微波輔助萃取當(dāng)歸多糖的研究

微波輔助萃取當(dāng)歸多糖的研究

該微波輔助萃取技術(shù)具有速度快、溶劑少、萃取率高、成本低、品質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)。這是一種非常有前景的新技術(shù)。比索氏萃取法用時(shí)短;比超臨界萃取法所需的設(shè)備要求低,而且更容易操作,對(duì)萃取劑的極性要求低。當(dāng)歸藥材為植物當(dāng)歸(Angelicasiensis)的根,是中醫(yī)傳統(tǒng)用補(bǔ)血藥。多糖作為當(dāng)歸的主要成分之一,具有多種免疫藥理活性,對(duì)造血系統(tǒng)有明顯作用,對(duì)抗腫瘤、抗輻射損傷也顯示較好的療效,文中用微波輔助萃取當(dāng)歸多糖,重點(diǎn)考察了液料質(zhì)量比、萃取時(shí)間、微波功率、物料粒度等因數(shù)對(duì)多糖萃取效果的影響。1試驗(yàn)部分1.1測(cè)定儀器和儀器當(dāng)歸,購(gòu)于廣州清平藥材專(zhuān)業(yè)市場(chǎng),經(jīng)鑒定為蒙古當(dāng)歸的干燥根,粉碎、過(guò)篩后制成當(dāng)歸粉;葡萄糖標(biāo)推品;石油醚(沸點(diǎn)60～90℃)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)95%乙醇,AR。T-100電子天平(美國(guó)雙杰兄弟有限公司,精度0.01g);RE-52A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海亞榮生化儀器廠(chǎng));QW-HU微波-超聲波萃取器(廣州科威微波能有限公司);紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)(惠普-上海分析儀器廠(chǎng));植物粉碎機(jī);真空干燥箱。1.2當(dāng)歸糖的提取1.2.1微波輻射濃縮稱(chēng)取50g當(dāng)歸粉,加入250mL石油醚,加熱回流1h脫脂(操作2次),晾干。在脫脂后的當(dāng)歸粉中加入試驗(yàn)規(guī)定用量的水,靜置10min以潤(rùn)濕物料,微波輻射1min,間隔1min后再輻射1min,如此間隔輻射直至微波輻射總時(shí)間達(dá)到試驗(yàn)規(guī)定值,過(guò)濾。按同樣條件重復(fù)萃取1次。合并萃取液,用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀真空濃縮到100mL左右,加入0.2g活性炭進(jìn)行脫色,過(guò)濾。加入450mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)95%的乙醇(使醇濃度達(dá)到70%以上)以析出多糖,過(guò)濾,用乙醇洗滌多次,沉淀真空干燥后即得當(dāng)歸多糖。1.2.2萃取條件2h稱(chēng)取50g當(dāng)歸粉,加入250mL石油醚,加熱回流1h脫脂。重復(fù)脫脂操作2次,晾干。加入500mL水,直接加熱回流萃取1.5h,過(guò)濾。按同樣條件重復(fù)萃取1次。萃取液按微波輔助萃取法進(jìn)行濃縮、脫色、沉析和干燥。1.3苯酚多糖的制備多糖在強(qiáng)酸和加熱條件下能迅速水解成單糖,單糖在強(qiáng)酸條件下與苯酚反應(yīng)生成橙色衍生物,該橙色衍生物在490nm處有最大吸收,可用光度法進(jìn)行定量分析。標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的繪制:精密稱(chēng)取葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品100mg,置于200mL容量瓶中,加蒸餾水至刻度,搖勻。精密吸取0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mL分別置于50mL容量瓶中,加蒸餾水至刻度,搖勻。精密吸取上述各種溶液2.0mL于試管中,分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%苯酚溶液1.5mL,搖勻,迅速加入6.5mL濃H2SO4,振搖5min,置沸水浴上加熱15min,然后置冷水浴中冷卻30min。在490nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度。以標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為橫坐標(biāo),吸光度值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)。當(dāng)歸多糖純度測(cè)定:精密稱(chēng)取樣品100mg,加蒸餾水定容于200mL容量瓶,搖勻。精密吸取樣品液2mL于50mL容量瓶中,加蒸餾水定容,搖勻。精密吸取2mL,按標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)繪制進(jìn)行同樣操作。對(duì)照標(biāo)推曲線(xiàn),計(jì)算多糖純度。2結(jié)果與討論2.1單因素試驗(yàn)2.1.1液料質(zhì)量比對(duì)多糖產(chǎn)率的影響改變水與當(dāng)歸粉質(zhì)量比(簡(jiǎn)稱(chēng)液料質(zhì)量比,下同),微波450W萃取2次,每次4min。萃取液濃縮、脫色后用乙醇沉析,沉淀干燥,得當(dāng)歸多糖。結(jié)果如圖1所示。由圖1可知,隨液料質(zhì)量比的增大,多糖產(chǎn)率增大。但當(dāng)液料質(zhì)量比為8以上時(shí),多糖產(chǎn)率達(dá)到最大值,故選擇液料質(zhì)量比為8左右。2.1.2微波輻射時(shí)間對(duì)多糖提取率的影響改變每次萃取微波輻射的時(shí)間,液料質(zhì)量比為8,微波450W萃取2次。萃取液濃縮、脫色后用乙醇沉析,沉淀干燥,得當(dāng)歸多糖。結(jié)果如圖2所示。由圖2可知,隨著萃取時(shí)間的延長(zhǎng),多糖產(chǎn)率增大,并在萃取時(shí)間為4min時(shí),多糖產(chǎn)率達(dá)到最大值,然后基本保持穩(wěn)定。這是由于微波輻射在短時(shí)間內(nèi)對(duì)細(xì)胞壁的破碎作用比較大,溶出物多,所以產(chǎn)率上升較快。但當(dāng)溶解達(dá)到平衡,有效成分不再被溶解,產(chǎn)率也就不再有明顯提高。而且隨著微波輻射時(shí)間的延長(zhǎng),細(xì)胞壁進(jìn)一步破裂,溶解的雜質(zhì)也會(huì)相應(yīng)增多。所以,微波輻射時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng),4min左右為宜。2.1.3物料粒度對(duì)萃取的影響改變物料粒度,液料質(zhì)量比為8,微波450W萃取2次,每次萃取4min。萃取液濃縮、脫色后用乙醇沉析,沉淀干燥,得當(dāng)歸多糖(圖3)。對(duì)于傳統(tǒng)加熱回流萃取來(lái)說(shuō),物料顆粒愈小,有效成分從物料內(nèi)部擴(kuò)散到物料表面所需要的時(shí)間愈短,需克服的擴(kuò)散阻力愈小,愈有利于萃取。但對(duì)于微波萃取來(lái)說(shuō),微波輻射能將物料破碎,所以,物料粒度對(duì)微波萃取雖有影響,但比對(duì)傳統(tǒng)加熱萃取的影響小。由圖3可知,物料粒度在40目左右時(shí),多糖產(chǎn)率就可達(dá)到最大值。所以,試驗(yàn)選擇物料粒度為40目。2.1.4微波功率對(duì)多糖產(chǎn)率的影響改變微波功率,液料質(zhì)量比8,微波萃取2次,每次4min。萃取液濃縮脫色后用乙醇沉析,沉淀干燥,得當(dāng)歸多糖。結(jié)果如表1所示。由表1可知,隨著微波功率的提高,多糖產(chǎn)率呈現(xiàn)上升趨勢(shì),在微波功率450W左右時(shí)達(dá)到最大值。當(dāng)微波功率為600W以上時(shí),萃取液沸騰劇烈,甚至出現(xiàn)萃取液從冷凝管溢出的現(xiàn)象,導(dǎo)致多糖產(chǎn)率降低。所以,選擇微波功率450W左右為宜。2.2微波條件對(duì)多糖萃取效果的影響為了進(jìn)一步優(yōu)化萃取條件,根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果,選取了3個(gè)因素:液料質(zhì)量比(A)、每次萃取時(shí)間(B)、微波功率(C),采用L9(34)進(jìn)行了正交試驗(yàn),結(jié)果見(jiàn)表3所示。由表3可知,在所選取的條件中,當(dāng)歸多糖萃取的影響因素的主次分別為C>A>B,微波功率對(duì)多糖產(chǎn)率影響最為明顯,其次為液料質(zhì)量比和萃取時(shí)間。最佳工藝條件為A3B2C2,即液料質(zhì)量比為9,微波450W萃取2次,每次萃取4min。正交試驗(yàn)得到的最佳液料質(zhì)量比與單因素試驗(yàn)得到的結(jié)果有出入,以正交試驗(yàn)結(jié)果作為最佳條件。按正交試驗(yàn)得到的最佳條件試驗(yàn)3次,多糖產(chǎn)率分別為15.1%、15.4%和15.0%,平均值為15.2%。結(jié)果表明,試驗(yàn)得到的當(dāng)歸多糖萃取最佳工藝條件具有良好的重現(xiàn)性。2.3微波場(chǎng)對(duì)多糖提取效果的影響按試驗(yàn)得到的微波場(chǎng)協(xié)同萃取最佳工藝條件進(jìn)行當(dāng)歸多糖的萃取試驗(yàn),并與直接加熱萃取試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果如表4所示。由表3可知,微波場(chǎng)協(xié)同萃取比直接加熱萃取的效率高得多,不僅萃取劑用量省,萃取時(shí)間縮短了22倍左右,而且多糖產(chǎn)率也比直接加熱萃取法高,多糖含量也有所提高。導(dǎo)致2種萃取方法萃取時(shí)間區(qū)別如此之大的原因可能是由于微波場(chǎng)具有如下特殊功能:(1)微波的熱效應(yīng)能使細(xì)胞壁破裂和使細(xì)胞膜中的酶失去活性,細(xì)胞中多糖很容易突破細(xì)胞壁和細(xì)胞膜障礙而被萃取出來(lái)。(2)在微波2450MHz變頻電場(chǎng)作用下,極性分子取向隨電場(chǎng)方向改變而變化,從而導(dǎo)致分子旋轉(zhuǎn)、振動(dòng)或擺動(dòng),加劇物料分子運(yùn)動(dòng)及相互間的碰撞率,使分子在極短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到活化狀態(tài),比傳統(tǒng)加熱方式均勻,高效,從而加速被萃取成分向萃取溶劑界面擴(kuò)散。3微波場(chǎng)協(xié)同萃取法(1)微波場(chǎng)對(duì)當(dāng)歸多糖的萃取具有明顯的協(xié)同作用,能降低萃取劑用量,縮短萃取時(shí)間和提高多糖產(chǎn)率,具有省時(shí)、高效、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn),從而降低萃取成本,在很多方面優(yōu)于傳統(tǒng)的直接加熱萃取法。(2)經(jīng)過(guò)試驗(yàn),得到了微波場(chǎng)協(xié)同萃取當(dāng)歸多糖的最佳工藝條件:稱(chēng)取50g當(dāng)歸粉,用石油醚脫脂后,晾干。加入450g水,靜置10min以潤(rùn)濕物料,微波450W輻射1