关于亚临界水萃取甘草残渣共提取甘草总黄酮及低聚糖的研究＊

杨欣梓 刘荣

（甘肃省化工研究院有限责任公司，甘肃兰州 730020）

0.引言

植物甘草的根茎是常见的天然的甜味剂，并且具有消炎排毒、止咳清肺的功效，还可以调节机体免疫力。本研究以甘草酸提取后的物质为原料，研究在亚临界水萃取的过程中，总黄酮与低聚糖等物质反应中的变化规律，和相关副产物的生成和反应情况进行分析。本文以温度，时间为实验变量，提取效率为关键指标，探究其对提取过程的影响，并通过均匀设计的方法，对实验条件进行优化。

1.材料与方法

1.1 材料与仪器

甘草残渣：将甘草残渣粉碎，粒径：150μm～425μm，80℃烘干后保存备用。JXF-12型高温均相反应器，HPLC液相色谱仪；TU-1810型分光计；TM3000型电子显微镜。

1.2 实验方法

取1.6g甘草残渣，加入反应器内，按V：M=15mL/g，加入纯水，置于均相反应器内，改变温度和时间，完成萃取过程，转速60r/min，同时注意反应器的温度，提取完成后，静置过滤分离，纯水洗涤，体积为100mL，合并溶液，滤渣和萃取液完成收集后，用于后续的检测。

1.3 检测方法

以芦丁作为标准物质，绘制的黄酮标准曲线，计算出其中低聚糖的含量。副产物的检测，采用高效液相色谱法检测，Aminex-HPX-87H离子排斥柱，萃取过程中，各种物质的提取率根据式（1）计算。通过扫描电镜对残渣萃取前后进行相应的形貌分析。

2.结果与讨论

2.1 亚临界水萃取过程中甘草总黄酮的提取分析

将甘草残渣，反应温度区间160℃～190℃，进行提取过程，探究甘草总黄酮提取率与时间变化的关系。在反应时间小于60min时，总黄酮的提取率与温度成正相关关系，温度升高而增大，继续延长时间，提取率与温度的相关性发生一定变化[1]。

2.2 木质纤维素解聚溶出分析

在萃取过程中：甘草残渣中纤维素类组分的变化情况：大多数温度下，随着时间的延长，木质纤维素的溶出率均为上升趋势，但是，温度为190℃时，时间大于135min时，木质纤维素类组分的溶出率降低，木质素的溶出率显著下降。具体的原因为：木质素的玻璃化温度较低，高于玻璃化温度时，木质素会融化，从细胞壁溶出，对甘草总黄酮的溶出发生阻碍作用[2]。

2.3 亚临界水萃取过程中低聚糖的生成分析

本文比较了萃取120min时的呋喃类衍生物典型有机酸生成情况，结果见表1和表2。木质纤维素，在高温条件下，生成的乙酰基会转化并生成乙酸。糠醛是木糖发生脱水反应的产物，随着反应温度上升其生成量增加。当温度＞160℃时，有葡萄糖降解产物5-HMF和其进一步降解物乙酰丙酸的生成。

表1 亚临界水萃取时间对典型糠醛类化合物与有机酸生成的影响(190℃)

表2 亚临界水萃取温度对典型糠醛类化合物与有机酸生成的影响(120 min)

2.4 甘草黄酮与低聚糖共提取的正交设计优化

为了寻求最佳条件，进行优化，选择温度、时间、液固比和颗粒粒径作为考察因素，通过正交试验，以优化总黄酮提取率为目标，并同时考察低聚糖的提取率，结果如表 3所示[3]。

表3 甘草残渣亚临界水萃取正交设计试验结果

通过极差分析可见：各因素对甘草总黄酮提取率的影响顺序为：萃取温度＞液固比＞萃取时间＞颗粒粒径，萃取温度的影响最为明显。得到的最优条件：粒径250μm～425μm，V：M=15mL/g，温度为185℃，时间为135min。用该条件进行提取，总黄酮提取率为2.81%，低聚糖提取率为9.6%。

反应前后，甘草残渣表面深色的覆盖物在亚临界水萃取后，几乎观察不到，块状的残渣形成成更小的碎片，利于萃取反应的发生。因此，在最优的条件下，亚临界水萃取方法，不但改变溶剂的性质，还可以破坏残渣结构，从而促进甘草总黄酮的溶出。同时加剧水分子的接力，生成有机酸等物质，在提取过程中实现甘草总黄酮与低聚糖的共提取。

3.结论

（1）在萃取过程中温度的影响较为显著，高温利于萃取过程的进行，但过高的温度会形成传质阻力，阻碍提取过程的进行。（2）在一定的温度条件与反应时间下，亚临界水萃取方法对半纤维素的溶出存在选择性，较高的温度条件利于有机酸的生成，水的电离加剧半纤维素水解速率。（3）通过正交设计优化亚临界水萃取工艺，最优的反应条件为：粒径：250μm～425μm，V：M=15mL/g，温度185℃，时间为135min。最优条件下，总黄酮提取率为2.81%，低聚糖提取率为9.6%。