王曉林+于麗穎+鐘方麗+等
摘要:以提取率為指標(biāo),通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)探索玉竹氨基酸的微波提取條件。結(jié)果表明,玉竹氨基酸最佳的微波提取工藝為:以25%乙醇為提取溶劑,料液比1 g ∶30 mL,微波功率600 W,提取溫度75 ℃,提取3次,每次提取時(shí)間25 min。該條件下,玉竹氨基酸的提取率達(dá)到24.15 mg/g。
關(guān)鍵詞:玉竹;總氨基酸;微波提取
中圖分類號(hào): R284.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A文章編號(hào):1002-1302(2014)06-0266-03
收稿日期:2013-09-09
作者簡(jiǎn)介:王曉林(1969—),男,碩士,副教授,從事天然產(chǎn)物有效成分的提取及純化工藝研究。E-mail:wangxiaolin69@eyou.com。玉竹[Polygonatum odoratum(Mill.)Druce]為百合科植物,別名鈴鐺菜、尾參、地管子、甜草根,因該植物形態(tài)似竹、光瑩如玉,故名玉竹,玉竹資源豐富,廣泛分布在我國(guó)各個(gè)地區(qū),在山區(qū)和平壩都可栽培[1-3]?,F(xiàn)代藥理學(xué)研究結(jié)果表明,玉竹的根莖具有擴(kuò)張冠脈、降血脂、降血糖、改善肝臟微循環(huán)、抗腫瘤、抗衰老和增強(qiáng)免疫力等作用,為滋養(yǎng)強(qiáng)壯劑,其綜合利用經(jīng)濟(jì)價(jià)值已逐漸引起人們的重視[4-9]。玉竹富含微量元素、維生素、氨基酸、甾體皂苷、黃酮、生物堿、多糖等成分。氨基酸作為蛋白質(zhì)的基本組成單位,直接參與生物體內(nèi)的新陳代謝和其他生理活動(dòng),在醫(yī)藥方面可用作營(yíng)養(yǎng)劑、代謝改善劑、抗?jié)?、防幅射、抗菌、治癌、催眠、?zhèn)痛以及為特殊病人配制人工合成膳食等[10-11],氨基酸在食品行業(yè)可用作調(diào)味劑[12-13],在農(nóng)業(yè)中可用作無(wú)害農(nóng)藥,增強(qiáng)植物抗菌能力,其易被微生物分解,無(wú)毒性、不污染環(huán)境[14]。微波提取是一種最新發(fā)展起來(lái)的新技術(shù),可以提高提取效率,有效保護(hù)提取物質(zhì)的功能成分,同時(shí)節(jié)省提取時(shí)間[15-18]。本試驗(yàn)采用微波法對(duì)玉竹氨基酸的提取工藝及影響氨基酸提取率的各工藝參數(shù)進(jìn)行了研究,確定適宜的微波提取條件,為玉竹的進(jìn)一步綜合利用與開(kāi)發(fā)提供參考。
1材料與方法
1.1材料
MAS-Ⅱ型常壓微波輻射萃取儀(上海新儀微波化學(xué)科技有限公司生產(chǎn));752N型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(上海申光儀器儀表有限公司生產(chǎn));BS-600L型電子天平(上海精密科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn));W5-100SP型恒溫水浴鍋(上海申生科技有限公司生產(chǎn));BPG-9070A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海一恒科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn));RE-52A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海亞榮生化儀器廠生產(chǎn));SHZ-D型循環(huán)水真空泵(河南省鞏義市英峪儀器一廠生產(chǎn));谷氨酸(分析純,湖州生物化學(xué)廠生產(chǎn));玉竹購(gòu)于安徽省亳州市華申藥業(yè)有限公司;水為重蒸餾水;茚三酮(分析純,天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所生產(chǎn));磷酸二氫鉀、氫氧化鈉、無(wú)水乙醇均為分析純?cè)噭?/p>
1.2方法
1.2.1檢測(cè)波長(zhǎng)的選擇精密稱取105 ℃干燥至恒質(zhì)量的分析純谷氨酸10.0 mg,置于100 mL容量瓶中,加入蒸餾水適量,超聲使其溶解,蒸餾水定容,配制成濃度0.10 mg/mL的谷氨酸對(duì)照品溶液。稱取干燥的玉竹粉末5 g,加入20倍量50%乙醇,微波功率為500 W,溫度為75 ℃提取25 min,并用50%乙醇定容至100 mL容量瓶中,即得供試品溶液。精密吸取上述谷氨酸對(duì)照品溶液、供試品溶液、蒸餾水各 1.0 mL,分別置于50 mL容量瓶中,分別加1.0 mL茚三酮溶液和2.0 mL磷酸鹽緩沖液,搖勻,沸水浴加熱15 min,冷卻,蒸餾水定容至50 mL,在波長(zhǎng)240~700 nm進(jìn)行掃描,供試品、對(duì)照品溶液在568 nm均出現(xiàn)最大吸收峰,所以選擇 568 nm 為檢測(cè)波長(zhǎng)。
1.2.2標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備精密吸取上述谷氨酸對(duì)照品溶液1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 mL,分別置于50 mL容量瓶中[19],按方法1.2.1的方法,在568 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度。以吸光度(D)為縱坐標(biāo),濃度(C)為橫坐標(biāo),進(jìn)行直線回歸,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,回歸方程為D=0.090 3C-0.059 9,R=0.999 0,結(jié)果表明谷氨酸在2.0~12.0 μg/mL范圍內(nèi)吸光度與濃度呈良好的線性關(guān)系。
1.2.3氨基酸含量測(cè)定精密吸取玉竹提取液2.0 mL,置于50 mL容量瓶中,以相應(yīng)試劑為空白,按“1.2.1”節(jié)的方法于568 nm處測(cè)定吸光度,通過(guò)回歸方程計(jì)算出玉竹提取液中氨基酸的濃度,從而計(jì)算出提取液中氨基酸的質(zhì)量及提取率。
氨基酸提取率(mg/g)=提取液中總氨基酸的質(zhì)量(mg)/玉竹粉末的質(zhì)量(g)。
1.2.4玉竹氨基酸的微波提取稱取玉竹粉末5 g,置圓底燒瓶中,按預(yù)定提取方案加入不同體積不同濃度的乙醇溶液,放入常壓微波輻射萃取儀中,分別在不同微波功率下,并在設(shè)定溫度下按規(guī)定時(shí)間進(jìn)行微波提取、過(guò)濾,合并提取液,精密吸取上述提取液適量,按“1.2.1”節(jié)的方法測(cè)定提取液中氨基酸含量,計(jì)算總氨基酸提取率。以玉竹氨基酸提取率為考察指標(biāo),分別考察料液比、提取時(shí)間、提取次數(shù)、乙醇濃度、微波功率、提取溫度等因素對(duì)玉竹氨基酸提取率的影響。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,以氨基酸提取率為考察指標(biāo),固定提取次數(shù)為3次,提取溫度為75 ℃,選擇提取時(shí)間(25、30、35 min)、微波功率(400、500、600 W)、乙醇濃度(25%、30%、50%)、料液比(1 ∶25、1 ∶30、1 ∶35,g:mL)作為考察因素,按4因素3水平進(jìn)行正交試驗(yàn)。
2結(jié)果與分析
2.1提取時(shí)間對(duì)玉竹氨基酸提取率的影響
玉竹粉末在料液比為1 g ∶20 mL,加入濃度為50%的乙醇,微波提取2次,微波功率為500 W,溫度為75 ℃的提取條件下,提取2次,每次分別提取5、15、20、25、35、40 min,由結(jié)果(圖1)可知,氨基酸提取率隨提取時(shí)間的延長(zhǎng)而增加,在提取時(shí)間達(dá)到25 min時(shí),提取率達(dá)到最高,之后提取率隨提取時(shí)間的延長(zhǎng)有所下降,其原因可能是隨著提取時(shí)間的延長(zhǎng),導(dǎo)致部分氨基酸被破壞所致。endprint
2.2提取次數(shù)對(duì)玉竹氨基酸提取率的影響
玉竹粉末在料液比為1 g ∶20 mL,加入濃度為50%乙醇,微波功率500 W,微波提取溫度75 ℃的提取條件下,微波提取1、2、3、4、5次,每次25 min,結(jié)果見(jiàn)圖2。由圖2可知,提取3次后氨基酸提取率達(dá)到總提取率的91.8%,且提取3次后繼續(xù)提取,提取率增加較小,所以確定最佳提取次數(shù)為3次。
2.3乙醇濃度對(duì)玉竹氨基酸提取率的影響
玉竹粉末在料液比1 g ∶20 mL,分別加入蒸餾水及10%、30%、50%、70%、90%的乙醇溶液,微波功率500 W,溫度 75 ℃ 的提取條件下,微波提取3次,每次25 min。結(jié)果表明,提取率開(kāi)始隨著乙醇濃度的增大而提高,在乙醇濃度為30%時(shí)氨基酸提取率達(dá)到最高值,之后隨乙醇濃度的增加提取率有所下降(圖3)。
2.4微波功率對(duì)玉竹氨基酸提取率的影響
玉竹粉末在料液比1 g ∶20 mL,加入濃度為30%的乙醇,溫度75 ℃提取條件下,微波功率分別為300、400、500、600、700 W,微波提取3次,每次25 min,過(guò)濾,合并提取液,結(jié)果表明提取率開(kāi)始隨微波功率的增大而提高,在微波功率為500 W時(shí)氨基酸提取率達(dá)到最高值,之后隨微波功率的增大提取率有所下降(圖4)。
2.5提取溫度對(duì)玉竹氨基酸提取率的影響
玉竹粉末在料液比1 g ∶20 mL,加入濃度為30%的乙醇,微波功率500 W的提取條件下,微波提取溫度分別為50、60、70、75、85 ℃,微波提取3次,每次25 min,過(guò)濾,合并提取液。圖5顯示,玉竹氨基酸提取率開(kāi)始隨提取溫度的升高而提高,在提取溫度為75 ℃時(shí)氨基酸提取率達(dá)到最高值,之后隨提取溫度的升高提取率有所下降。
2.6料液比對(duì)玉竹氨基酸提取率的影響
設(shè)定料液比(g ∶mL)分別為1 ∶5、1 ∶10、1 ∶20、1 ∶30、1 ∶40,加入濃度為30%的乙醇,微波功率500 W,提取溫度 75 ℃,微波提取3次,每次25 min,過(guò)濾,合并提取液,結(jié)果表明,玉竹氨基酸提取率開(kāi)始隨提取劑的增加而升高,在料液比達(dá)到 1 g ∶30 mL 時(shí),提取率已達(dá)到最高水平(圖6)。
2.7正交試驗(yàn)結(jié)果
2.8微波提取工藝驗(yàn)證結(jié)果
稱取5 g玉竹粉末,加入濃度為25%的乙醇,料液比為 1 g ∶30 mL,設(shè)定微波功率為600 W,提取溫度為75 ℃,提取3次,每次25min,過(guò)濾,合并提取液,測(cè)定玉竹氨基酸含量,重復(fù) 3次,結(jié)果表明,玉竹氨基酸提取率分別為24.21、23.63、24.60 mg/g,平均為24.15 mg/g。說(shuō)明優(yōu)選出的玉竹氨基酸微波提取工藝穩(wěn)定性良好。
3結(jié)論
本試驗(yàn)結(jié)果表明,玉竹氨基酸的微波提取工藝為微波功率為600 W,料液比1 g ∶30 mL,乙醇濃度25%,提取溫度為 75 ℃,提取3次,每次微波提取25 min,在該條件下,玉竹氨基酸的提取率達(dá)到了24.15 mg/g,為玉竹的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用提供了基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn):
[1]吳志新,周生海,張利華. 玉竹的栽培與加工[J]. 特種經(jīng)濟(jì)動(dòng)植物,2004,7(6):28-28.
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2.2提取次數(shù)對(duì)玉竹氨基酸提取率的影響
玉竹粉末在料液比為1 g ∶20 mL,加入濃度為50%乙醇,微波功率500 W,微波提取溫度75 ℃的提取條件下,微波提取1、2、3、4、5次,每次25 min,結(jié)果見(jiàn)圖2。由圖2可知,提取3次后氨基酸提取率達(dá)到總提取率的91.8%,且提取3次后繼續(xù)提取,提取率增加較小,所以確定最佳提取次數(shù)為3次。
2.3乙醇濃度對(duì)玉竹氨基酸提取率的影響
玉竹粉末在料液比1 g ∶20 mL,分別加入蒸餾水及10%、30%、50%、70%、90%的乙醇溶液,微波功率500 W,溫度 75 ℃ 的提取條件下,微波提取3次,每次25 min。結(jié)果表明,提取率開(kāi)始隨著乙醇濃度的增大而提高,在乙醇濃度為30%時(shí)氨基酸提取率達(dá)到最高值,之后隨乙醇濃度的增加提取率有所下降(圖3)。
2.4微波功率對(duì)玉竹氨基酸提取率的影響
玉竹粉末在料液比1 g ∶20 mL,加入濃度為30%的乙醇,溫度75 ℃提取條件下,微波功率分別為300、400、500、600、700 W,微波提取3次,每次25 min,過(guò)濾,合并提取液,結(jié)果表明提取率開(kāi)始隨微波功率的增大而提高,在微波功率為500 W時(shí)氨基酸提取率達(dá)到最高值,之后隨微波功率的增大提取率有所下降(圖4)。
2.5提取溫度對(duì)玉竹氨基酸提取率的影響
玉竹粉末在料液比1 g ∶20 mL,加入濃度為30%的乙醇,微波功率500 W的提取條件下,微波提取溫度分別為50、60、70、75、85 ℃,微波提取3次,每次25 min,過(guò)濾,合并提取液。圖5顯示,玉竹氨基酸提取率開(kāi)始隨提取溫度的升高而提高,在提取溫度為75 ℃時(shí)氨基酸提取率達(dá)到最高值,之后隨提取溫度的升高提取率有所下降。
2.6料液比對(duì)玉竹氨基酸提取率的影響
設(shè)定料液比(g ∶mL)分別為1 ∶5、1 ∶10、1 ∶20、1 ∶30、1 ∶40,加入濃度為30%的乙醇,微波功率500 W,提取溫度 75 ℃,微波提取3次,每次25 min,過(guò)濾,合并提取液,結(jié)果表明,玉竹氨基酸提取率開(kāi)始隨提取劑的增加而升高,在料液比達(dá)到 1 g ∶30 mL 時(shí),提取率已達(dá)到最高水平(圖6)。
2.7正交試驗(yàn)結(jié)果
2.8微波提取工藝驗(yàn)證結(jié)果
稱取5 g玉竹粉末,加入濃度為25%的乙醇,料液比為 1 g ∶30 mL,設(shè)定微波功率為600 W,提取溫度為75 ℃,提取3次,每次25min,過(guò)濾,合并提取液,測(cè)定玉竹氨基酸含量,重復(fù) 3次,結(jié)果表明,玉竹氨基酸提取率分別為24.21、23.63、24.60 mg/g,平均為24.15 mg/g。說(shuō)明優(yōu)選出的玉竹氨基酸微波提取工藝穩(wěn)定性良好。
3結(jié)論
本試驗(yàn)結(jié)果表明,玉竹氨基酸的微波提取工藝為微波功率為600 W,料液比1 g ∶30 mL,乙醇濃度25%,提取溫度為 75 ℃,提取3次,每次微波提取25 min,在該條件下,玉竹氨基酸的提取率達(dá)到了24.15 mg/g,為玉竹的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用提供了基礎(chǔ)。
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[8]潘興瑜,張明策,李宏偉,等. 玉竹提取物B對(duì)腫瘤的抑制作用[J]. 中國(guó)免疫學(xué)雜志,2000,16(7):376-377.
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[13]黃翠姬,劉昭明. 復(fù)合調(diào)味品調(diào)配理論探討[J]. 中國(guó)調(diào)味品,1999,16(6):5-8.
[14]朱??? 氨基酸在飼料中的應(yīng)用[J]. 氨基酸和生物資源,1995,17(1):51-52.
[15]吳繼紅,彭凱,張燕,等. 傳統(tǒng)與微波輔助工藝提取蘋果果膠品質(zhì)比較[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2009,25(9):350-353.
[16]朱曉薇,郭俊華,金和天,等. 中藥微波提取的初步研究及微波提取特點(diǎn)分析[J]. 天津中醫(yī)藥,1998(8):65-66.
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[19]梁英麗,李艷,高孟婷,等. 西歸中總氨基酸含量測(cè)定方法研究[J]. 大理學(xué)院學(xué)報(bào),2009,8(10):7-9.陳存武,姚厚軍,李艷,等. 尿素包合法富集鹽膚木油中多烯脂肪酸的條件優(yōu)化[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2014,42(6):269-270.endprint
2.2提取次數(shù)對(duì)玉竹氨基酸提取率的影響
玉竹粉末在料液比為1 g ∶20 mL,加入濃度為50%乙醇,微波功率500 W,微波提取溫度75 ℃的提取條件下,微波提取1、2、3、4、5次,每次25 min,結(jié)果見(jiàn)圖2。由圖2可知,提取3次后氨基酸提取率達(dá)到總提取率的91.8%,且提取3次后繼續(xù)提取,提取率增加較小,所以確定最佳提取次數(shù)為3次。
2.3乙醇濃度對(duì)玉竹氨基酸提取率的影響
玉竹粉末在料液比1 g ∶20 mL,分別加入蒸餾水及10%、30%、50%、70%、90%的乙醇溶液,微波功率500 W,溫度 75 ℃ 的提取條件下,微波提取3次,每次25 min。結(jié)果表明,提取率開(kāi)始隨著乙醇濃度的增大而提高,在乙醇濃度為30%時(shí)氨基酸提取率達(dá)到最高值,之后隨乙醇濃度的增加提取率有所下降(圖3)。
2.4微波功率對(duì)玉竹氨基酸提取率的影響
玉竹粉末在料液比1 g ∶20 mL,加入濃度為30%的乙醇,溫度75 ℃提取條件下,微波功率分別為300、400、500、600、700 W,微波提取3次,每次25 min,過(guò)濾,合并提取液,結(jié)果表明提取率開(kāi)始隨微波功率的增大而提高,在微波功率為500 W時(shí)氨基酸提取率達(dá)到最高值,之后隨微波功率的增大提取率有所下降(圖4)。
2.5提取溫度對(duì)玉竹氨基酸提取率的影響
玉竹粉末在料液比1 g ∶20 mL,加入濃度為30%的乙醇,微波功率500 W的提取條件下,微波提取溫度分別為50、60、70、75、85 ℃,微波提取3次,每次25 min,過(guò)濾,合并提取液。圖5顯示,玉竹氨基酸提取率開(kāi)始隨提取溫度的升高而提高,在提取溫度為75 ℃時(shí)氨基酸提取率達(dá)到最高值,之后隨提取溫度的升高提取率有所下降。
2.6料液比對(duì)玉竹氨基酸提取率的影響
設(shè)定料液比(g ∶mL)分別為1 ∶5、1 ∶10、1 ∶20、1 ∶30、1 ∶40,加入濃度為30%的乙醇,微波功率500 W,提取溫度 75 ℃,微波提取3次,每次25 min,過(guò)濾,合并提取液,結(jié)果表明,玉竹氨基酸提取率開(kāi)始隨提取劑的增加而升高,在料液比達(dá)到 1 g ∶30 mL 時(shí),提取率已達(dá)到最高水平(圖6)。
2.7正交試驗(yàn)結(jié)果
2.8微波提取工藝驗(yàn)證結(jié)果
稱取5 g玉竹粉末,加入濃度為25%的乙醇,料液比為 1 g ∶30 mL,設(shè)定微波功率為600 W,提取溫度為75 ℃,提取3次,每次25min,過(guò)濾,合并提取液,測(cè)定玉竹氨基酸含量,重復(fù) 3次,結(jié)果表明,玉竹氨基酸提取率分別為24.21、23.63、24.60 mg/g,平均為24.15 mg/g。說(shuō)明優(yōu)選出的玉竹氨基酸微波提取工藝穩(wěn)定性良好。
3結(jié)論
本試驗(yàn)結(jié)果表明,玉竹氨基酸的微波提取工藝為微波功率為600 W,料液比1 g ∶30 mL,乙醇濃度25%,提取溫度為 75 ℃,提取3次,每次微波提取25 min,在該條件下,玉竹氨基酸的提取率達(dá)到了24.15 mg/g,為玉竹的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用提供了基礎(chǔ)。
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