搅拌法提取紫花地丁中绿原酸的工艺

王丽萍　徐传远　田亚红等

摘要：通过单因素和正交试验，探讨搅拌法提取紫花地丁（Viola yedoensis Makin）中绿原酸的最佳工艺条件。结果表明，在搅拌转速为2 000 r/min、粒度为80目、料液比为1∶30、提取时间为15 min时，绿原酸的提取率最高，可达1.90%。

关键词：紫花地丁（Viola yedoensis Makin）；绿原酸；搅拌法；正交试验

中图分类号：R284.2 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）19-4798-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.19.036

Abstract： The single-factor test and orthogonal design were carried out to investigate the influencing factors and optimize the conditions for the extraction of chlorogenic acid from Viola yedoensis Makin by method of stirring. The results showed that when the stirring speed was 2 000 r/min， the mesh size was 80， the ratio of solid to liquid was 1∶30，and the time was 10 min， the extraction rate of chlorogenic acid was highest and reached to 1.90%.

Key words： Viola yedoensis Makin； chlorogenic acid； stirring； orthogonal test

紫花地丁（Viola yedoensis Makin）为堇莱科（Violaceae）植物，具有抑菌、消炎、抗内毒素、调节免疫力、抗氧化、抗HIV 病毒等作用[1]。绿原酸是植物在有氧呼吸过程中形成的一种苯丙素类化合物，有较强的药理活性。研究表明，它对消化系统、血液系统和生殖系统均有药理作用，具有广泛的抗菌消炎、利胆、止血及增高白血球数量的作用。同时，绿原酸具有很强的抗氧化性，可以应用于化妆品中作为美白剂[2]。在食品和日用化工方面也有很高的应用价值，是国际公认的“植物黄金”。目前对于绿原酸的提取研究较多，近几年主要的提取方法有微波法、超声波法和酶法[3-5]，但对于利用搅拌法提取绿原酸的研究相对较少。本研究以来源广泛、价格低廉的紫花地丁为原料，探讨搅拌法提取绿原酸的最佳工艺，既可以解决绿原酸供应不足的燃眉之急，也为紫花地丁的开发利用开辟一条新的途径。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

紫花地丁采摘于河北联合大学校园，干燥粉碎后备用；绿原酸标准品（纯度﹥98%）购于国药集团化学试剂有限公司。其他试剂均为国产分析纯。

1.2 主要设备

JA-2003型电子分析天平（上海上平仪器公司）；101-1AB型电热鼓风干燥箱（天津市泰斯特仪器有限公司）；DF-101S型集热式恒温加热磁力搅拌器（天津科诺仪器设备有限公司）；SHB-Ⅲ型循环水式多用真空泵（郑州长城科贸有限公司）；RE52-99型旋转蒸发仪（上海亚荣生化仪器厂）；752型紫外可见分光光度计（上海光谱仪器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 绿原酸标准曲线的制作 精确称取绿原酸标准品2.0 mg，用95%乙醇溶解并定容于50 mL容量瓶中，准备6只试管，并标号，用移液管分别吸取0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mL绿原酸标准液于6个试管内，并分别定容到10 mL，即分别将母液配制成2、4、6、8、10、12 μg/mL的标准溶液。最后在328 nm处，以95%乙醇作为空白对照，用紫外分光光度计测定其吸光度。以吸光度（y）为纵坐标，以绿原酸浓度（x）为横坐标绘制标准曲线（图1）。吸光度y和绿原酸浓度x的回归方程为y=0.060 5x+0.002 5，相关系数R2=0.999 7。

1.3.2 搅拌法提取工艺的优化

1）单因素试验。准确称取1.000 g粉碎的紫花地丁于容器中，加适量水通过机械搅拌法进行绿原酸的提取，然后进行抽滤、浓缩、干燥、测定，对照标准曲线方程计算出绿原酸的含量。分别考察粒度、料液比、搅拌转速、提取时间、提取温度等因素对绿原酸提取率的影响。

2）正交优化试验。根据单因素试验结果，选择影响绿原酸提取率的4个主要因素进行L9（34）正交优化试验，以期得到紫花地丁绿原酸提取的最佳工艺条件。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 粒度对绿原酸提取率的影响 分别称取40、60、80、100、120目的紫花地丁粉碎样品1.000 g于容器中，在料液比为1∶20、温度为50 ℃的条件下，调节磁力搅拌器转速为1 200 r/min，提取20 min，计算绿原酸提取率，考察粉碎粒度对绿原酸提取效果的影响，结果如图2所示。由图2可知，绿原酸提取率随紫花地丁粒度的减小先升高后降低。这是因为粒度小，表面积增加，有利于提取液的渗透，使绿原酸利于溶出，但过小的粒度易造成原料表面吸附现象严重，反而使绿原酸溶出效果下降，同时过小的粒度使得溶出过程中有大量黏液汁杂质溶出，体系黏度增加，不仅难以过滤，增加操作难度与操作时间，而且不可避免地使有效成分也有所损失，故适宜的粒度为80目。

2.1.2 料液比对绿原酸提取率的影响 称取80目的紫花地丁原料1.000 g，分别调节料液比为1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶35（m/V，g∶mL，下同），在50 ℃、磁力搅拌器转速为1 200 r/min的条件下提取20 min，计算绿原酸提取率，考察不同料液比对绿原酸提取效果的影响，结果如图3所示。由图3可以看出，绿原酸的提取率随着提取液比例的增加而增大。这是因为随着提取液比例的增加，溶剂与原料充分接触，二者的传质作用增强，绿原酸提取率增大。但是当料液比大于1∶25后，绿原酸提取率变化不大，而且随着提取液比例的增大，给后续处理带来困难，同时又浪费了溶剂，增加了生产成本。因此选择料液比为1∶25。

2.1.3 搅拌转速对绿原酸提取率的影响 称取80目的紫花地丁原料1.000 g，在料液比为1∶25、温度为 50 ℃的条件下，分别调节磁力搅拌器转速为400、800、1 200、1 600、2 000、2 400 r/min，提取20 min，计算绿原酸提取率，考察搅拌转速对绿原酸提取效果的影响，结果如图4所示。由于机械搅拌具有破碎植物细胞壁的作用，随着搅拌转速的增加，绿原酸提取率呈上升趋势，表明细胞破碎后大量物质溶出，但当搅拌转速增加到一定程度，提取率增加缓慢，为节省能耗，选择搅拌转速为1 600 r/min。

2.1.4 提取时间对绿原酸提取率的影响 称取80目的紫花地丁原料1.000 g，在料液比为1∶25、提取温度50 ℃的条件下，调节磁力搅拌器转速为1 200 r/min，分别提取5、10、15、20、25、30 min，计算绿原酸提取率，考察提取时间对绿原酸提取效果的影响，结果如图5所示。由图5可以看出，当提取时间小于20 min，绿原酸提取率随提取时间的延长而增大；超过20 min后随着时间的延长，绿原酸的提取率有下降趋势。这可能是因为提取时间过短时，紫花地丁中的绿原酸未能充分溶出，故提取率较低；而提取时间过长，提取物中的杂质可能会增加，而这些杂质会吸附部分绿原酸，造成绿原酸损失，使得提取率降低。为了节约时间，选择适宜的提取时间为20 min。

2.1.5 提取温度对绿原酸提取率的影响 称取80目的紫花地丁原料1.000 g，在料液比为1∶25的条件下，调节磁力搅拌器转速为1 200 r/min，分别在30、40、50、60、70、80 ℃下提取15 min，计算绿原酸提取率，考察提取温度对绿原酸提取效果的影响，结果如图6所示。由图6可以看出，在较低的温度范围内，随着温度的升高，分子的热运动加剧，紫花地丁与乙醇溶剂传质速率增大，有利于绿原酸的浸出。但绿原酸为热敏性物质，不稳定，当温度过高时会造成绿原酸的分解，使其有效成分被破坏失活，并引起溶剂挥发损失，使绿原酸的提取率降低。为了保持绿原酸活性，选择提取温度60 ℃较为合适。

2.2 正交优化试验结果

2.2.1 正交因素与水平 根据单因素试验结果，考虑到绿原酸的稳定性问题，在提取时设定温度为60 ℃，选取粒度、料液比、搅拌转速、提取时间4个因素设计L9（34）正交试验，正交试验因素与水平见表1。

2.2.2 正交试验设计与结果 正交试验设计及结果见表2。由表2极差分析可知，对绿原酸提取效果影响的主次顺序为搅拌转速、粒度、料液比、提取时间，最佳工艺条件为A2B3C3D1，即粒度为80目，料液比为1∶30，搅拌转速为2 000 r/min，提取时间为15 min。在此条件下进行验证试验，得到绿原酸的提取率为1.90%，表明此正交试验得出的最优组合是符合实际的。同时对所得数据进行方差分析，把影响较小的2个因素料液比和提取时间列为误差所在项，结果（表3）显示，搅拌转速和粒度对绿原酸提取率的影响均达显著水平，料液比和提取时间的影响较小。因此，采用搅拌法提取紫花地丁中的绿原酸时，应严格控制搅拌转速和粒度，而料液比可以适当减小，提取时间可以适当缩短，以最大程度地减少生产成本和缩短生产周期。

3 结论

在研究搅拌法提取紫花地丁中绿原酸的试验过程中发现，绿原酸的提取率会随着粒度、料液比、搅拌转速、提取时间、提取温度的改变而发生变化，通过正交优化试验得到的最优提取条件为搅拌转速2 000 r/min、粒度80目、料液比1∶30、提取时间15 min，在此工艺条件下，绿原酸的提取率可以达到1.90%，而且此最佳工艺中时间也相对较短，可以减少绿原酸的损失。通过以上研究工作，摸索了一条切实可行的紫花地丁中绿原酸成分的提取工艺，旨在为进一步开发利用紫花地丁资源、拓展其应用范围及阐明其药理作用提供一定的理论依据。

参考文献：

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[2] 杜延兵，裘爱泳，逯 昕.葵花粕中绿原酸提取工艺的研究[J].中国油脂，2006，31（2）：37-40.

[3] 李燕婷，周文富.金银花中绿原酸的微波辅助提取工艺研究[J].化学与生物工程，2011，28（10）：65-69.

[4] 曹 渊，李创举，夏之宁.金银花中绿原酸的超声提取工艺优化[J].时珍国医国药，2008，19（12）：2857-2858.

[5] 林春梅，周鸣谦.正交试验优化纤维素酶法提取牛蒡根皮中绿原酸工艺[J].食品科学，2013，34（6）：64-67.