纖維素酶提取槐花蘆丁的新工藝研究 - 徐建國-

1、收稿日期:2006-06-29基金項目:教育部重點項目(00118作者簡介:徐建國(1971-,男,講師,碩士研究生,研究方向為果蔬加工及植物資源開發(fā)利用。纖維素酶提取槐花蘆丁的新工藝研究徐建國,王向東,胡青平,段江蓮,候輝(山西師范大學食品工程系,山西臨汾041004摘要:以開花初期的洋槐為原料,經(jīng)恒溫干燥,然后通過單因素試驗、正交試驗和方差分析確定了纖維素酶提取槐花蘆丁的最佳工藝條件。結(jié)果表明,采用纖維素酶提取槐花蘆丁效果較好,確定最佳工藝參數(shù)為酶解溫度45、pH4.5、纖維素酶添加量0.03%、酶解時間2.0h 、料液比1:55。關鍵詞:槐花;蘆丁;纖維素酶;提取StudyonExtra

2、ctionTechnologyofRutinfromPagodatreeFlowerbyCellulaseXUJian-guo,WANGXiang-dong,HUQing-ping,DUANJiang-lian,HOUHui(DepartmentofFoodEngineering,ShanxiNormalUniversity,Linfen041000,ChinaAbstract:Takingacertruncatumbunge leavesastherawmaterial,thebestenzymewasscreenedfromdifferentenzymesfor theChlorogeni

3、cacid.Thesinglefactortests,orthogonaltestdesignsandvarianceanalyseswereappliedtooptimizemanipulation parametersofenzymesextractingtechnology.TheresultsshowedthatcellulasepossessedthestrongesteffecttoChlorogenic acidamongdifferentenzymes,theoptimummanipulationparameterswerecellulasedosage0.03%,pHvalu

4、e4.5,material/solvent ratio1:55,extractingtime2.0hat50.Keywords :acertruncatumbunge ;Chlorogenicacid ;cellulase ;extraction中圖分類號:TQ91;Q55文獻標識碼:A文章編號:1002-6630(200611-0315-04bodycompositioninmiceJ.Lipids,1997,32:853-858.6NaoInoue,KojiNagao,JunichiHirata,etal.Conjugatedlinoleicacid preventsthedevelopm

5、entofessentialhypertensioninspontaneously hypertensiveratsJ.BiochemicalandBiophysicalCommunications,2004,323:679-684.7RonaldLMcNeel,HarryJMersmann.Effectsofisomersofconjugated linoleicacidonporcineadipocytegrowthanddifferentiationJ.Journal ofNutritionalBiochemistry,2003,14:266-274.8BenitaS.Microenca

6、psulation:methodsandindustrialapplicationsM.Washingron:AcsBook&JournalsDivision,1996.9梁治齊.微膠囊技術及應用M.中國輕工業(yè)出版社,1999.110-118.10KLChristensen,GPPedersen,HGKristensen.Preparationofredispersible dryemulsionsbyspraydryingJ.InternationalJournalofPharmaceutics,2001,212:187-194.11FereidoonShahidi,Xiao-Qin

7、gHan.Encapsulationoffoodingredients J.CriticalReviewsinFoodScienceandNutrition,1993,33(6:501-547.12Perez-Alonso,JGBaez-Gonzalez,CIBeristain,etal.Estimationoftheactivatione nergyo fc arbohydratep olymersb lendsa ss electionc riteriaf or theiruseaswallmaterialforspray-driedmicrocapsulesJ.Carbohydrate

8、Polymers,2003,53:197-203.13ApinanSoottitantawat,FannyBigeard,HidefumiYoshii,etal.Influence ofemulsionandpowdersizeonthestabilityofencapsulatedD-limonene byspraydryingJ.InnovativeFoodScienceandEmergingTechnologies,2005,(6:107-114.14莫文敏,曾慶孝,張孝祺.熱處理和堿處理對可食性大豆分離蛋白膜性能的影響J.食品工業(yè)科技,2001,22(3:22-24.15AMSteph

9、en.FoodpolysaccharidesandtheirapplicationsM.South Africa:DepartmentofChemistryofCapeTownRondebosch,1995.16朱迅濤,許時嬰.以大豆蛋白制備微膠囊化魚油的研究(I:微膠囊化魚油的壁材選擇J.中國油脂,1998,23(5:31-34.17肖進新,趙振國.表面活性劑應用原理M.化學化工出版社,2003.442-468.18SeanAHogan,BrianFMcNamee,EDoloresORiordan,etal.Microen-capsulatingpropertiesofsodiumcasei

10、nateJ.JAgricFoodChem,2001,49(4:1934-1938.槐花(Pogadatree.flowers為豆科植物槐(Sophora japonica.L的干燥花及花蕾,我國大部分地區(qū)都有生長。據(jù)醫(yī)書記載,槐花有多種醫(yī)療保健功能,如日華子本草中說槐花“治五痔,心疼,眼疾”;本草綱目中說“炒香頻嚼,治失音及喉痹”;醫(yī)林篡要中記載其“瀉肺逆,瀉心火,清肝火,堅腎火。”1,2槐花中富含蘆丁(Rutin,三萜皂甙,槐花米甲素、乙素、丙素等多種活性物質(zhì)。其中蘆丁是有效成分?；被ㄌJ丁的提取3,4,目前主要采用水提法和有機溶劑法,但水提法提取溫度高,提取率低,且蘆丁易失去活性;有機溶劑法

11、提取雖高,但存在溶劑殘留等缺陷。本文首次利用酶解提取技術對槐花蘆丁的提取工藝進行了研究,旨在為槐花蘆丁的提取和進一步開發(fā)利用槐花資源提供依據(jù)。1材料與方法1.1材料及試劑供試材料槐花為山西師大附近采集的槐花(開花初期的洋槐,將采集的新鮮槐花放在電熱恒溫鼓風干燥箱內(nèi)進行干燥,干燥溫度60,時間24h,干燥至水分含量(11±0.5%,將干燥后的槐花粉碎(槐花干粉,裝入瓶中,以供試驗用。纖維素酶15000U/g中國醫(yī)藥集團上海化學試劑公司;蘆丁標準品,國藥集團化學試劑有限公司;其它化學試劑均為分析純或化學純。1.2儀器與設備3110型紫外分光光度計日本日立公司;旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器RE-52AA上海

12、亞榮生化儀器廠;TSHZ-2A臺式水浴恒溫振蕩器上海躍進醫(yī)療器械廠等。1.3方法干燥槐花粉碎(40目蒸餾水浸提2次合并提取液減壓濃縮蘆丁提取液干燥槐花粉碎(40目加蒸餾水混勻加入酶液抽濾減壓濃縮蘆丁提取液采用紫外分光光度法6測定其吸收光譜,將蘆丁提取液低溫蒸發(fā)濃縮,干燥得蘆丁粗提物。蘆丁粗提物提取率(%=蘆丁粗提物重量/槐花重量。稱取適量的槐花葉干粉置于錐形瓶中,加入蒸餾水和酶液,密封浸提。浸提完畢后抽濾,收集濾液。以蒸餾水作空白,在波長330n m處測定提取液的吸光度值。規(guī)定加酶量、p H值、酶解溫度、酶解時間及料液比,分別研究各提取條件對槐花蘆丁提取率的影響。根據(jù)單因素的試驗結(jié)果,選取L1

13、6(45正交表進行正交試驗,并進行極差分析和方差分析以確定最佳浸提條件。因素及水平見表1。水平因素表1因素水平表Table 1 The table of factors and levels2結(jié)果與分析2.1纖維素酶提取的單因素試驗加酶量對提取率的影響結(jié)果見圖1。由圖1可知,隨著酶量的增加,蘆丁提取率逐漸提高,當酶量達到0.035%時,提取率基本已達到最大值,繼續(xù)增加酶用量,提取率增加不明顯。因此,確定加酶量為0.035%。p H值對蘆丁提取率的影響結(jié)果見圖2。由圖2可知,pH值對槐花蘆丁的提取率有明顯的影響,當pH值在3.04.0之間時,隨著pH值的提高,提取率明顯增加,當pH值在4.0時提

14、取率達到最達值,當pH值大于4.0時,提取率明顯降低,原因可能是pH值影響了纖維素酶的活性。因此,確定最佳p H值為4.0。溫度對提取率的影響結(jié)果見圖3。由圖3可知,當溫度在2545之間時,蘆丁提取率隨著溫度的升高而急劇上升,在45 時達到較大酶解時間對槐花蘆丁提取率的影響酶解時間對提取率的影響結(jié)果見圖4。顯增加,當料液比為1:55時,提取率基本達到較大值,此后再增加料液比,提取率增加不明顯。因此,從經(jīng)濟角度考慮,料液比以1:55為宜。2.2酶法提取的正交試驗正交試驗結(jié)果根據(jù)單因素的試驗結(jié)果,選取L 16(45正交表進行正交試驗。試驗結(jié)果見表2。料液比對槐花蘆丁提取率的影響料液比對提取率的影響

15、結(jié)果見圖5。由圖5可知,隨著料液比的增大,蘆丁提取率明試驗號k 23.88251.830.91.31750.8975表2正交試驗結(jié)果Table 2 Result of orthogonal test表2的結(jié)果表明,各因素對槐花蘆丁提取率的影響程度依次為A >B >D >C ,即酶解溫度、p H 值、酶解時間、加酶量。綜合各因素的k 值和直接比較,A 2B 3C 1D 3 為最佳酶法提取條件。由表3可知,因素A 有顯著性差異,說明溫度對槐花蘆丁的提取率有很大的影響,因此只能選擇在正交試驗中有最大K 值的水平;因素B 、C 、D 均無顯著性差異,說明p H 值、加酶量、酶解時間在

16、正交設計的四水平內(nèi)對槐花蘆丁的提取率無顯著性影響,結(jié)合單因素試驗,最后確定酶法提取槐花蘆丁的最佳工藝條件為酶解溫度45、pH 值4.5、纖維素酶添加量0.03%、酶解時間2.0h、料液比1:55。2.3槐花蘆丁不同提取方法的比較以蘆丁提取率為指標,精確稱取等量的槐花葉干粉,采用上述試驗確定的酶提取工藝條件進行提取,并與常規(guī)的水提取進行比較。結(jié)果見表4。由表4可以看出,纖維素酶提取所得的蘆丁提取率高于水提取法,加之酶提取具有提取條件溫和、活性物質(zhì)不易失活、操作簡單、且無溶劑殘留問題,有利于后續(xù)的加工利用等優(yōu)點,因此,提取槐花蘆丁,酶法提取是一種可行的、有效的提取方法。3結(jié)論3.1由于組成植物細胞

17、壁的架構(gòu)物質(zhì)主要為纖維素、角質(zhì)等,特別是纖維素對細胞外壁起到支撐和保護作用,果膠酶不能破壞細胞壁,因此提取效果不明顯,而纖維素酶在提取介質(zhì)中可使纖維素降解,從而破壞植物細胞壁,有利于提取成分的溶出。因此纖維素酶可有效地提高槐花蘆丁的提取率。3.2試驗確定的纖維素酶提取槐花蘆丁的最佳工藝參數(shù)為:酶解溫度45、pH 值4.5、纖維素酶添加量0.03%、酶解時間2.0h、料液比1:55。與常規(guī)水提法比較,提取率高,同時提取條件也溫和,工業(yè)生產(chǎn)易于實現(xiàn),為槐花蘆丁的提取提供了一種新方法。參考文獻:1丁利君,吳忠輝,蔡創(chuàng)海.槐花中黃酮類物質(zhì)的提取工藝的研究J.農(nóng)業(yè)工程學報,2002,18(1:142-144.2江蘇新醫(yī)學院.中藥大詞典M.上海:上海科技出版社,1997.2433-2434.3戰(zhàn)玉琴,尹德英.冷堿法從槐米中提取蘆丁的實驗研究J.中成藥,1994,16(7:10.4李應樨,鄭伯瑛.用煎煮法和滲漉法從槐米中提取蘆丁的實驗比較J.中草藥,1992,23(10:527.5王永寧,盧挺,石玉平,等.槐花中黃酮類物質(zhì)提取研究J.青海師范大學學報(自然科學版,20