超高壓技術高效提取杜仲葉綠原酸

1、第27卷第6期2008年11月食品與生物技術學報Journal of Food Science and Biotechnology Vol.27No.6Nov.2008 文章編號:167321689(20080620069204收稿日期:2007210203.超高壓技術高效提取杜仲葉綠原酸田龍(南陽師范學院生命科學與技術學院,河南南陽473061摘要:對杜仲葉綠原酸的提取工藝方法進行了研究。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行了比較。關鍵詞:超高壓提取;杜仲;綠原酸中圖

2、分類號:TS 201.2文獻標識碼: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、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,存在著提取時間長、提取液中雜質多、分離困難、熱敏性化合物易變性等不足。超高壓技術是一種新興技術,廣泛用于食品加工,達到滅菌、滅酶、改變生物大分子結構的目的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。作者應用超高壓提取法對杜仲葉的綠原酸進行了提取,確定了

6、最佳工藝條件,并與其他傳統(tǒng)提取法進行了比較。1材料與方法111實驗材料與設備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:上海聽天科學儀器有限公司產(chǎn)品;HX2400A型高速粉碎機:浙江省永康市溪岸五金藥具廠生產(chǎn);TDL240B臺式離心機:上海安亭科學儀器廠生產(chǎn);DL700間歇式超高壓提取設備:上海大隆機器廠生產(chǎn);索氏提取器,電熱恒溫水浴鍋:上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠生產(chǎn);ZK282A型真空干燥箱:上海市實驗儀器總廠生產(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標準溶液的制備及綠原酸測定準確稱取綠原酸標準品0103g,20mmol/L硼砂溶解,用20mmol/L硼砂定容至10mL,即得3 mg/mL的綠原酸儲備液。綠原酸的測定用分光光度法,以330nm為測定波長,用紫外分光光度法測定提取物中的綠原酸含量。綠原酸標準品的濃度-吸光度回歸方程:A=151949X+010267,相關系數(shù)為0199795。114樣品溶液的制備及綠原酸測定準確稱取干燥杜仲葉粉末2g,裝入密封袋中加入60mL體積分數(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樣品溶液。并由下式計算提取率(%。提取率(%=010198A(V/V1(1/m100%式中,A:吸光度;V:溶液總體積;V1:檢測時所取溶液體積;m:樣品質量。2結果與討論211單因素試驗分析分別考查超高壓提取各提取條件對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21211提取溶劑的確定提取綠原酸等有機酸要選擇溶解性大而對雜質成分溶解性小、提取后易于分離的提取溶劑6。由于乙醇有提取率高、無毒、無不良氣味、易回收等優(yōu)點,故本實驗選取

9、乙醇水溶液作為超高壓提取杜仲葉綠原酸的溶劑。21212乙醇體積分數(shù)的單因素試驗在其它條件相同時,考察30%、50%、70%、90%不同體積分數(shù)乙醇對提取率的影響,結果見圖1 。圖1乙醇濃度對提取率的影響Fig.1E ffect of eth anol density on extraction rate由圖1可知,乙醇體積分數(shù)增大,綠原酸的提取率也增大。這與所提取物質的結構有關。乙醇體積分數(shù)增大,提取物的溶解性增大。因此,提取率隨乙醇體積分數(shù)的增大而增加;但是當乙醇體積分數(shù)過高時,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數(shù)以70%左右較好。

10、21213提取壓力單因素試驗在其他參數(shù)完全相同的條件下進行超高壓提取,考察不同提取壓力對綠原酸提取率的影響,結果見圖2 。圖2提取壓力對提取率的影響Fig.2E ffect of pressure on extraction rate從圖2可以看出,壓力對提取率有影響,壓力從200M Pa變化到600M Pa的過程中,在400M Pa 時提取率最高,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,縮短提取時間;也可使組織細胞內(nèi)外的壓力差增大,卸壓時提供的反向壓力差大,在有效成分向組織外擴散過程中,提供強大的傳質動

11、力,有效07食品與生物技術學報第27卷成分快速擴散到固體組織外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,但設備投資也提高。21214每克料溶劑添加量的單因素試驗改變每克料溶劑添加量,在其它條件相同的條件下進行超高壓提取,然后測定綠原酸含量,計算提取率。結果見圖3 。圖3料液比對提取率的影響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杜仲葉葉綠原酸提取率有影響,當每克料溶劑添加量大于40mL 以后,提取率有下降趨勢。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散

12、的過程中,濃度梯度增大,擴散速率提高,有利于提高提取率。當每克料溶劑添加量超過最佳值時,提取率的下降可能與綠原酸的分解有關,因此必須確定適當?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改變提取溫度,在其它條件相同的條件下進行超高壓提取,然后測定綠原酸含量,計算提取率。結果見圖4 。圖4提取溫度對提取率的影響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時提取率最高,此后溫度再升高時提取率有下降趨勢。這是因為杜仲葉葉綠原酸主要存在于細胞內(nèi)的液泡中,較高的溫度能加

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

14、機酸能夠快速達到溶解平衡,因此提取時間較短。延長提取時間并不能明顯增加綠原酸的提取率。在正交試驗中提取時間不作為考慮因素8。213正交試驗結果與數(shù)據(jù)分析在以上單因素試驗基礎上,對影響杜仲葉超高壓提取效果的因素乙醇體積分數(shù)(A 、提取壓力(B 、每克料溶劑添加量(C ,溫度(D 進行正交試驗,如表1,2所示。表1因素水平表T ab.1Levels of the factors水平因素A 乙醇體積分數(shù)/%B 提取壓力/MPa C 溶劑添加量/mLD 提取溫度/150300120302604001304037050014050表2正交試驗設計方案及結果T ab.2The result of the

15、levels orthogonal design實驗號A B C D綠原酸提取率/%31320.9417第6期田龍等:超高壓技術高效提取杜仲葉綠原酸續(xù)表2實驗號A B C D綠原酸提取率/%83213 1.02933210.97從表2可知,4個因素對提取效果影響的順序為: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%體積分數(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驗證試驗表2顯示,最優(yōu)組合不在所做的實驗里,因此以最優(yōu)組合確定的工藝條件重復做3次試驗,以驗證其是否為最優(yōu)組合,見表3。可見優(yōu)化結果為試驗范圍內(nèi)的最優(yōu)組合,

16、且比表2中的最優(yōu)組合(5號有較大提高。表3驗證試驗結果T ab.3R esults of rerif ication test編號平均值提取率/%111142111631115平均值1115215方法比較本實驗同時用索式回流、超聲提取、浸泡提取法對杜仲葉的綠原酸進行了提取,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,大大縮短了提取時間,而且提高了提取率。3結語作者建立了杜仲葉綠原酸的超高壓提取方法。在此基礎上,以分光光度法為檢測手段,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行了比較。結果表明,在提取時間、提取劑用量等方面,超高壓提取更有優(yōu)勢,提取時間短、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(References:1張康健.中國杜仲研究M.西

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