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绿原酸提取工艺研究

来源:学术堂 作者:姚老师
发布于:2015-02-11 共3762字
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  2.3 绿原酸提取工艺研究

  2.3.1 试验材料

  见附录表 2.36,2.37。

论文摘要

  2.3.2 试验方法

  2.3.2.1 超声提取法工艺流程

  称取杜仲叶粉末若干份,每份 0.5g,于 20mL 试管中,加入一定量 30%乙醇溶液调节pH 值室温避光浸泡 1.5h,放入超声波洗涤器中在一定功率下超声提取一定时间后过滤、滤液离心,定容到 10mL,取上清液 250μL,加水定容到 10mL。4℃避光保存备用。

  2.3.2.2 超声提取法单因素与正交试验设计

  上述提取流程中,在 pH=4,40KHz 功率下,提取时间 60min,液固比为 20 的基础条件下,分别改变这四个因素进行单因素试验。具体因素水平如表 2.13。正交试验因素水平设计,见表 2.14。

  

  2.3.2.3 微波提取法工艺流程

  称取杜仲叶粉末若干份,每份 0.5g,于 20mL 试管中,加入一定量 30%乙醇溶液调节pH 值室温避光浸泡 1.5h,放入微波炉中在一定火力下辐射一定时间后,加入 30%乙醇溶液定容到 10mL,过滤、滤液离心,冷却后再定容到 10mL,取上清液 250μL,加水定溶至 10mL。4℃避光保存备用。

  2.3.2.4 微波提取法单因素与正交试验设计

  上述提取工艺流程中,在 pH=4,微波火力为中火,微波辐射时间 90s,液固比为 20的基础条件下,分别改变这四个因素进行单因素试验,因素水平如表 2.15。正交试验因素水平设计见表 2.16。

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  2.3.2.5 酶法提取工艺流程

  称取杜仲叶粉末若干份,每份 0.5g,于 20mL 试管中,加入一定量体积分数 30%的乙醇溶液调节 pH 值,室温避光浸泡 1.5h,加入一定量 40℃活化 10min 的酶液,40℃水浴酶解反应一定时间后过滤、滤液离心。冷却后定容到 10mL,取上清液 250μL,加水定容至10mL。4℃避光保存备用。

  2.3.2.6 酶法提取单因素与正交试验设计

  上述提取工艺流程中,在 pH=5,酶用量 0.4%,酶解反应时间 1h,液固比 20 的基础条件下,分别改变这四个因素进行单因素试验,具体因素水平如表 2.17。正交试验因素水平设计见表 2.18。

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  2.3.2.7 热浸提取法工艺流程

  称取杜仲叶粉末若干份,每份 0.5g,于 20mL 试管中,加入一定量体积分数的 30%乙醇溶液,调节 pH 值,室温避光浸泡 1.5h,置于一定温度水浴锅中提取一定时间后过滤、滤液离心。冷却后定容到 10mL,取上清液 250μL,加水定容至 10mL。4℃避光保存备用。

  2.3.2.8 热浸提取法单因素与正交试验设计

  按照上述提取工艺流程,在 pH=4,提取温度 70℃,提取时间 0.5h,液固比为 20 的基础条件下。分别改变这四个因素,进行单因素试验,具体因素水平如表 2.19。正交试验见表 2.20。

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  2.3.2.9 四种工艺绿原酸提取液色谱图比较

  通过对四种工艺最佳条件下绿原酸得率及提取液色谱图分析,确定绿原酸提取的最适工艺。

  2.3.3 结果与分析

  2.3.3.1 超声提取法单因素试验结果

 

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  由图 2.7 可知,当溶剂 PH 值不断增大时,绿原酸得率呈先增大后减小趋势,PH=4 时绿原酸得率最大为 0.9008%。由图 2.8 可知,当超声频率不断增大时,绿原酸得率呈先增大后减小趋势,40KHz 时时绿原酸得率最大为 0.9020%。图 2.9 可知,绿原酸得率随超声处理时间延长,表现先增大后缓慢下降的趋势,在超声 80min 时绿原酸得率最大,为0.9013%。由图 2.10 可知,绿原酸得率随液料比的增大表现出先逐渐上升后缓慢下降的趋势,当液料比为 16 时绿原酸得率最大,为 0.9170%。

  2.3.3.2 超声提取法正交试验结果

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  由上表可知,超声功率 40KHz, 超声时间 80min,料液体积质量比 14,此时绿原酸得率最高为 0.9032%。正交试验结果表明,绿原酸超声提取试验中,各因素对绿原酸得率影响从大到小顺序为:超声功率(A)>时间(B)>液料比(C),即超声功率对绿原酸得率影响最大 。

  2.3.3.3 微波提取法单因素试验结果

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  由图 2.11 可知,随着微波火力的加大,绿原酸得率呈现先增大后减小趋势,中火时绿原酸得率最大为 0.9174%。图 2.12 可知,当微波辐射时间不断延长,绿原酸得率表现先缓慢增大后快速下降的趋势,在辐射时间为 90S 时绿原酸得率最大,为 0.9288%。由图 2.13可知,绿原酸得率随液料比的增大表现出逐渐上升的趋势,当液料比为 16 时上升趋势变得缓慢,此时绿原酸得率为 0.9170%。

  2.3.3.4 微波提取法正交试验结果

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  由上表可知,微波火力为中火,辐射时间 60s,液料体积质量比 18,此时绿原酸得率最高为 0.9313%。正交试验结果表明各因素对绿原酸得率影响从大到小顺序为:微波火力(A)>辐射时间(C)>液料比(B),即微波火力对绿原酸得率影响最大。

  2.3.3.5 酶法提取单因素试验结果

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  由图 2.14 可知,随着 pH 增大,绿原酸得率呈先增大后减小趋势,pH=5 时绿原酸得率最大为 0.9471%。图 2.15 可知,随酶用量增加绿原酸得率先增大,在酶用量 0.4%以后绿原酸得率变化幅度微小,酶用量 0.4%时绿原酸得率为 0.9435%。由图 2.16 可知,绿原酸得率随酶解时延长表现先增大,后趋于平稳状态,酶解时间 1.5h 时绿原酸得率最大,为0.9358%。由图 2.17 可知,绿原酸得率随液料比的增大呈现先增大后缓慢降低的状态,液料比为 16 时绿原酸得率最大,为 0.9374%。由图 2.18 结果,可以看出,当酶促反应处于不断升温时,绿原酸产率呈现先增大后降低的趋势,酶解温度为 40℃时绿原酸得率最大,为 0.9276%。

  2.3.3.6 酶法提取正交试验结果

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  由上表可知,酶解 pH=4.5,酶解温度 40℃,酶用量 0.35%,此时绿原酸得率最高为0.9508%。正交试验结果表明,酶解各因素对绿原酸得率影响从大到小的顺序为:酶解 pH(A)>反应温度(B)>酶用量(C),即酶解 pH 值对绿原酸得率影响最大。

  2.3.3.7 热浸法提取单因素试验结果

 

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  由图 2.19 可知,随着浸出环境不断升温,绿原酸得率呈先增大后减小趋势,70℃时得率最大为 0.9618%。由图 2.20 可知,70℃水浴浸提半小时绿原酸得率最大,为 0.9630%,而后逐渐减小。由图 2.21 可知,绿原酸得率随液料比的增大,先增大后趋于稳定,液固比16 时绿原酸得率最大,为 0.9618%。

  2.3.3.8 热浸法正交试验结果  

  由上表分析可得,热浸温度为 70℃、热浸时间 0.5h、液料体积质量比 18,此时绿原酸得率最高为 0.9654%。正交试验结果表明,热浸提取各因素对提取结果影响从大到小顺序为:液料比(C)>热浸温度(A)>热浸时间(B) 。

  2.3.3.9 四种工艺绿原酸提取液色谱图比较

  由前面各工艺提取结果可知,杜仲叶绿原酸不同提取工艺最佳条件下,绿原酸得率从高到低依次为:热浸提取 0.9654%>酶法提取 0.9508%>微波提取 0.9313%>超声提取0.9032%。对应色谱图如下:

   从色谱图对比分析可知,四种提取方法的色谱峰出峰时间、顺序、整体峰形基本一致,且在 300nm 检测绿原酸峰面积所占总峰面积比例基本一致分别为 82.755%、81.722%、82.574%、83.202%,结合四种不同提取方法,绿原酸提取液的定量结果及色谱图分析,得出杜仲叶绿原酸提取的最适工艺为热浸提取。

  2.3.4 讨论

  2.3.4.1 超声提取技术

  试验超声发生装置为超声清洗仪,操作简单,利用超声空化作用对植物细胞进行破碎,促进绿原酸更好的扩散到提取溶剂中,超声提取法由于不需加热便可达到破碎植物细胞的目的,因此对于植物热敏性成分的提取不失为一种理想的方法;超声提取也存在弊端,试验发现超声法提取植物有效成分,原料投入量较少,适合实验室应用,若应用到工业化生产中,生产原料投料量将受限制;当超声频率低于 40KHz 时,噪声明显,因此超声提取若用于工业化生产还可能造成声波污染。

  2.3.4.2 微波提取技术

  试验中使用的微波发生装置为家用微波炉,单因素试验可知液料比一定的情况下,中高火时随着辐射时间的延长,绿原酸得率先升高后下降。这可能由于绿原酸存在不稳定的结构有关,如果加以持续较高的温度,这种结构会分解,最终造成,绿原酸产率下降。

  此外,由于微波具有选择性加热而且升温速度很快的的特点,所以对于不同组织加热要控制好微波辐射时间。对于一些易破碎的目标组织,需处理的时间较短,此时溶剂还没有开始升温,这样不但提高了中药提取效率还节省了溶剂;而对于较难处理的目标组织,需要加热较长时间,此时溶剂也开始升温且速度很快,造成溶剂损失。

  2.3.4.3 酶法提取技术

  根据植物细胞壁组成特点(主要成分为纤维素),及其对中药有效成分提取的影响(细胞内药效成分溶出的障碍),又结合了酶具有专一性的特点,试验选用纤维素酶水解杜仲叶细胞壁。试验中酶解反应条件温和,酶解试验在恒温水浴锅中即可进行,对设备要求不高,甚至有些酶解反应在室温即可进行,大大节约了药效成分提取的仪器成本;此外,酶具有高效性特点,很少量的酶就可以达到很好的酶解效果。但是,酶法提取容易使酶在药材提取液中残留,给产品的后期处理带来困难。因此,如果解决酶后期去除的问题,酶法提取中药有效成分,有着广阔的应用前景。

  2.3.4.4 热浸提取技术分析

  此方法提取设备简单,只需恒温水浴锅即可。与超声提取及微波提取相比,热浸提取可以大量投料;与酶法提取相比不需要外加催化剂,简化了后续除杂工作。综合考虑,适于工业生产推广。

  2.3.4.5 四种工艺绿原酸提取液色谱图分析

  四种提取方法的色谱峰出峰时间、顺序、整体峰形基本一致,表明 4 种方法制得的绿原酸提取液化学成分基本相同;在 300nm 检测绿原酸峰面积所占比例均达 80%以上,说明杂质所含比例均较少。从绿原酸得率,工艺工业化推广的可能性等方面考虑,热浸提取法与其它三种提取工艺相比更具优势。

  2.3.5 小结

  试验通过单因素与正交试验相结合的方法,成功探索出超声、微波、酶法及热浸提取法的各优化条件,通过色谱图分析可知热浸法提取为绿原酸提取的最适工艺。

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