图4可以看出，当超声时间在10～40 min范围内时，胡桃醌得率逐渐增加，这是因为随着超声时间的延长，超声波对底物产生的搅拌和空化作用增强，进而使溶出物质增多；而当时间超过40 min后，胡桃醌得率反而下降，这可能是持续的超声波作用使已经溶出的胡桃醌分子结构遭到破坏，使胡桃醌得率下降。因此，超声时间宜选择40 min。
2.5正交试验优选最佳工艺组合
根据L9（33）正交试验原理进行核桃青皮中胡桃醌提取的正交试验，以确定最佳的提取工艺条件。试验结果及数据处理如表2所示。
3结论
对核桃青皮中胡桃醌提取工艺的影响因素进行单因素试
验，再根据单因素试验结果设计正交试验，最终确定超声波辅助提取的最佳提取工艺为：在常温下提取时间8 h、固液比 1 g ∶10 mL、超声时间40 min。在此条件下得到的胡桃醌得率为0.006 703%，为提取核桃青皮中的胡桃醌提供了较为科学、合理的理论依据。
参考文献：
[1]江苏新医学院.中药大辞典[M]. 上海：上海科学技术出版社，2005.
[2]赵岩，刘淑萍，吕朝霞. 核桃青皮的化学成分与综合利用[J]. 农产品加工，2008（11）：66-68.
[3]李海洋，韩军岐，李志西. 核桃青皮有效化学成分提取分离研究综述[J]. 现代园艺，2012（15）：9-11.
[4]Toma M，Vinatoru M，Paniwnyk L，et al. Investigation of the effects of ultrasound on vegetal tissues during solvent extraction[J]. Ultrasonics Sonochemistry，2001，8（2）：137-142.
[5]徐怀德. 天然产物提取工艺学[M]. 北京：中国轻工业出版社，2006.
[6]陈尚钘，刘诚，范国荣，等.天然产物中活性成分提取分离及分析技术[J]. 江西林业科技，2005（3）：32-36.
[7]Vinatoru M，Toma M，Radu O，et al. The use of ultrasound for the extraction of bioactive principles from plant materials[J]. Ultrasonics Sonochemistry，1997，4（2）：135-139.endprint
