攪拌法提取紫花地丁中綠原酸的工藝

王麗萍　徐傳遠(yuǎn)　田亞紅等

摘要：通過單因素和正交試驗，探討攪拌法提取紫花地?。╒iola yedoensis Makin）中綠原酸的最佳工藝條件。結(jié)果表明，在攪拌轉(zhuǎn)速為2 000 r/min、粒度為80目、料液比為1∶30、提取時間為15 min時，綠原酸的提取率最高，可達(dá)1.90%。

關(guān)鍵詞：紫花地?。╒iola yedoensis Makin）；綠原酸；攪拌法；正交試驗

中圖分類號：R284.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）19-4798-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.19.036

Abstract： The single-factor test and orthogonal design were carried out to investigate the influencing factors and optimize the conditions for the extraction of chlorogenic acid from Viola yedoensis Makin by method of stirring. The results showed that when the stirring speed was 2 000 r/min， the mesh size was 80， the ratio of solid to liquid was 1∶30，and the time was 10 min， the extraction rate of chlorogenic acid was highest and reached to 1.90%.

Key words： Viola yedoensis Makin； chlorogenic acid； stirring； orthogonal test

紫花地?。╒iola yedoensis Makin）為堇萊科（Violaceae）植物，具有抑菌、消炎、抗內(nèi)毒素、調(diào)節(jié)免疫力、抗氧化、抗HIV 病毒等作用[1]。綠原酸是植物在有氧呼吸過程中形成的一種苯丙素類化合物，有較強(qiáng)的藥理活性。研究表明，它對消化系統(tǒng)、血液系統(tǒng)和生殖系統(tǒng)均有藥理作用，具有廣泛的抗菌消炎、利膽、止血及增高白血球數(shù)量的作用。同時，綠原酸具有很強(qiáng)的抗氧化性，可以應(yīng)用于化妝品中作為美白劑[2]。在食品和日用化工方面也有很高的應(yīng)用價值，是國際公認(rèn)的“植物黃金”。目前對于綠原酸的提取研究較多，近幾年主要的提取方法有微波法、超聲波法和酶法[3-5]，但對于利用攪拌法提取綠原酸的研究相對較少。本研究以來源廣泛、價格低廉的紫花地丁為原料，探討攪拌法提取綠原酸的最佳工藝，既可以解決綠原酸供應(yīng)不足的燃眉之急，也為紫花地丁的開發(fā)利用開辟一條新的途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紫花地丁采摘于河北聯(lián)合大學(xué)校園，干燥粉碎后備用；綠原酸標(biāo)準(zhǔn)品（純度﹥98%）購于國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。其他試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 主要設(shè)備

JA-2003型電子分析天平（上海上平儀器公司）；101-1AB型電熱鼓風(fēng)干燥箱（天津市泰斯特儀器有限公司）；DF-101S型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器（天津科諾儀器設(shè)備有限公司）；SHB-Ⅲ型循環(huán)水式多用真空泵（鄭州長城科貿(mào)有限公司）；RE52-99型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海亞榮生化儀器廠）；752型紫外可見分光光度計（上海光譜儀器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 綠原酸標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作 精確稱取綠原酸標(biāo)準(zhǔn)品2.0 mg，用95%乙醇溶解并定容于50 mL容量瓶中，準(zhǔn)備6只試管，并標(biāo)號，用移液管分別吸取0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mL綠原酸標(biāo)準(zhǔn)液于6個試管內(nèi)，并分別定容到10 mL，即分別將母液配制成2、4、6、8、10、12 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液。最后在328 nm處，以95%乙醇作為空白對照，用紫外分光光度計測定其吸光度。以吸光度（y）為縱坐標(biāo)，以綠原酸濃度（x）為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線（圖1）。吸光度y和綠原酸濃度x的回歸方程為y=0.060 5x+0.002 5，相關(guān)系數(shù)R2=0.999 7。

1.3.2 攪拌法提取工藝的優(yōu)化

1）單因素試驗。準(zhǔn)確稱取1.000 g粉碎的紫花地丁于容器中，加適量水通過機(jī)械攪拌法進(jìn)行綠原酸的提取，然后進(jìn)行抽濾、濃縮、干燥、測定，對照標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計算出綠原酸的含量。分別考察粒度、料液比、攪拌轉(zhuǎn)速、提取時間、提取溫度等因素對綠原酸提取率的影響。

2）正交優(yōu)化試驗。根據(jù)單因素試驗結(jié)果，選擇影響綠原酸提取率的4個主要因素進(jìn)行L9（34）正交優(yōu)化試驗，以期得到紫花地丁綠原酸提取的最佳工藝條件。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果

2.1.1 粒度對綠原酸提取率的影響 分別稱取40、60、80、100、120目的紫花地丁粉碎樣品1.000 g于容器中，在料液比為1∶20、溫度為50 ℃的條件下，調(diào)節(jié)磁力攪拌器轉(zhuǎn)速為1 200 r/min，提取20 min，計算綠原酸提取率，考察粉碎粒度對綠原酸提取效果的影響，結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，綠原酸提取率隨紫花地丁粒度的減小先升高后降低。這是因為粒度小，表面積增加，有利于提取液的滲透，使綠原酸利于溶出，但過小的粒度易造成原料表面吸附現(xiàn)象嚴(yán)重，反而使綠原酸溶出效果下降，同時過小的粒度使得溶出過程中有大量黏液汁雜質(zhì)溶出，體系黏度增加，不僅難以過濾，增加操作難度與操作時間，而且不可避免地使有效成分也有所損失，故適宜的粒度為80目。

2.1.2 料液比對綠原酸提取率的影響 稱取80目的紫花地丁原料1.000 g，分別調(diào)節(jié)料液比為1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶35（m/V，g∶mL，下同），在50 ℃、磁力攪拌器轉(zhuǎn)速為1 200 r/min的條件下提取20 min，計算綠原酸提取率，考察不同料液比對綠原酸提取效果的影響，結(jié)果如圖3所示。由圖3可以看出，綠原酸的提取率隨著提取液比例的增加而增大。這是因為隨著提取液比例的增加，溶劑與原料充分接觸，二者的傳質(zhì)作用增強(qiáng)，綠原酸提取率增大。但是當(dāng)料液比大于1∶25后，綠原酸提取率變化不大，而且隨著提取液比例的增大，給后續(xù)處理帶來困難，同時又浪費了溶劑，增加了生產(chǎn)成本。因此選擇料液比為1∶25。

2.1.3 攪拌轉(zhuǎn)速對綠原酸提取率的影響 稱取80目的紫花地丁原料1.000 g，在料液比為1∶25、溫度為 50 ℃的條件下，分別調(diào)節(jié)磁力攪拌器轉(zhuǎn)速為400、800、1 200、1 600、2 000、2 400 r/min，提取20 min，計算綠原酸提取率，考察攪拌轉(zhuǎn)速對綠原酸提取效果的影響，結(jié)果如圖4所示。由于機(jī)械攪拌具有破碎植物細(xì)胞壁的作用，隨著攪拌轉(zhuǎn)速的增加，綠原酸提取率呈上升趨勢，表明細(xì)胞破碎后大量物質(zhì)溶出，但當(dāng)攪拌轉(zhuǎn)速增加到一定程度，提取率增加緩慢，為節(jié)省能耗，選擇攪拌轉(zhuǎn)速為1 600 r/min。

2.1.4 提取時間對綠原酸提取率的影響 稱取80目的紫花地丁原料1.000 g，在料液比為1∶25、提取溫度50 ℃的條件下，調(diào)節(jié)磁力攪拌器轉(zhuǎn)速為1 200 r/min，分別提取5、10、15、20、25、30 min，計算綠原酸提取率，考察提取時間對綠原酸提取效果的影響，結(jié)果如圖5所示。由圖5可以看出，當(dāng)提取時間小于20 min，綠原酸提取率隨提取時間的延長而增大；超過20 min后隨著時間的延長，綠原酸的提取率有下降趨勢。這可能是因為提取時間過短時，紫花地丁中的綠原酸未能充分溶出，故提取率較低；而提取時間過長，提取物中的雜質(zhì)可能會增加，而這些雜質(zhì)會吸附部分綠原酸，造成綠原酸損失，使得提取率降低。為了節(jié)約時間，選擇適宜的提取時間為20 min。

2.1.5 提取溫度對綠原酸提取率的影響 稱取80目的紫花地丁原料1.000 g，在料液比為1∶25的條件下，調(diào)節(jié)磁力攪拌器轉(zhuǎn)速為1 200 r/min，分別在30、40、50、60、70、80 ℃下提取15 min，計算綠原酸提取率，考察提取溫度對綠原酸提取效果的影響，結(jié)果如圖6所示。由圖6可以看出，在較低的溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，分子的熱運(yùn)動加劇，紫花地丁與乙醇溶劑傳質(zhì)速率增大，有利于綠原酸的浸出。但綠原酸為熱敏性物質(zhì)，不穩(wěn)定，當(dāng)溫度過高時會造成綠原酸的分解，使其有效成分被破壞失活，并引起溶劑揮發(fā)損失，使綠原酸的提取率降低。為了保持綠原酸活性，選擇提取溫度60 ℃較為合適。

2.2 正交優(yōu)化試驗結(jié)果

2.2.1 正交因素與水平 根據(jù)單因素試驗結(jié)果，考慮到綠原酸的穩(wěn)定性問題，在提取時設(shè)定溫度為60 ℃，選取粒度、料液比、攪拌轉(zhuǎn)速、提取時間4個因素設(shè)計L9（34）正交試驗，正交試驗因素與水平見表1。

2.2.2 正交試驗設(shè)計與結(jié)果 正交試驗設(shè)計及結(jié)果見表2。由表2極差分析可知，對綠原酸提取效果影響的主次順序為攪拌轉(zhuǎn)速、粒度、料液比、提取時間，最佳工藝條件為A2B3C3D1，即粒度為80目，料液比為1∶30，攪拌轉(zhuǎn)速為2 000 r/min，提取時間為15 min。在此條件下進(jìn)行驗證試驗，得到綠原酸的提取率為1.90%，表明此正交試驗得出的最優(yōu)組合是符合實際的。同時對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，把影響較小的2個因素料液比和提取時間列為誤差所在項，結(jié)果（表3）顯示，攪拌轉(zhuǎn)速和粒度對綠原酸提取率的影響均達(dá)顯著水平，料液比和提取時間的影響較小。因此，采用攪拌法提取紫花地丁中的綠原酸時，應(yīng)嚴(yán)格控制攪拌轉(zhuǎn)速和粒度，而料液比可以適當(dāng)減小，提取時間可以適當(dāng)縮短，以最大程度地減少生產(chǎn)成本和縮短生產(chǎn)周期。

3 結(jié)論

在研究攪拌法提取紫花地丁中綠原酸的試驗過程中發(fā)現(xiàn)，綠原酸的提取率會隨著粒度、料液比、攪拌轉(zhuǎn)速、提取時間、提取溫度的改變而發(fā)生變化，通過正交優(yōu)化試驗得到的最優(yōu)提取條件為攪拌轉(zhuǎn)速2 000 r/min、粒度80目、料液比1∶30、提取時間15 min，在此工藝條件下，綠原酸的提取率可以達(dá)到1.90%，而且此最佳工藝中時間也相對較短，可以減少綠原酸的損失。通過以上研究工作，摸索了一條切實可行的紫花地丁中綠原酸成分的提取工藝，旨在為進(jìn)一步開發(fā)利用紫花地丁資源、拓展其應(yīng)用范圍及闡明其藥理作用提供一定的理論依據(jù)。

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