柳蒿芽中黄酮类物质的提取与纯化研究

柳蒿芽中黄酮类物质的提取与纯化研究

食品科学与工程013班 赵媛媛 指导教师 王文侠 张慧君

摘 要:本文以柳蒿芽为原料,进行了柳蒿芽中黄酮类物质的提取与纯化研究。通过单因素实验

及正交实验确定提取柳蒿芽中黄酮类化合物的最优条件为8 h、85~90℃、固液比1∶60、85%乙醇。

采用静态吸附法,从8种吸附树脂中筛选出一种吸附性能较理想的大孔吸附树脂,并对此进行了pH

与温度对吸附量影响实验,得出最佳树脂吸附黄酮物质的条件为温度40℃、pH为5、时间3 h。采用

动态吸附法确定了树脂吸附纯化柳蒿芽中黄酮类物质的工艺条件为:采用AB-8吸附树脂,上液量约为

100~150 mL,样液浓度约为1%,洗脱液浓度为70%,流速1 mL/min。

关键词:柳蒿芽;黄酮;提取;大孔树脂;吸附

1 前言

黄酮类化合物作为一类重要的天然抗氧化剂,具有显著的抗氧化性能,清除自由基的能力、抗衰老及对老年病的防治功效。黄酮类化合物还是优良的活性氧清除剂和脂质抗氧化剂。黄酮类化合物在自然界分布广泛,属植物次级代谢物,另一组存在于蔬菜、水果、花和谷物中的天然色素,因多呈黄色,而称生物类黄酮。生物类黄酮具有多种生物活性,可配合维生素C在临床上使用。近年来随着研究方法和技术的不断提高,掀起了生物类黄酮的研究、开发、利用的热潮,其在医药、食品领域的应用具有广阔的前景。但目前对柳蒿芽中黄酮类化合物的提取的报道还很少,因此,我们开始了从柳蒿芽中提取黄酮类物质的研究[1-6]。

2 材料与方法

2.1 实验材料与仪器

2.1.1 实验材料与试剂

材料:本物料为柳蒿芽干物料,经捣碎机捣成粉末,储存于瓶中。

试剂:卢丁(Rutinum)对照品 、S-8、NKA、AB-8、X-5、D301、D2960、D4020、D3520树脂(天津南开和成科技有限公司) 其它药品均为分析纯。

2.1.2 实验仪器与设备

722分光光度计、回转式恒温调速摇瓶柜、数显pH计、恒温水浴震荡器、旋转蒸发器、循环水式真空泵。

2.2 检测方法

2.2.1 柳蒿芽中黄酮含量测定 见文献[2]。

2.2.2 蛋白质(微量凯氏定氮法) 见文献[7]。

2.2.3 脂肪(索氏提取法) 见文献[7]。

1

2.2.4 还原糖(3,5-二硝基水杨酸DNS比色法) 见文献[7]。2.3 实验方法

2.3.1 工艺流程

物料→破碎→过筛→乙醇回流提取→过滤黄酮粗提液→减压浓缩回收乙醇→黄酮浸膏→稀释→上树脂柱→洗脱→黄酮精制液→干燥→成品。

2.3.2 柳蒿芽中黄酮提取工艺的研究

(1)单因素实验

由于提取过程中不同条件的影响,最后确定6种条件进行单因素确定实验。

(2)优化实验

由于在捣碎物料时出现多种物料状态,故进行实验的进一步优化。

(3)正交实验(4因素3水平)

选取4种对提取工艺影响较大的条件进行正交实验。

2.3.3 柳蒿芽中黄酮类化合物吸附纯化的研究

(1)吸附材料的准备

①树脂的预处理与再生

在吸附树脂生产过程中一般均采用工业级材料,产品没经过进一步净化处理,因此吸附树脂内往往残留少量单体,致孔剂和其他有机杂质,在产品储备期间为防止细菌、霉菌的生长有时加入碱等防腐剂。因此树脂在使用之前必须进行预处理,以除去制备和储存中引入的杂质。

②料液的制备

在提取工艺最优条件下(8 h、85~90℃、1∶60固液比、85%乙醇)制备柳蒿芽提取物,经高压旋转蒸发浓缩回收乙醇,得少量浸膏,用温蒸馏水溶解浸膏,用阿贝折光仪测定,配制出1%浓度的料液,待用。

(2)吸附树脂的选择

①实验部分

称取经过预处理并干燥的8种大孔吸附树脂各2 g,充分水合后置于250 mL具塞锥形瓶中,分别向瓶中加入20 mL样液(浸膏用蒸馏水调成1%的溶液)在水浴振荡器中以一定速度进行振荡吸附24 h,测定平衡后溶液的吸光度,除去黄酮样液,加入85%的乙醇水溶液在相同条件下进行振荡解吸,分别用公式计算各树脂的静态吸附率和解吸率,从而选取吸附与解吸效果综合考虑最好的树脂。

②计算

E%=C0−CEA−AE×100%=0×100% C0A0

CXAX×100%=×100% C0−CeA0−AeD%=

其中,E——吸附率(%);D——解吸率(%);A0——吸附前溶液吸光度;Ae——吸附平衡2

后溶液吸光度;C0——吸附前溶液浓度(mg/mL);Ce——吸附平衡后溶液浓度(mg/mL);Cx——解吸液浓度(mg/mL)。

(3)静态吸附等温曲线

取9个250 mL锥行瓶,分别精确称取2 g AB-8树脂颗粒放入其中,再加入20 mL配制好的样液2.3.2,放入25 ℃水浴摇床上振荡,并开始计时。分别在15,30,45,60,90,120,180,240,300 min时取出1瓶进行黄酮含量比色测定。

(4)pH对吸附量的影响

黄酮类化合物为酚性成分,属多环多元酚类,由于含苯并γ-吡酮而形成β-烯醇酮结构,这种烯醇酮结构所表现的特性是黄酮分子中的酚羟基的弱酸性。因此pH对其存在的分子形态有一定的影响,在弱酸性条件下易以分子状态存在,在碱性条件下易以氧盐状态存在。吸附树脂对不同形态分子的吸附能力应该是有差异的。所以考察了溶液pH对吸附情况的影响,以便在后续的研究中选取适宜的pH条件。

①不同pH提取物溶液的配制

取配制好的样液,pH计测定该提取物溶液pH值为5.43,取上述溶液100 mL共5份,分别用磷酸和碱液调pH至2.98,3.92,5.03,6.04,7.01静置待用。

②不同pH条件下的吸附

静态吸附:将处理备用的树脂风干,各取20 mLpH为2.98,3.92,5.03,6.04,7.01的样液,2 g树脂于锥形瓶中,开始计时,并不断振荡,试验温度25 ℃左右。吸附3 h时,用移液管分别从各个锥形瓶中移取2 mL经树脂吸附后的溶液于25 mL比色管中以被处理检测。

③吸附前、后溶液中黄酮含量测定

分别在上述比色管中,加入85%乙醇溶液2.5 mL再加人5%的亚硝酸钠溶液0.75 mL摇匀放置5 min。精确加入10%的硝酸铝溶液0.75 mL,摇匀放5 min,再精确加入1 mol/L的氢氧化钠溶液10 mL,用85% 的乙醇溶液定容,于510 nm波长下比色。注意:吸附液空白试剂用2 mL蒸馏水。

(5)温度对吸附量的影响

不同吸附树脂对黄酮的吸附热力学有可能不同,研究温度对吸附的影响对进一步阐明树脂吸附作用机理具有非常重要的意义,为此研究吸附树脂对黄酮吸附时,温度对吸附的影响。

取己经处理好的AB-8树脂各取2 g放入4个250 mL锥形瓶内,然后加入20 mL的样液见2.3.3,将锥形瓶放入恒温水浴锅,各25,30,40,50℃并开始计时,吸附3 h,用移液管分别取清液2 mL于小瓶中以被分析检测。

(6)流速对动态吸附的影响

按照2.3.3中的条件处理吸附材料,蒸馏水洗净备用,湿法装柱(2.6 cm×15 cm)。将配制好的样液直接连续上柱,流速分别为0.27,0.52,0.68,1.0 mL/min,每管收集液体为3 mL,上样体积为100~150 mL,比色测定各管吸光度。

(7)乙醇浓度对动态解吸的影响

按照2.3.3中的条件处理吸附材料,蒸馏水洗净备用,湿法装柱(2.6 cm×15 cm)。将配制好的样液直接上柱,流速为1.0 mL/min,每管收集液体为3 mL,上样体积为100~50 mL,比色测

3

定各管吸光度。

3 结果与讨论

3.1 提取工艺

3.1.1 单因素实验

由图3-1数据得出6种提取工艺条件的最优条件(A3,B3,C3,D1,E3,F3),其中物料比因为所加乙醇溶液体积不同,应在原始数据上加以处理,所以得出1∶60物料比为最佳条件。还要注意的是实验中每一组实验材料的情况要完全相同,即同一次磨出的同一批物料。而且,尽量缩短每一个实验之间的时间间隔,以确保其平行可比性。

3.1.2 优化实验

表3-1 实验的进一步优化 (mg/mL)

物料

黄酮含量 絮状物 2.529 茎颗粒 2.39 筛上2.937筛下60目 3.239

根据表3-2数据发现物料的这几种状态均含有多量的黄酮物质,故选择经捣碎机全部过60目的处理物料的方法。

3.1.3 正交实验

表3-2 正交优化实验

H T 固液比乙醇浓度 黄酮含量(mg/ mL)

2.324

1.927

1.908

2.55

2.644

2.842

2.352

2.993

2.824

1 1 1 1 1 2 1 2 2 2 3 1 3 3 3 4 2 1 2 3 5 2 2 3 1 6 2 3 1 2 7 3 1 3 2 8 3 2 1 3 9 3 3 2 1 k1 2.053 2.409 2.720 2.597 2.434 2.434 2.373 k2 2.679

4

k3 2.723 2.531 2.301 2.484

R 0.67 0.122 0.418 0.224

较好水平

因素主次 A3 B3 C3 2 D1 3 1 4

由表3-2实验结果可以做出因素对实验指标影响的主次顺序,选出最优的处理组合。根据极差R得出影响柳蒿芽提取黄酮的综合指标因素的主次为:A(回流时间),C(固液比),D(乙醇浓度),B(回流温度)。从表中可以看出实验方案的最佳组合是:A3B2C1D3,即回流时间8 h,回流温度85~90 ℃,固液比1∶60,85%乙醇。

3.2 吸附纯化的研究

3.2.1 树脂的选择

表3-3 静态吸附与解吸

树脂名称 吸附率(%)解吸率(%)总体效果 因素次序

8

6

7

5

4

1

3

2 D2960 87.27 15.41 13.45 D4020 57.04 46.68 26.63 S-8 97.56 15.9 15.51 D3520 49.91 69.53 34.7 NKA 63.63 57.3 36.46 AB-8 60.65 96.88 58.76 X-5 62.18 61.6 38.3 D301 67.06 68.78 46.12 由各种树脂的吸附率与解吸率综合考虑,得到结果AB-8在2方面均表现出良好的效果,故选取AB-8进行以下各项研究。

3.2.2 静态吸附等温曲线

根据吸附一定时间后溶液中黄酮的浓度,计算每一次取样时树脂对黄酮的吸附量,获得静态吸附量随时间的变化曲线,如图3-2所示。

由静态吸附曲线看出,AB-8树脂达到吸附平衡后对黄酮还有所吸附,但是变化都非常小,可以认为各种树脂在3 h时已经吸附平衡。

3.2.3 pH对吸附量的影响

吸附前,提取物溶液中银杏黄酮的浓度见表3-4。

表3-4 pH对静态吸附的影响 5

项 目 pH 吸光度

吸附量(mg/ mL) 1 2 3 4 5 2.98 3.92 5.03 6.04 7.01 1.742 1.897 1.953 1.929 1.903 17.39 18.85 19.38 19.15 18.91

根据测定结果,代回标准曲线方程,计算出吸附量。由表3-4可以看出,在不同pH条件下,吸附溶液中黄酮的浓度不一样,但是pH=3的溶液中黄酮浓度小得多,这说明酸度太高时,可能有些黄酮从溶液中沉淀出来,使溶液中黄酮含量降低。随着pH增加,吸附量也增大,在pH=5附近有一最大值,而在pH=5后,其吸附量又逐渐下降,因为在碱性溶液下,样液出现絮状物,溶液成氧盐分子状态。

3.2.4 温度对吸附量的影响

根据所测定的溶液中黄酮浓度,计算吸附3 h时,树脂吸附黄酮的量,绘制吸附量随温度的变化曲线,如图3-3所示。结果发现,在所研究的温度范围内,AB-8吸附树脂对黄酮的吸附量都随温度升高而增加。一般气体在固体上的吸附是放热的,但在溶液吸附中,吸附比较复杂,温度升高,吸附质的吸附和解吸速度虽然都加快,但吸附过程的总嫡变并不一定是负值,所以有时是吸热过程。在25~50℃范围内,吸附树脂对黄酮的吸附量随温度升高而增加,而且在温度不是很高的情况下,树脂结构稳定,这说明在此温度范围内黄酮被吸附的速度大于被解吸的速度,也就说明黄酮在吸附树脂上的吸附过程都应是一个吸热过程。

3.2.5 流速对动态吸附的影响

根据测定各管比色结果获得动态吸附曲线见图3-4。

6

由图3-4得知,流速越慢越对树脂的吸附影响不大,但是流速过慢工作效率就会大大下降,考虑到工作效率,故采用1 mL/min流速做为最佳流速。

3.2.6 乙醇浓度对动态解吸的影响

根据测定各管比色结果获得动态解吸曲线见图3-5。

由图3-5得,用浓度为70%乙醇解吸效果最好,数据所呈现的曲线出峰快,无明显拖尾,且得到产物纯度最高,可较好达到精制柳蒿芽总黄酮的目的。

4 结论

(1)利用单因素与正交优化的方法研究了柳蒿芽的各种提取工艺条件,结果表明:影响柳蒿芽提取黄酮的综合指标因素的主次顺序为:A(回流时间),C(固液比),D(乙醇浓度),B(回流温度),实验方案的最佳组合是:A3B2C1D3,即回流时间8 h,回流温度85~90℃,固液比1:60,85%乙醇。

(2) 实验结果表明最适吸附温度为50℃,物料pH为5,物料流速为1 mL/min,以70%乙醇洗脱树脂。

7

参考文献

[1] 庄玲华.银杏黄酮苷在吸附树脂上的吸附、解吸行为研究.四川大学硕士学位论文,2003.

[2] 张桂,畅天狮,刘俊果,等.从芹菜中提取黄酮类物质的研究.食品科学,2002,23(8):121-125.

[3] 隋焕平,夏薇,张玉梅.芹菜提取物中总黄酮含量测定.中国公共卫生,2001,17(4):332-333.

[4] 唐宇,赵钢,任建川.荞麦中总黄酮和卢丁含量的变化.植物生理学通讯,1989(1):33.

[5] 程亚倩,陶月良,张锋,等.双波长吸光光度法测定植物中黄酮含量.理化检验-化学分册,2002,38(1):21-22.

[6] 刘锡建.沙棘叶中不皂化物和黄酮类化合物的提取分离和分析。北京化工大学学位论文.

[7] 食品分析.北京:轻工业出版社.

Study on The Extration and Purification of Flavones

from Liuhaoya

Abstract:This article take Liuhaoya as a raw material, carried on in Liuhaoya yellow ketones matter withdrawing with to purify the research. Through the single factor experiment and the orthogonal experiment determined withdraws in Liuhaoya the flavonoid most superior condition is 8 h,85~90 ℃, the solid fluid compares 1: 60 th, 85% ethyl alcohol. Uses the static adsorption law, screens one kind of adsorption performance ideal pocket adsorption resin from 8 kind of adsorptions resins,regarding this and has carried on pH and the temperature to the adsorptive capacity influence experiment, obtains the best resin adsorption flavanone matter the condition for the temperature 40 ℃,pH is 5, time 3 hours. Used the dynamic adsorption law to determine the resin adsorption purified in Liuhaoya the yellow ketones matter craft condition is: Uses the AB-8 adsorption resin,On the liquid volume is 100~150 mL approximately,The type fluid density is 1% approximately, elutes the fluid density is 70%,Speed of flow 1 mL/min.

Key words:Liuhaoya;flavone; Pocket resin; adsorption;extration

8

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柳蒿芽中黄酮类物质的提取与纯化研究

食品科学与工程013班 赵媛媛 指导教师 王文侠 张慧君

摘 要:本文以柳蒿芽为原料,进行了柳蒿芽中黄酮类物质的提取与纯化研究。通过单因素实验

及正交实验确定提取柳蒿芽中黄酮类化合物的最优条件为8 h、85~90℃、固液比1∶60、85%乙醇。

采用静态吸附法,从8种吸附树脂中筛选出一种吸附性能较理想的大孔吸附树脂,并对此进行了pH

与温度对吸附量影响实验,得出最佳树脂吸附黄酮物质的条件为温度40℃、pH为5、时间3 h。采用

动态吸附法确定了树脂吸附纯化柳蒿芽中黄酮类物质的工艺条件为:采用AB-8吸附树脂,上液量约为

100~150 mL,样液浓度约为1%,洗脱液浓度为70%,流速1 mL/min。

关键词:柳蒿芽;黄酮;提取;大孔树脂;吸附

1 前言

黄酮类化合物作为一类重要的天然抗氧化剂,具有显著的抗氧化性能,清除自由基的能力、抗衰老及对老年病的防治功效。黄酮类化合物还是优良的活性氧清除剂和脂质抗氧化剂。黄酮类化合物在自然界分布广泛,属植物次级代谢物,另一组存在于蔬菜、水果、花和谷物中的天然色素,因多呈黄色,而称生物类黄酮。生物类黄酮具有多种生物活性,可配合维生素C在临床上使用。近年来随着研究方法和技术的不断提高,掀起了生物类黄酮的研究、开发、利用的热潮,其在医药、食品领域的应用具有广阔的前景。但目前对柳蒿芽中黄酮类化合物的提取的报道还很少,因此,我们开始了从柳蒿芽中提取黄酮类物质的研究[1-6]。

2 材料与方法

2.1 实验材料与仪器

2.1.1 实验材料与试剂

材料:本物料为柳蒿芽干物料,经捣碎机捣成粉末,储存于瓶中。

试剂:卢丁(Rutinum)对照品 、S-8、NKA、AB-8、X-5、D301、D2960、D4020、D3520树脂(天津南开和成科技有限公司) 其它药品均为分析纯。

2.1.2 实验仪器与设备

722分光光度计、回转式恒温调速摇瓶柜、数显pH计、恒温水浴震荡器、旋转蒸发器、循环水式真空泵。

2.2 检测方法

2.2.1 柳蒿芽中黄酮含量测定 见文献[2]。

2.2.2 蛋白质(微量凯氏定氮法) 见文献[7]。

2.2.3 脂肪(索氏提取法) 见文献[7]。

1

2.2.4 还原糖(3,5-二硝基水杨酸DNS比色法) 见文献[7]。2.3 实验方法

2.3.1 工艺流程

物料→破碎→过筛→乙醇回流提取→过滤黄酮粗提液→减压浓缩回收乙醇→黄酮浸膏→稀释→上树脂柱→洗脱→黄酮精制液→干燥→成品。

2.3.2 柳蒿芽中黄酮提取工艺的研究

(1)单因素实验

由于提取过程中不同条件的影响,最后确定6种条件进行单因素确定实验。

(2)优化实验

由于在捣碎物料时出现多种物料状态,故进行实验的进一步优化。

(3)正交实验(4因素3水平)

选取4种对提取工艺影响较大的条件进行正交实验。

2.3.3 柳蒿芽中黄酮类化合物吸附纯化的研究

(1)吸附材料的准备

①树脂的预处理与再生

在吸附树脂生产过程中一般均采用工业级材料,产品没经过进一步净化处理,因此吸附树脂内往往残留少量单体,致孔剂和其他有机杂质,在产品储备期间为防止细菌、霉菌的生长有时加入碱等防腐剂。因此树脂在使用之前必须进行预处理,以除去制备和储存中引入的杂质。

②料液的制备

在提取工艺最优条件下(8 h、85~90℃、1∶60固液比、85%乙醇)制备柳蒿芽提取物,经高压旋转蒸发浓缩回收乙醇,得少量浸膏,用温蒸馏水溶解浸膏,用阿贝折光仪测定,配制出1%浓度的料液,待用。

(2)吸附树脂的选择

①实验部分

称取经过预处理并干燥的8种大孔吸附树脂各2 g,充分水合后置于250 mL具塞锥形瓶中,分别向瓶中加入20 mL样液(浸膏用蒸馏水调成1%的溶液)在水浴振荡器中以一定速度进行振荡吸附24 h,测定平衡后溶液的吸光度,除去黄酮样液,加入85%的乙醇水溶液在相同条件下进行振荡解吸,分别用公式计算各树脂的静态吸附率和解吸率,从而选取吸附与解吸效果综合考虑最好的树脂。

②计算

E%=C0−CEA−AE×100%=0×100% C0A0

CXAX×100%=×100% C0−CeA0−AeD%=

其中,E——吸附率(%);D——解吸率(%);A0——吸附前溶液吸光度;Ae——吸附平衡2

后溶液吸光度;C0——吸附前溶液浓度(mg/mL);Ce——吸附平衡后溶液浓度(mg/mL);Cx——解吸液浓度(mg/mL)。

(3)静态吸附等温曲线

取9个250 mL锥行瓶,分别精确称取2 g AB-8树脂颗粒放入其中,再加入20 mL配制好的样液2.3.2,放入25 ℃水浴摇床上振荡,并开始计时。分别在15,30,45,60,90,120,180,240,300 min时取出1瓶进行黄酮含量比色测定。

(4)pH对吸附量的影响

黄酮类化合物为酚性成分,属多环多元酚类,由于含苯并γ-吡酮而形成β-烯醇酮结构,这种烯醇酮结构所表现的特性是黄酮分子中的酚羟基的弱酸性。因此pH对其存在的分子形态有一定的影响,在弱酸性条件下易以分子状态存在,在碱性条件下易以氧盐状态存在。吸附树脂对不同形态分子的吸附能力应该是有差异的。所以考察了溶液pH对吸附情况的影响,以便在后续的研究中选取适宜的pH条件。

①不同pH提取物溶液的配制

取配制好的样液,pH计测定该提取物溶液pH值为5.43,取上述溶液100 mL共5份,分别用磷酸和碱液调pH至2.98,3.92,5.03,6.04,7.01静置待用。

②不同pH条件下的吸附

静态吸附:将处理备用的树脂风干,各取20 mLpH为2.98,3.92,5.03,6.04,7.01的样液,2 g树脂于锥形瓶中,开始计时,并不断振荡,试验温度25 ℃左右。吸附3 h时,用移液管分别从各个锥形瓶中移取2 mL经树脂吸附后的溶液于25 mL比色管中以被处理检测。

③吸附前、后溶液中黄酮含量测定

分别在上述比色管中,加入85%乙醇溶液2.5 mL再加人5%的亚硝酸钠溶液0.75 mL摇匀放置5 min。精确加入10%的硝酸铝溶液0.75 mL,摇匀放5 min,再精确加入1 mol/L的氢氧化钠溶液10 mL,用85% 的乙醇溶液定容,于510 nm波长下比色。注意:吸附液空白试剂用2 mL蒸馏水。

(5)温度对吸附量的影响

不同吸附树脂对黄酮的吸附热力学有可能不同,研究温度对吸附的影响对进一步阐明树脂吸附作用机理具有非常重要的意义,为此研究吸附树脂对黄酮吸附时,温度对吸附的影响。

取己经处理好的AB-8树脂各取2 g放入4个250 mL锥形瓶内,然后加入20 mL的样液见2.3.3,将锥形瓶放入恒温水浴锅,各25,30,40,50℃并开始计时,吸附3 h,用移液管分别取清液2 mL于小瓶中以被分析检测。

(6)流速对动态吸附的影响

按照2.3.3中的条件处理吸附材料,蒸馏水洗净备用,湿法装柱(2.6 cm×15 cm)。将配制好的样液直接连续上柱,流速分别为0.27,0.52,0.68,1.0 mL/min,每管收集液体为3 mL,上样体积为100~150 mL,比色测定各管吸光度。

(7)乙醇浓度对动态解吸的影响

按照2.3.3中的条件处理吸附材料,蒸馏水洗净备用,湿法装柱(2.6 cm×15 cm)。将配制好的样液直接上柱,流速为1.0 mL/min,每管收集液体为3 mL,上样体积为100~50 mL,比色测

3

定各管吸光度。

3 结果与讨论

3.1 提取工艺

3.1.1 单因素实验

由图3-1数据得出6种提取工艺条件的最优条件(A3,B3,C3,D1,E3,F3),其中物料比因为所加乙醇溶液体积不同,应在原始数据上加以处理,所以得出1∶60物料比为最佳条件。还要注意的是实验中每一组实验材料的情况要完全相同,即同一次磨出的同一批物料。而且,尽量缩短每一个实验之间的时间间隔,以确保其平行可比性。

3.1.2 优化实验

表3-1 实验的进一步优化 (mg/mL)

物料

黄酮含量 絮状物 2.529 茎颗粒 2.39 筛上2.937筛下60目 3.239

根据表3-2数据发现物料的这几种状态均含有多量的黄酮物质,故选择经捣碎机全部过60目的处理物料的方法。

3.1.3 正交实验

表3-2 正交优化实验

H T 固液比乙醇浓度 黄酮含量(mg/ mL)

2.324

1.927

1.908

2.55

2.644

2.842

2.352

2.993

2.824

1 1 1 1 1 2 1 2 2 2 3 1 3 3 3 4 2 1 2 3 5 2 2 3 1 6 2 3 1 2 7 3 1 3 2 8 3 2 1 3 9 3 3 2 1 k1 2.053 2.409 2.720 2.597 2.434 2.434 2.373 k2 2.679

4

k3 2.723 2.531 2.301 2.484

R 0.67 0.122 0.418 0.224

较好水平

因素主次 A3 B3 C3 2 D1 3 1 4

由表3-2实验结果可以做出因素对实验指标影响的主次顺序,选出最优的处理组合。根据极差R得出影响柳蒿芽提取黄酮的综合指标因素的主次为:A(回流时间),C(固液比),D(乙醇浓度),B(回流温度)。从表中可以看出实验方案的最佳组合是:A3B2C1D3,即回流时间8 h,回流温度85~90 ℃,固液比1∶60,85%乙醇。

3.2 吸附纯化的研究

3.2.1 树脂的选择

表3-3 静态吸附与解吸

树脂名称 吸附率(%)解吸率(%)总体效果 因素次序

8

6

7

5

4

1

3

2 D2960 87.27 15.41 13.45 D4020 57.04 46.68 26.63 S-8 97.56 15.9 15.51 D3520 49.91 69.53 34.7 NKA 63.63 57.3 36.46 AB-8 60.65 96.88 58.76 X-5 62.18 61.6 38.3 D301 67.06 68.78 46.12 由各种树脂的吸附率与解吸率综合考虑,得到结果AB-8在2方面均表现出良好的效果,故选取AB-8进行以下各项研究。

3.2.2 静态吸附等温曲线

根据吸附一定时间后溶液中黄酮的浓度,计算每一次取样时树脂对黄酮的吸附量,获得静态吸附量随时间的变化曲线,如图3-2所示。

由静态吸附曲线看出,AB-8树脂达到吸附平衡后对黄酮还有所吸附,但是变化都非常小,可以认为各种树脂在3 h时已经吸附平衡。

3.2.3 pH对吸附量的影响

吸附前,提取物溶液中银杏黄酮的浓度见表3-4。

表3-4 pH对静态吸附的影响 5

项 目 pH 吸光度

吸附量(mg/ mL) 1 2 3 4 5 2.98 3.92 5.03 6.04 7.01 1.742 1.897 1.953 1.929 1.903 17.39 18.85 19.38 19.15 18.91

根据测定结果,代回标准曲线方程,计算出吸附量。由表3-4可以看出,在不同pH条件下,吸附溶液中黄酮的浓度不一样,但是pH=3的溶液中黄酮浓度小得多,这说明酸度太高时,可能有些黄酮从溶液中沉淀出来,使溶液中黄酮含量降低。随着pH增加,吸附量也增大,在pH=5附近有一最大值,而在pH=5后,其吸附量又逐渐下降,因为在碱性溶液下,样液出现絮状物,溶液成氧盐分子状态。

3.2.4 温度对吸附量的影响

根据所测定的溶液中黄酮浓度,计算吸附3 h时,树脂吸附黄酮的量,绘制吸附量随温度的变化曲线,如图3-3所示。结果发现,在所研究的温度范围内,AB-8吸附树脂对黄酮的吸附量都随温度升高而增加。一般气体在固体上的吸附是放热的,但在溶液吸附中,吸附比较复杂,温度升高,吸附质的吸附和解吸速度虽然都加快,但吸附过程的总嫡变并不一定是负值,所以有时是吸热过程。在25~50℃范围内,吸附树脂对黄酮的吸附量随温度升高而增加,而且在温度不是很高的情况下,树脂结构稳定,这说明在此温度范围内黄酮被吸附的速度大于被解吸的速度,也就说明黄酮在吸附树脂上的吸附过程都应是一个吸热过程。

3.2.5 流速对动态吸附的影响

根据测定各管比色结果获得动态吸附曲线见图3-4。

6

由图3-4得知,流速越慢越对树脂的吸附影响不大,但是流速过慢工作效率就会大大下降,考虑到工作效率,故采用1 mL/min流速做为最佳流速。

3.2.6 乙醇浓度对动态解吸的影响

根据测定各管比色结果获得动态解吸曲线见图3-5。

由图3-5得,用浓度为70%乙醇解吸效果最好,数据所呈现的曲线出峰快,无明显拖尾,且得到产物纯度最高,可较好达到精制柳蒿芽总黄酮的目的。

4 结论

(1)利用单因素与正交优化的方法研究了柳蒿芽的各种提取工艺条件,结果表明:影响柳蒿芽提取黄酮的综合指标因素的主次顺序为:A(回流时间),C(固液比),D(乙醇浓度),B(回流温度),实验方案的最佳组合是:A3B2C1D3,即回流时间8 h,回流温度85~90℃,固液比1:60,85%乙醇。

(2) 实验结果表明最适吸附温度为50℃,物料pH为5,物料流速为1 mL/min,以70%乙醇洗脱树脂。

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参考文献

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[2] 张桂,畅天狮,刘俊果,等.从芹菜中提取黄酮类物质的研究.食品科学,2002,23(8):121-125.

[3] 隋焕平,夏薇,张玉梅.芹菜提取物中总黄酮含量测定.中国公共卫生,2001,17(4):332-333.

[4] 唐宇,赵钢,任建川.荞麦中总黄酮和卢丁含量的变化.植物生理学通讯,1989(1):33.

[5] 程亚倩,陶月良,张锋,等.双波长吸光光度法测定植物中黄酮含量.理化检验-化学分册,2002,38(1):21-22.

[6] 刘锡建.沙棘叶中不皂化物和黄酮类化合物的提取分离和分析。北京化工大学学位论文.

[7] 食品分析.北京:轻工业出版社.

Study on The Extration and Purification of Flavones

from Liuhaoya

Abstract:This article take Liuhaoya as a raw material, carried on in Liuhaoya yellow ketones matter withdrawing with to purify the research. Through the single factor experiment and the orthogonal experiment determined withdraws in Liuhaoya the flavonoid most superior condition is 8 h,85~90 ℃, the solid fluid compares 1: 60 th, 85% ethyl alcohol. Uses the static adsorption law, screens one kind of adsorption performance ideal pocket adsorption resin from 8 kind of adsorptions resins,regarding this and has carried on pH and the temperature to the adsorptive capacity influence experiment, obtains the best resin adsorption flavanone matter the condition for the temperature 40 ℃,pH is 5, time 3 hours. Used the dynamic adsorption law to determine the resin adsorption purified in Liuhaoya the yellow ketones matter craft condition is: Uses the AB-8 adsorption resin,On the liquid volume is 100~150 mL approximately,The type fluid density is 1% approximately, elutes the fluid density is 70%,Speed of flow 1 mL/min.

Key words:Liuhaoya;flavone; Pocket resin; adsorption;extration

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