超高壓技術(shù)高效提取杜仲葉綠原酸

1、第27卷第6期2008年11月食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào)Journal of Food Science and Biotechnology Vol.27No.6Nov.2008 文章編號(hào):167321689(20080620069204收稿日期:2007210203.超高壓技術(shù)高效提取杜仲葉綠原酸田龍(南陽師范學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,河南南陽473061摘要:對(duì)杜仲葉綠原酸的提取工藝方法進(jìn)行了研究。建立了杜仲葉綠原酸超高壓提取法,以分光度法為檢測(cè)手段,以綠原酸的提取率為參數(shù)并將超高壓提取法在提取時(shí)間、提取劑用量和提取率等方面與索氏回流和浸泡提取方法上方面進(jìn)行了比較。關(guān)鍵詞:超高壓提取;杜仲;綠原酸中圖

2、分類號(hào):TS 201.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:AStudy of on the E ffective Extracting Chlorogenic Acid fromEucommia ulmoides by U ltrahigh 2Pressure ExtractionTIAN Long(School of Life Science and Technology ,Nanyang Normal College ,Nanyang 473061,China Abstract :In t his manuscript ,t he ext raction and separation met hods of c

3、hlorogenic acid from Eucommia by ult rahigh 2p ressure extraction were st udied.The influence of ext raction variables on ext raction efficiency of chlorogenic acid was investigated.Compared wit h t he conventional ext raction met hod ,t he ext raction time is shorter.The ultrahigh 2pressure ext rac

4、tion were shown to be more efficient in t he ext raction of chlorogenic acid f ro m Flo s Lonicerae.K ey w ords :Ult rahigh 2pressure ext ractio n ;eucommia ;chlorogenic acid杜仲(Eucom mi a ul moi des oli v 是我國特有的木本植物,是名貴的中藥材。杜仲傳統(tǒng)以皮入藥,但杜仲皮的生長年限較長,一般1020年才能剝皮,且剝皮后樹易死亡,不利于可持續(xù)生產(chǎn)。研究發(fā)現(xiàn),杜仲葉與皮化學(xué)成分基本一致,在藥理和藥效

5、上具有同等功效。它們都含有苯丙素類化合物綠原酸、環(huán)烯醚萜類化合物、木脂素類化合物、黃酮類物質(zhì)、多糖等活性成分1。其中綠原酸(Chlorogenicacid ,C HA 具有利膽、抗菌、抗病毒、止血、增加白血球、縮短血凝和出血時(shí)間以及興奮中樞神經(jīng)系統(tǒng)等藥用功能2。目前天然產(chǎn)物提取常用方法主要分為熱水法、乙醇回流法和酶法提取,存在著提取時(shí)間長、提取液中雜質(zhì)多、分離困難、熱敏性化合物易變性等不足。超高壓技術(shù)是一種新興技術(shù),廣泛用于食品加工,達(dá)到滅菌、滅酶、改變生物大分子結(jié)構(gòu)的目的3,具有提取速率快、提取率高、常溫提取、提取產(chǎn)物生理活性好4的優(yōu)勢(shì)。作者應(yīng)用超高壓提取法對(duì)杜仲葉的綠原酸進(jìn)行了提取,確定了

6、最佳工藝條件,并與其他傳統(tǒng)提取法進(jìn)行了比較。1材料與方法111實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備11111儀器與試劑Milli2Q超純水系統(tǒng):由北京愛思泰克公司提供;FA2004A電子天平:上海聽天科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品;HX2400A型高速粉碎機(jī):浙江省永康市溪岸五金藥具廠生產(chǎn);TDL240B臺(tái)式離心機(jī):上海安亭科學(xué)儀器廠生產(chǎn);DL700間歇式超高壓提取設(shè)備:上海大隆機(jī)器廠生產(chǎn);索氏提取器,電熱恒溫水浴鍋:上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠生產(chǎn);ZK282A型真空干燥箱:上海市實(shí)驗(yàn)儀器總廠生產(chǎn)。11112粉末樣品的制備將杜仲葉粉碎后過孔徑019mm篩,用烘箱40烘至恒重,得粉末樣品。112超高壓提取工藝流程原料粉碎加

7、溶劑超高壓處理濾除渣提取液分離純化純品。超高壓提取在間歇式超高壓提取裝置中完成。113標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備及綠原酸測(cè)定準(zhǔn)確稱取綠原酸標(biāo)準(zhǔn)品0103g,20mmol/L硼砂溶解,用20mmol/L硼砂定容至10mL,即得3 mg/mL的綠原酸儲(chǔ)備液。綠原酸的測(cè)定用分光光度法,以330nm為測(cè)定波長,用紫外分光光度法測(cè)定提取物中的綠原酸含量。綠原酸標(biāo)準(zhǔn)品的濃度-吸光度回歸方程:A=151949X+010267,相關(guān)系數(shù)為0199795。114樣品溶液的制備及綠原酸測(cè)定準(zhǔn)確稱取干燥杜仲葉粉末2g,裝入密封袋中加入60mL體積分?jǐn)?shù)為70%的乙醇,密封混勻,在200M Pa高壓提取2min,離心,取上層清液5

8、mL 減壓濃縮揮發(fā)干溶劑后,以20mmol/L硼砂稀釋成20mL,然后用0145m的微孔濾膜過濾即得待測(cè)樣品溶液。并由下式計(jì)算提取率(%。提取率(%=010198A(V/V1(1/m100%式中,A:吸光度;V:溶液總體積;V1:檢測(cè)時(shí)所取溶液體積;m:樣品質(zhì)量。2結(jié)果與討論211單因素試驗(yàn)分析分別考查超高壓提取各提取條件對(duì)杜仲葉綠原酸提取率的影響,包括溶劑、溶劑濃度、料液比、提取壓力和提取溫度。212超高壓提取條件單因素試驗(yàn)21211提取溶劑的確定提取綠原酸等有機(jī)酸要選擇溶解性大而對(duì)雜質(zhì)成分溶解性小、提取后易于分離的提取溶劑6。由于乙醇有提取率高、無毒、無不良?xì)馕丁⒁谆厥盏葍?yōu)點(diǎn),故本實(shí)驗(yàn)選取

9、乙醇水溶液作為超高壓提取杜仲葉綠原酸的溶劑。21212乙醇體積分?jǐn)?shù)的單因素試驗(yàn)在其它條件相同時(shí),考察30%、50%、70%、90%不同體積分?jǐn)?shù)乙醇對(duì)提取率的影響,結(jié)果見圖1 。圖1乙醇濃度對(duì)提取率的影響Fig.1E ffect of eth anol density on extraction rate由圖1可知,乙醇體積分?jǐn)?shù)增大,綠原酸的提取率也增大。這與所提取物質(zhì)的結(jié)構(gòu)有關(guān)。乙醇體積分?jǐn)?shù)增大,提取物的溶解性增大。因此,提取率隨乙醇體積分?jǐn)?shù)的增大而增加;但是當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)過高時(shí),杜仲葉色素等其它組分也大量溶出,另一方面也增加了成本,并為乙醇回收帶來困難,綜合考慮乙醇體積分?jǐn)?shù)以70%左右較好。

10、21213提取壓力單因素試驗(yàn)在其他參數(shù)完全相同的條件下進(jìn)行超高壓提取,考察不同提取壓力對(duì)綠原酸提取率的影響,結(jié)果見圖2 。圖2提取壓力對(duì)提取率的影響Fig.2E ffect of pressure on extraction rate從圖2可以看出,壓力對(duì)提取率有影響,壓力從200M Pa變化到600M Pa的過程中,在400M Pa 時(shí)提取率最高,壓力大于400M Pa后,隨壓力增大,提取率不再增加。增大提取壓力可增加提取溶劑向固體組織的滲透速率,使固體組織內(nèi)部快速充滿溶劑,縮短提取時(shí)間;也可使組織細(xì)胞內(nèi)外的壓力差增大,卸壓時(shí)提供的反向壓力差大,在有效成分向組織外擴(kuò)散過程中,提供強(qiáng)大的傳質(zhì)動(dòng)

11、力,有效07食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào)第27卷成分快速擴(kuò)散到固體組織外7。故在一定的壓力范圍內(nèi),增加提取壓力有利于綠原酸的溶出,但設(shè)備投資也提高。21214每克料溶劑添加量的單因素試驗(yàn)改變每克料溶劑添加量,在其它條件相同的條件下進(jìn)行超高壓提取,然后測(cè)定綠原酸含量,計(jì)算提取率。結(jié)果見圖3 。圖3料液比對(duì)提取率的影響Fig.3E ffect of the ratio of material fluid on extraction從圖3可以看出,每克料溶劑添加量對(duì)杜仲葉葉綠原酸提取率有影響,當(dāng)每克料溶劑添加量大于40mL 以后,提取率有下降趨勢(shì)。這可能是由于每克料溶劑添加量增大,有效成分在由固體組織向外擴(kuò)散

12、的過程中,濃度梯度增大,擴(kuò)散速率提高,有利于提高提取率。當(dāng)每克料溶劑添加量超過最佳值時(shí),提取率的下降可能與綠原酸的分解有關(guān),因此必須確定適當(dāng)?shù)拿靠肆先軇┨砑恿?以提高綠原酸的提取率。21215提取溫度單因素試驗(yàn)改變提取溫度,在其它條件相同的條件下進(jìn)行超高壓提取,然后測(cè)定綠原酸含量,計(jì)算提取率。結(jié)果見圖4 。圖4提取溫度對(duì)提取率的影響Fig.4E ffect of temperature on extraction rate由圖4可知,杜仲葉葉綠原酸提取率隨著提取溫度的升高而增加,在50時(shí)提取率最高,此后溫度再升高時(shí)提取率有下降趨勢(shì)。這是因?yàn)槎胖偃~葉綠原酸主要存在于細(xì)胞內(nèi)的液泡中,較高的溫度能加

13、快分子運(yùn)動(dòng)速率,利于溶劑分子有效地滲透進(jìn)組織細(xì)胞,同時(shí)也能軟化表面的細(xì)胞壁,降低綠原酸類化合物由組織細(xì)胞內(nèi)向外擴(kuò)散的傳質(zhì)阻力,提高了提取率。但綠原酸化合物在高溫下不穩(wěn)定而降解,溫度過高提取率會(huì)下降。21216提取時(shí)間單因素試驗(yàn)改變提取時(shí)間,在其它條件相同的條件下進(jìn)行超高壓提取,然后測(cè)定綠原酸含量,計(jì)算提取率。結(jié)果見圖5 。圖5不同提取時(shí)間對(duì)提取收率的影響Fig.5E ffect of extraction time on extraction rate由圖5可知,不同的提取時(shí)間對(duì)超高壓提取綠原酸影響不大。這是由于超高壓提取技術(shù)的提取壓力較高,溶劑能夠在極短的時(shí)間滲透到細(xì)胞內(nèi)部,而且綠原酸這種有

14、機(jī)酸能夠快速達(dá)到溶解平衡,因此提取時(shí)間較短。延長提取時(shí)間并不能明顯增加綠原酸的提取率。在正交試驗(yàn)中提取時(shí)間不作為考慮因素8。213正交試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)分析在以上單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上,對(duì)影響杜仲葉超高壓提取效果的因素乙醇體積分?jǐn)?shù)(A 、提取壓力(B 、每克料溶劑添加量(C ,溫度(D 進(jìn)行正交試驗(yàn),如表1,2所示。表1因素水平表T ab.1Levels of the factors水平因素A 乙醇體積分?jǐn)?shù)/%B 提取壓力/MPa C 溶劑添加量/mLD 提取溫度/150300120302604001304037050014050表2正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及結(jié)果T ab.2The result of the

15、levels orthogonal design實(shí)驗(yàn)號(hào)A B C D綠原酸提取率/%31320.9417第6期田龍等:超高壓技術(shù)高效提取杜仲葉綠原酸續(xù)表2實(shí)驗(yàn)號(hào)A B C D綠原酸提取率/%83213 1.02933210.97從表2可知,4個(gè)因素對(duì)提取效果影響的順序?yàn)?A(乙醇濃度B(提取壓力C(每克料溶劑添加量D(溫度。最佳工藝條件為:溶劑為60%體積分?jǐn)?shù)乙醇,壓力為400M Pa,杜仲葉粉末每克溶劑添加量為40mL,溫度為50。214驗(yàn)證試驗(yàn)表2顯示,最優(yōu)組合不在所做的實(shí)驗(yàn)里,因此以最優(yōu)組合確定的工藝條件重復(fù)做3次試驗(yàn),以驗(yàn)證其是否為最優(yōu)組合,見表3?？梢妰?yōu)化結(jié)果為試驗(yàn)范圍內(nèi)的最優(yōu)組合,

16、且比表2中的最優(yōu)組合(5號(hào)有較大提高。表3驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果T ab.3R esults of rerif ication test編號(hào)平均值提取率/%111142111631115平均值1115215方法比較本實(shí)驗(yàn)同時(shí)用索式回流、超聲提取、浸泡提取法對(duì)杜仲葉的綠原酸進(jìn)行了提取,各種方法所用原料均為同一批,4種提取方法比較結(jié)果列于表4。表4綠原酸提取方法比較T ab.4Comparison of different extraction methods of chloro2 genic acid方法提取溶劑溶劑添加量/mL提取時(shí)間/min提取率/%索式回流60%乙醇10180 5.56超聲提取60%

17、乙醇20600.87超高壓提取60%乙醇402 1.15浸泡提取60%乙醇2048h 5.06從表4可以看出,在對(duì)杜仲葉綠原酸提取中,超聲提取法和超高壓提取法在縮短時(shí)間、提高提取率方面比傳統(tǒng)方法要佳,特別是超高壓提取法,大大縮短了提取時(shí)間,而且提高了提取率。3結(jié)語作者建立了杜仲葉綠原酸的超高壓提取方法。在此基礎(chǔ)上,以分光光度法為檢測(cè)手段,以綠原酸的提取率為考察參數(shù),將超高壓提取法與索氏回流和浸泡提取法進(jìn)行了比較。結(jié)果表明,在提取時(shí)間、提取劑用量等方面,超高壓提取更有優(yōu)勢(shì),提取時(shí)間短、提取率高,因而是有效成分提取的一種極富潛力的提取法。參考文獻(xiàn)(References:1張康健.中國杜仲研究M.西

18、安:陜西科學(xué)技術(shù)出版社,1992:9-23.2馬清溫,萬鵬,孫震曉.山東藥用植物M.濟(jì)南:山東科學(xué)技術(shù)出版社,1998.3劉世獻(xiàn),閏治成,劉弘,等.高壓加工技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用J.食品科學(xué),2000,21(12:171-172.L IU Shi2xian,RUN Zhi2cheng,L IU Hong,et al.High2pressure processin gtechnology in the food processingJ.Food Sci2 ence,2000,21(12:171-172.(in Chinese4Zhang Shouqin,Zhu J unjie,Wang Changzhen.Novel high pressure extraction technologyJ.I nternational Journal of Phar2m aceutics,2004,278:471-474.5郭明全,宋鳳瑞,陳貌連.超聲提取-分光光度法測(cè)定刺五加葉中總皂苷含量J.分析化學(xué),2002,30(2:250.GUO Ming2quan,SON G Feng2rui,CH EN Mao2lian.Ultrasonic extraction2ciwujia spectrophotometric determination of total sapo