尹 騰, 陶文沂*, 繆恒鋒, 史強(qiáng)
(1.江南大學(xué) 生物工程學(xué)院,江蘇 無(wú)錫 214122;2.江南大學(xué) 環(huán)境與土木工程學(xué)院,江蘇 無(wú)錫 214122)
響應(yīng)面法優(yōu)化超聲-微波協(xié)同萃取藍(lán)藻中葉綠素a工藝研究
尹 騰1, 陶文沂*1, 繆恒鋒2, 史強(qiáng)1
(1.江南大學(xué) 生物工程學(xué)院,江蘇 無(wú)錫 214122;2.江南大學(xué) 環(huán)境與土木工程學(xué)院,江蘇 無(wú)錫 214122)
為了探索藍(lán)藻葉綠素a的最佳萃取工藝參數(shù),在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上,選取乙醇體積分?jǐn)?shù)、萃取時(shí)間以及液固體積質(zhì)量比為自變量,葉綠素a萃取得率為響應(yīng)值,采用中心組合設(shè)計(jì)的方法,研究各自變量及其交互作用對(duì)響應(yīng)值葉綠素a萃取率的影響。利用響應(yīng)面分析方法,模擬得到了2次多項(xiàng)式回歸方程的預(yù)測(cè)模型,并確定葉綠素a萃取工藝的最佳參數(shù):乙醇體積分?jǐn)?shù)86%、時(shí)間133 s、液固體積質(zhì)量比16∶1(m L∶g),在開啟超聲波、微波功率250 w、萃取兩次的條件下,葉綠素a萃取率達(dá)到(2.686±0.013)mg/g。
藍(lán)藻;葉綠素a;超聲-微波協(xié)同萃取;響應(yīng)面法
藍(lán)藻(Cyanobacteria)俗稱藍(lán)細(xì)菌(Blue algae)、藍(lán)綠藻(blue-green algae),是最簡(jiǎn)單、最原始的一類革蘭氏陰性原核生物,能進(jìn)行光合作用,富含有數(shù)種類胡蘿卜素、葉黃素以及葉綠素a(Chla),但無(wú)葉綠素b。太湖中藍(lán)藻主要由微囊藻(M icrocystis)組成,其中,銅綠微囊藻(Microcystis.aeruginosa)約占90%,是太湖水源有毒害二次污染的主要物種,還有少量水華微囊藻(Microcystis.f lo-saquae)以及螺旋魚腥藻(Anabeana spirodes)等[1]。葉綠素是綠色植物或者藻類進(jìn)行光合作用的主要色素[2],其分子中的卟啉環(huán)結(jié)構(gòu)與人體血紅素結(jié)構(gòu)類似,具有活化細(xì)胞、抗貧血、抗菌消炎、抗衰老以及護(hù)肝等功效,因此可廣泛應(yīng)用于食品、化妝品、醫(yī)藥等領(lǐng)域[3]。
葉綠素的提取主要以蠶沙、桑葉等為原料,采用有機(jī)溶劑提取法[4]、超聲輔助萃取法[5-6]、微波輔助萃取法[7]、超臨界CO2萃取法[8-9]等。有機(jī)溶劑提取法存在溶劑消耗量大,提取時(shí)間長(zhǎng)、提取率低等缺點(diǎn);超臨界CO2萃取法對(duì)于脂溶性物質(zhì)提取較好而對(duì)葉綠素提取效果不理想[10-11]。微波萃取技術(shù)具有設(shè)備簡(jiǎn)單、適用范圍廣、萃取效率高、重現(xiàn)性好、節(jié)省時(shí)間、節(jié)省試劑、污染小、重現(xiàn)性好等特點(diǎn)[12],再加上超聲波的次級(jí)效應(yīng)如機(jī)械振動(dòng)、乳化、擴(kuò)散、擊碎法、化學(xué)效應(yīng)等也能加速細(xì)胞內(nèi)有效成分的擴(kuò)散釋放并使其充分與溶劑混合,可以提高萃取效率[13]。本實(shí)驗(yàn)采用超聲-微波波萃取技術(shù)(Ultrasonic-Microwave Coordinative Extraction,UMCE),通過(guò)響應(yīng)面設(shè)計(jì)研究相關(guān)因素對(duì)葉綠素a萃取率的影響,旨在資源化利用太湖中有嚴(yán)重毒害作用的物種藍(lán)藻,建立超聲-微波協(xié)同萃取葉綠素a技術(shù)提供科學(xué)的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
藍(lán)藻:取自太湖無(wú)錫段德林海公司脫水后的新鮮藍(lán)藻;甲醇、二甲亞砜、無(wú)水乙醇、體積分?jǐn)?shù)95%乙醇、丙酮、乙酸乙酯、正己烷、石油醚、鹽酸等均為分析純。
CW-2000型超聲-微波協(xié)同萃取儀:上海新托微波溶樣測(cè)試技術(shù)有限公司產(chǎn)品;高效粉粹機(jī):上海淀久中藥機(jī)械制造有限公司產(chǎn)品;TGL-20M高速冷凍離心機(jī):上海盧湘儀離心機(jī)有限公司產(chǎn)品;752型紫外可見(jiàn)光光度計(jì):上海光譜儀器有限公司產(chǎn)品;DHG-9070A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱:上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司產(chǎn)品。
1.2.1 葉綠素a超聲-微波協(xié)同萃取工藝 將收集的藍(lán)藻曬干,粉碎過(guò)60目篩。準(zhǔn)確稱取1.00 g干藍(lán)藻粉及量取一定量的萃取劑裝于萃取瓶中,設(shè)定萃取時(shí)間、功率、溫度及開啟超聲系統(tǒng)和水循環(huán)進(jìn)行萃取。
1.2.2 葉綠素a萃取率的測(cè)定 萃取完成后,將萃取液離心取上清液用95%乙醇定容,752型分光光度計(jì)于波長(zhǎng)665 nm和750 nm處測(cè)吸光值,然后加入幾滴1 mol/L鹽酸酸化,于波長(zhǎng)665 nm和750 nm處再次測(cè)吸光值,按下式計(jì)算葉綠素a含量[14]:
式中:Ca乙醇為乙醇法測(cè)定的葉綠素a質(zhì)量分?jǐn)?shù)(μg/g);A665、A750分別為乙醇萃取液于波長(zhǎng)665 nm和750 nm的吸光值;A665、A750分別為乙醇萃取液酸化后于波長(zhǎng)665 nm和750 nm的吸光值;V乙醇為乙醇萃取液的體積(m L);m藍(lán)藻為干藍(lán)藻粉的質(zhì)量(g)。
1.2.3 單因素試驗(yàn) 以60目干藍(lán)藻粉為試驗(yàn)材料,分別以萃取溶劑及乙醇體積分?jǐn)?shù)、萃取時(shí)間、微波功率、液固體積質(zhì)量比和萃取次數(shù)做單因素試驗(yàn),重復(fù)3次。
1.2.4 響應(yīng)面法優(yōu)化實(shí)驗(yàn) 在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,以乙醇體積分?jǐn)?shù)、萃取時(shí)間和液固體積質(zhì)量比因素作為考察對(duì)象,以葉綠素萃取率為響應(yīng)值,采用Design Expert 7.0.0統(tǒng)計(jì)分析軟件的響應(yīng)面法安排實(shí)驗(yàn),以獲取最優(yōu)化工藝參數(shù)。
2.1.1 萃取劑對(duì)葉綠素a萃取率的影響 準(zhǔn)確稱取1.00 g干藍(lán)藻粉若干份,分別加入甲醇、二甲亞砜、無(wú)水乙醇、體積分?jǐn)?shù)95%乙醇、丙酮、乙酸乙酯、正己烷、石油醚20 mL,開啟超聲系統(tǒng),設(shè)定微波功率200 w,萃取時(shí)間120 s,萃取1次,考察不同萃取劑對(duì)葉綠素a萃取率的影響,結(jié)果見(jiàn)圖1。
萃取溶劑,選擇的重要依據(jù)在于將目標(biāo)成分盡可能地萃取出來(lái),依據(jù)葉綠素a萃取得率以及溶劑有無(wú)毒性來(lái)確定最合適的萃取溶劑。由圖1可看出,選擇不同極性的溶劑進(jìn)行萃取時(shí),溶劑極性越大葉綠素a的萃取得率越大。葉綠素a雖然是脂溶性物質(zhì)但帶有兩個(gè)極性基團(tuán),因此具有一定極性,易溶于極性大的溶劑。而且微波具有選擇性加熱,介電常數(shù)越小的極性溶劑越容易被加熱,能更好地吸收微波,提高溶劑的活性,另外超聲波的次級(jí)效應(yīng)也能加速細(xì)胞內(nèi)有效成分的擴(kuò)散釋放并使其充分與溶劑混合,便于萃取。從圖1中可以看出甲醇和體積分?jǐn)?shù)95%乙醇對(duì)葉綠素a的萃取得率相差不大,由于乙醇無(wú)毒性,因此選擇乙醇為最佳萃取溶劑。
圖1 萃取溶劑對(duì)葉綠素a萃取率的影響Fig.1 Effect of extraction solvent on extraction yield of Chl-a
2.1.2 乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)葉綠素a萃取率的影響準(zhǔn)確稱取1.00 g干藍(lán)藻粉若干份,分別加入不同體積分?jǐn)?shù)的乙醇水溶液20 m L,開啟超聲系統(tǒng),設(shè)定微波功率200 w,萃取時(shí)間120 s,萃取1次,考察乙醇濃度對(duì)葉綠素a萃取率的影響,結(jié)果見(jiàn)圖2。
由圖2可看出,隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加,葉綠素萃取率逐漸升高,當(dāng)達(dá)到90%時(shí),葉綠素a萃取得率達(dá)到最大;再增加乙醇體積分?jǐn)?shù),葉綠素a萃取得率開始下降。這是由于在乙醇中加入少量的水時(shí)增加了溶劑的極性,有利于微波加熱提高溶劑活性,從而提高萃取得率;當(dāng)乙醇中含水量增大時(shí),雖然溶劑活性提高了但是脂溶性葉綠素a在水中的溶解性較差,從而導(dǎo)致萃取率下降。故選擇體積分?jǐn)?shù)90%的乙醇為最佳萃取溶劑。
圖2 乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)葉綠素a萃取率的影響Fig.2 Effect of ethanol concentration on extraction yield of Chl-a
2.1.3 萃取時(shí)間對(duì)葉綠素a萃取率的影響 準(zhǔn)確稱取1.00 g干藍(lán)藻粉若干份,分別加入體積分?jǐn)?shù)90%乙醇水溶液15 m L,開啟超聲系統(tǒng),設(shè)定微波功率200 w,萃取1次,考察不同時(shí)間對(duì)葉綠素a萃取率的影響,結(jié)果見(jiàn)圖3。
圖3 萃取時(shí)間對(duì)葉綠素a萃取率的影響Fig.3 Effect of extraction time on extraction yield of Chl-a
從圖3可以看出,隨著超聲-微波時(shí)間的增加,葉綠素a的萃取得率逐漸升高,當(dāng)達(dá)到150 s時(shí),葉綠素a萃取得率達(dá)到最大,再延長(zhǎng)萃取時(shí)間葉綠素a有所下降,萃取時(shí)間過(guò)長(zhǎng)葉綠素a熱降解或衍生化可能是導(dǎo)致萃取率下降的原因。
2.1.4 萃取功率對(duì)葉綠素a萃取率的影響 準(zhǔn)確稱取1.00 g干藍(lán)藻粉若干份,分別加入體積分?jǐn)?shù)90%乙醇水溶液15 m L,開啟超聲系統(tǒng),設(shè)定萃取時(shí)間150 s,萃取1次,考察不同功率對(duì)葉綠素a萃取率的影響,結(jié)果見(jiàn)圖4。
圖4 微波功率對(duì)葉綠素a萃取率的影響Fig.4 Effect of microwave power on extraction yield of Chl-a
由圖4可知,微波功率對(duì)葉綠素a的萃取率影響不顯著,隨著微波功率的增加,由于超聲波次級(jí)作用,加速細(xì)胞內(nèi)有效成分的擴(kuò)散釋放并使其充分與溶劑混合,葉綠素a的萃取率有一定提高,但提高幅度不明顯,再加上微波作用使物質(zhì)均勻受熱,兩者的協(xié)同作用使得單獨(dú)改變微波功率時(shí),對(duì)葉綠素a的萃取影響不明顯;當(dāng)功率達(dá)到250 W時(shí),葉綠素a的萃取率達(dá)到最大,再增大功率葉綠素a的萃取率反而下降,這與過(guò)高的微波功率可能破壞葉綠素a的結(jié)構(gòu)有關(guān),從而使得萃取物中葉綠素a的含量降低,因此選擇微波功率在250 W左右較好。
2.1.5 液固體積質(zhì)量比對(duì)葉綠素a萃取率的影響準(zhǔn)確稱取1.00 g干藍(lán)藻粉若干份,分別加入不同體積分?jǐn)?shù)90%乙醇水溶液,開啟超聲系統(tǒng),設(shè)定微波功率250 W,萃取時(shí)間150 s,萃取1次,考察不同液固體積質(zhì)量比對(duì)葉綠素a萃取率的影響,結(jié)果見(jiàn)圖
5。
圖5 液固體積質(zhì)量比對(duì)葉綠素a萃取率的影響Fig.5 Effect of volume of liquid to solid mass ratio on extraction yield of Chl-a
由圖5可知,隨著液固體積質(zhì)量比增加葉綠素a質(zhì)量分?jǐn)?shù)也逐漸增大,當(dāng)液固體積質(zhì)量比達(dá)到15∶1以后,葉綠素a的萃取得率變化不大。這是由于溶劑中葉綠素a濃度很低,溶劑量越大,與物料及溶劑邊界層的葉綠素a濃度差也越大,擴(kuò)散推動(dòng)力增大,所以萃取率增大,當(dāng)溶劑量增加到一定量后,葉綠素a萃取率的增幅會(huì)很快降到一個(gè)很小的值,從經(jīng)濟(jì)上考慮,溶劑比增大,會(huì)增加原料成本及后續(xù)濃縮工藝的成本,所以選擇液固比在15左右較好。
2.1.6 萃取次數(shù)對(duì)葉綠素a萃取率的影響 由圖6可以看出,葉綠素a的萃取得率隨萃取次數(shù)增加增大,當(dāng)萃取2次后,葉綠素a的萃取率隨萃取次數(shù)的增加變化不大,因此萃取次數(shù)可以根據(jù)液固比的大小選擇萃取1~2次。
2.2.1 因素的選取以及試驗(yàn)方案 根據(jù)Box-Benhnken的中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理,結(jié)合單因素試驗(yàn)結(jié)果,固定功率250 w,開設(shè)超聲系統(tǒng),萃取1次,選取乙醇體積分?jǐn)?shù)、萃取時(shí)間、液固體積質(zhì)量比三個(gè)因素(分別以X1、X2與X3表示),每個(gè)因素的低、中、高水平分別以-1、0、1進(jìn)行編碼,采用三因素三水平的響應(yīng)面分析方法求取優(yōu)化的工藝參數(shù),試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1;以葉綠素a得率為響應(yīng)值(Y)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)優(yōu)化,實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)果見(jiàn)表2。
圖6 萃取次數(shù)對(duì)葉綠素a萃取率的影響Fig.6 Effect of extraction times on extraction yield of Chl-a
2.2.2 響應(yīng)面分析結(jié)果 表2為不同條件下所測(cè)的葉綠素a的得率,利用Design-expert 7.0.0軟件對(duì)表2中所測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合,由表3回歸分析結(jié)果表明該模型回歸顯著。各因素經(jīng)回歸擬合后,得到葉綠素a萃取率對(duì)乙醇體積分?jǐn)?shù)、溫度和液固體積質(zhì)量比(編碼值)的二次多項(xiàng)回歸方程為:
從方差分析可以看出,模型P值小于0.000 1,表明該模型是高度顯著的。同時(shí)模型中的參數(shù)A、B、AC、A2、B2、C2都是顯著的(P值小于 0.05)。模型失擬項(xiàng)(Lack of Fit)表示模型預(yù)測(cè)值與實(shí)際值不擬合的概率[15]。表 3中模型失擬項(xiàng)的P值為0.596 7,表示有59.67%的概率使得模型偏差由噪音產(chǎn)生,因此模型失擬項(xiàng)不顯著。同時(shí),模型的相關(guān)系數(shù)R2為0.989 0大于0.9,模型相關(guān)度非常好。所以,可以使用該模型來(lái)分析響應(yīng)值的變化。
表1 響應(yīng)面分析因素與水平Tab.1 Variables and levels in response surface design
為了進(jìn)一步研究相關(guān)變量之間的交互作用以及確定最優(yōu)點(diǎn),通過(guò)繪制響應(yīng)面曲線圖來(lái)進(jìn)行可視化的分析。圖7中分別顯示了3組以葉綠素a得率為響應(yīng)值的趨勢(shì)圖,每組圖中均有2個(gè)變量,第3個(gè)變量設(shè)定在優(yōu)化水平上。從等高線圖可以直觀地反映出兩變量交互作用的顯著程度。圖7a和7b中的等高線呈橢圓形,表明兩者交互作用顯著;圖7c中等高線接近圓形,表明兩者交互作用不顯著。進(jìn)一步對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)P瓦M(jìn)行典型性分析,以獲得最大葉綠素-a得率時(shí)的各萃取條件。通過(guò)對(duì)二次多項(xiàng)回歸方程X1X2X3分別求偏導(dǎo),建立方程組得到X1=-0.38,X2=0.22,X3=0.09,即在乙醇濃度為86.20%,萃取時(shí)間為133.32 s,液固比為15.92∶1時(shí),可以取得葉綠素a萃取得率理論最大值2.436 m g/g。
表2 響應(yīng)面分析方案及試驗(yàn)結(jié)果Tab.2 Arrangement and experimental results of response surface central composite design
表3 葉綠素a得率的響應(yīng)面的方差分析Tab.3 ANOVA of RSM for Chl-a yield
圖7 各變量?jī)蓛上嗷プ饔脤?duì)葉綠素a得率影響的響應(yīng)面趨勢(shì)圖Fig.7 3D surface and con tour plots showing the effect of different variables on Chl-a yield
2.2.3 回歸模型的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 為了便于操作,將響應(yīng)面優(yōu)化的萃取條件取整為:乙醇濃度86%,萃取時(shí)間為133 s,液固比為16:1,萃取1次,采用優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)條件對(duì)回歸模型所得出的葉綠素-a萃取得率進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,經(jīng)3次重復(fù)實(shí)驗(yàn),所得葉綠素a得率為(2.392±0.09)mg/g,該實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模型預(yù)測(cè)結(jié)果沒(méi)有顯著性差異,在95%置信區(qū)間內(nèi)。在最佳單因素條件下萃取2次所得葉綠素a得率為(2.521±0.065)mg/g,而在采用優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)條件下萃取 2次,所得葉綠素 a得率為(2.686±0.013)mg/g,也有明顯提高。
現(xiàn)有工業(yè)化葉綠素的提取主要采用有機(jī)溶劑萃取法、超聲輔助萃取法、微波輔助萃取法、超臨界CO2萃取法等,比較超聲-微波協(xié)同萃取法與這些方法的優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表4。
表4結(jié)果表明:超聲-微波協(xié)同萃取葉綠素a萃取率最高,萃取時(shí)間最短,從而可以縮短萃取周期,降低成本;溶劑萃取法萃取時(shí)間較長(zhǎng),能耗大,并且選擇的溶劑大多都對(duì)人體傷害較大,因此也不宜采用;超臨界CO2萃取法是一種零污染最理想的萃取方式,但其只對(duì)于極性較弱的脂溶性物質(zhì)萃取較好,而對(duì)極性較強(qiáng)的葉綠素a,其萃取率將大大降低,并且萃取時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng),導(dǎo)致能耗和成本增加;超聲輔助萃取主要是超聲波可以加速細(xì)胞內(nèi)有效成分的擴(kuò)散釋放并使物料與溶劑充分混合,但由于超聲功率較低,萃取速率下降,所以在有限時(shí)間內(nèi)葉綠素a萃取得率相對(duì)較低;微波輔助萃取葉綠素a時(shí),能在短時(shí)間內(nèi)使局部溶液溫度升高,從而使得整個(gè)溶液體系受熱不均勻,形成熱對(duì)流,導(dǎo)致溶液與物料接觸受到阻礙,而且在高溫區(qū)葉綠素a會(huì)有一定降解;超聲-微波協(xié)同萃取時(shí),超聲起到攪拌和翻騰的作用,使溶液受熱均勻以及使整個(gè)體系充分混合,再加上微波的高能作用,從而使得萃取率要高于超聲和微波輔助萃取。經(jīng)過(guò)對(duì)幾種萃取工藝的比較,超聲-微波協(xié)同萃取葉綠素a是一種較理想的萃取方式。
表4 幾種萃取工藝比Tab.4 Comparison of several extraction methods
在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上,選取顯著性因素乙醇體積分?jǐn)?shù)、時(shí)間和液固體積質(zhì)量比為變量,葉綠素a萃取率為響應(yīng)值,進(jìn)行響應(yīng)面設(shè)計(jì),試驗(yàn)結(jié)果表明:超聲-微波萃取葉綠素a的最佳工藝參數(shù):乙醇體積分?jǐn)?shù)為86%、萃取時(shí)間133 s、液固體積質(zhì)量比16,在超聲開微波功率為250 w,萃取2次時(shí),葉綠素a萃取得率為(2.686±0.013)mg/g。
不同萃取方式的對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果表明,超聲波-微波協(xié)同萃取葉綠素a效果最好,與傳統(tǒng)萃取方法相比,除了速度快、能耗小等優(yōu)點(diǎn)外,還有利于極性和熱不穩(wěn)定性組分的萃取,避免長(zhǎng)時(shí)間高溫高壓條件下萃取時(shí),導(dǎo)致葉綠素a的分解,而且它克服了常規(guī)超聲波和微波萃取之不足,實(shí)現(xiàn)了低溫常壓條件下,對(duì)固體樣品進(jìn)行快速、高效、可靠的預(yù)處理。
(References):
[1]李克朗.太湖藍(lán)藻培養(yǎng)單細(xì)胞蛋白的可行性[J].食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào),2009,28(4):569-572.
L Ike-lang.Study on the single-cell protein production by taihu cyanobacteria[J].Journal of Food Science and Biotechnology,2009,28(4):569-572.(in Chinese)
[2]A A M Farag.Optical absorption of sodium copper chlorophyllin thin films in UV-vis-N IR region[J].Spectrochimica Acta Part A,2006,65(3):667-672.
[3]楊桂枝.從海藻中提取、制備葉綠素銅鈉鹽工藝及穩(wěn)定性研究[D].天津:天津科技大學(xué),2005.
[4]朱晶晶,朱明遠(yuǎn),楊桂朋.浮游植物光合色素的提取方法[J].山東科學(xué),2006,19(4):1-4.
ZHU Jing-jing,ZHU Ming-yuan,YANG Gui-peng.The extraction methods of phytop lankton pigments[J].Shang Dong Science,2006,19(4):1-4.(in Chinese)
[5]楊洪芳,丁峰元,陳德輝.乙醇-超聲法在浮游植物葉綠素-a含量測(cè)定中的應(yīng)用[J].海洋漁業(yè),2006,28(4):309-313.
YANG Hong-fang,DING Feng-yuan,CHEN De-hui.Application of ethanol-sonication methods to the determination of phytoplankton chlorophyll-a content[J].Marine Fisheries,2006,28(4):309-313.(in Chinese)
[6]M.D.Macias-Sanchez et al.Comparison of supercritical fluid and ultrasound-assisted extraction of carotenoids and chlo-rophyll a from Dunaliella salina[J].Talanta,2009,77(3):948-952.
[7]王紅麗等.苜蓿葉綠素微波萃取的最佳工藝條件[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2007,42(6):134-137.
WANG Hong-liet al.Screening of technique parameter on chlorophyll with microwave extraction in Alfalfa[J].Journal of GanSu Agricultural University,2007,42(6):134-137.(in Chinese)
[8]吳浩等.超臨界CO2萃取毛竹葉中的葉綠素[J].北京化工大學(xué)學(xué)報(bào),2007,34(1):92-94.
WU Hao et al.Extraction of chlorophyll from phyllostachys pubescens foliage with supercritical carbon dioxide[J].Journal of Beijing University Chemical Technology,2007,34(1):92-94.(in Chinese)
[9]王戈等.超臨界CO2萃取綠竹葉中葉綠素的實(shí)驗(yàn)研究[J].北京化工大學(xué)學(xué)報(bào),2007,34(Ⅱ):36-38.
WANG Ge et al.Experimental study of the extraction of chlorophyll from Dendrocalamopsis oldhami foliage with supercritical carbon dioxid[J].Journal of Beijing University Chemical Technology,2007,34(Ⅱ):36-38.(in Chinese)
[10]M.D.Macias-Sanchez et al.Supercritical fluid extraction of carotenoids and chlorophylla from Nannochloropsis gaditana.Journal of Food Engineering,2005,66(2):245-251.
[11]M.D.Macias-Sanchez et al.Supercritical fluid extraction of carotenoids and chlorophyll a fromSynechococcussp[J].J.of Supercritical Fluids,2007,39(3):323-329.
[12]孫夏容,王建花.微波萃取技術(shù)[J].中外醫(yī)療,2009(19):172-173.
SUN Xia-rong,WANG Jian-hua.Technology of microwave assisted extraction[J].China Foreign Medical Treatment,2009(19):172-173.(in Chinese)
[13]馬利華,秦衛(wèi)東,戴曉娟.超聲波-微波協(xié)同提取牛蒡中類胡蘿卜素[J].食品研究與開發(fā),2007,28(1):81-82.
MA Li-hua,Q IN Wei-dong,DAI Xiao-juan.Studies on the ultrasonic-microwave assisted extraction to extraction of capsorubin from arctiumlappal[J].Food Research and Development,2007,28(1):81-82.(in Chinese)
[14]王建,王驥.浮游植物葉綠素與脫鎂葉綠素的測(cè)定方法.武漢植物學(xué)研究,1984,2(2):321-328.
WANG Jian,WANG Ji.The method for the determination of chlorophyll and phaeopigments in phytoplankton[J].Wu-Han Botanical Research,1984,2(2):321-328.(in Chinese)
[15]Lin XL,Hezari M,Koepp AE,et al.Mechanism of taxadiene synthase,a diterpenecyclase that catalyzes the first step of taxol biosynthesis in Pacific Yew[J].Biochemistry,1996,35(9):2968-2977.
Optimization of Ultrasonic-Microwave Coordinative Extraction of Chlorophyll a from Blue Algae by Response Surface Methodology
YIN Teng1, TAO Wen-yi*1, MIAO Heng-feng2, SH IQiang1
(1.School of Biotechnology,Jiangnan University,Wuxi214122,China;2.School of Environment and Civil Engineering,Jiangnan University,Wuxi 214122 China)
On the basis of the results of single factor experiments,the ethanol concentration,extraction time and the ratio of liquid volume to solid mass were selected as independent variables to optimize the extraction process parameters for chlorophyll-a from blue algae.by using central composite design and response surface analysis.the optimum conditions were achieved and listed as follow s:86%ethanol,extraction time 133 s and volume of liquid to solid mass ratio 16∶1(m L/g),microwave power 250 w.Under the optimum conditions,the extraction yield of chlorophyll-a achieved at(2.686±0.013)mg/g.
blue algae,chlorophylla,ultrasonic-microwave extraction,response surface methodology
*
陶文沂(1946-),男,江蘇無(wú)錫人,工學(xué)博士,教授,博士研究生導(dǎo)師,主要從事生物發(fā)酵工程研究。Email:w ytao1946@163.com
TS 202.3
A
1673-1689(2011)03-0427-08
2010-05-02
國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2009BAC52B03);中央高?;究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(JUSRP20906)。