超聲波輔助提取五倍子中單寧

李永霞，王 紅，劉軍海

（陜西理工學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，陜西 漢中723001）

超聲波輔助提取五倍子中單寧

李永霞，王 紅，劉軍海

（陜西理工學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，陜西 漢中723001）

以乙醇為提取劑，采用超聲波輔助法提取五倍子中單寧。在單因素的基礎(chǔ)上，通過正交試驗(yàn)優(yōu)化了提取工藝。結(jié)果表明，最佳提取工藝條件為:鹽酸體積分?jǐn)?shù)2．0%，乙醇體積分?jǐn)?shù)50%，超聲時(shí)間120s，超聲溫度40℃，液料比25∶1。在此條件下單寧提取率為10．52%。

五倍子;超聲波提取;單寧

單寧，又稱單寧酸或鞣質(zhì)，淡黃色至淺棕色粉末，有特殊氣味，味極澀，易溶于水、乙醇、丙酮等極性溶劑;不溶于氯仿、乙醚等非極性溶劑。單寧有與蛋白質(zhì)、多糖、生物堿、微生物、酶、金屬離子反應(yīng)的活性，還有抗氧化性、抑菌性等。目前在食品加工、果蔬加工、貯藏、醫(yī)藥和水處理等方面的應(yīng)用已取得重要突破，近年來它在化妝品生產(chǎn)中也嶄露頭角，如應(yīng)用在延緩衰老、收斂、防曬、美白、抗皺、保濕等方面。單寧也是多種傳統(tǒng)草藥和藥方中的活性成分，而且具有獨(dú)特多樣的生理活性，對多種細(xì)菌、真菌、酵母菌都有明顯的抑制能力，更具有抗腫瘤和抗癌作用[1～3]，應(yīng)用前景極其廣闊。本文以乙醇為提取劑，利用超聲波輔助提取五倍子中單寧，以便為五倍子中單寧的提取提供理論參考。

1 材料與方法

1．1 主要儀器及藥品

主要儀器:CARRY-50型紫外分光光度計(jì)，GR-200電子天平，SHB-3型循環(huán)水多用真空泵，F(xiàn)W117中草藥粉碎機(jī)，SB25-12DT超聲波清洗機(jī)，DGG-914OB型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱等。

試劑及藥品:五倍子藥材（市售）;單寧酸標(biāo)準(zhǔn)品，無水乙醇，香草醛，濃鹽酸等均為分析純。

1．2 方法

1．2．1 單寧的提取流程

將市售五倍子首先去蟲尸，然后于60℃恒溫干燥箱中干燥至恒干，粉碎，過0.25mm篩，得五倍子粉末，備用。將粉碎后過0.25mm篩的五倍子粉末1．0000g若干份，以體積分?jǐn)?shù)分別為40%，50%，60%，70%，80%的乙醇溶液溶解，輔助加入不同體積分?jǐn)?shù)的鹽酸溶液，分別于超聲溫度為40℃，50℃，60℃，70℃，80℃， 超聲時(shí)間為 30s，60s，90s，120s，150s的不同情況下浸提。浸提完成后抽濾、定容。然后分別用移液管精密移取1．00mL于具塞試管中，加入4%的香草醛溶液3．00mL，再緩慢加入 1．50mL 的濃鹽酸[4～5]， 常溫下避光靜置25min，在505nm處測吸光度。

1．2．2 單寧標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

準(zhǔn)確稱取0．5000g單寧標(biāo)準(zhǔn)品溶于甲醇中，轉(zhuǎn)至50mL的容量瓶中，用甲醇定容，得0．01g·mL－1的單寧標(biāo)準(zhǔn)溶液。分別吸取該單寧標(biāo)準(zhǔn)溶液0．50mL，1．00mL，1．50mL，2．00mL，2．50mL，3．00mL置于10mL容量瓶中，用甲醇定容，搖勻。分別精密吸取以上溶液1．00mL于具塞試管，加4%的香草醛溶液 3．00mL，緩慢加入濃鹽酸 1．50mL，避光于常溫下靜置25min，在505nm處測吸光度，同時(shí)以試劑空白作參比。以所測吸光度值為縱坐標(biāo)，單寧質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果如圖 1 所示。得回歸方程:y＝0．1432x＋0．0891，R2＝0．9996， 單寧質(zhì)量濃度在 1．0～4．0mg·mL－1時(shí)具有良好的線性關(guān)系。

1．2．3 單寧提取率的計(jì)算

其中:A為待測液吸光度，40為稀釋倍數(shù)，10－3為單位換算進(jìn)率。

2 結(jié)果與討論

2．1 單因素試驗(yàn)

2．1．1 鹽酸體積分?jǐn)?shù)對單寧提取率的影響

固定液料比30∶1，超聲波作用時(shí)間120s，提取溫度50℃，乙醇體積分?jǐn)?shù)70%，分別加入1．50mL 不同體積分?jǐn)?shù)的鹽酸，進(jìn)行 1．2．1 的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表1所示。

表1 鹽酸體積分?jǐn)?shù)對單寧提取率的影響

由表1可以看出，單寧的提取率隨鹽酸體積分?jǐn)?shù)的增加呈上升趨勢，當(dāng)鹽酸的體積分?jǐn)?shù)超過1．0%后單寧的提取率開始下降。說明鹽酸對單寧的溶出有一定影響，隨后下降是因?yàn)樗嵝砸掖?水體系一方面能斷裂單寧與金屬離子的絡(luò)合鍵，另一方面有助于斷裂單寧與蛋白質(zhì)、多糖及其本身之間的氫鍵和疏水鍵，所以鹽酸體積濃度過大對提取不利，因此鹽酸體積分?jǐn)?shù)取1．0%適宜。

2．1．2 乙醇體積分?jǐn)?shù)對單寧提取率的影響

固定液料比30∶1，超聲波作用時(shí)間120s，提取溫度50℃，鹽酸體積分?jǐn)?shù)1．0%，改變乙醇體積分?jǐn)?shù)，進(jìn)行 1．2．1的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表 2所示。

表2 乙醇體積分?jǐn)?shù)對單寧提取率的影響

由表2可以看出，單寧的提取率隨乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加呈上升趨勢，當(dāng)乙醇的體積分?jǐn)?shù)超過50%后單寧的提取率開始下降?？梢钥闯霾煌w積分?jǐn)?shù)的乙醇溶液對單寧有著不同的溶解力，其原因可能是超聲波促使五倍子中的其它可溶物質(zhì)溶解于提取液中，抑制了單寧的溶解，使得單寧的提取率下降，因此乙醇體積分?jǐn)?shù)取50%適宜。

2．1．3 溫度對單寧提取率的影響

固定液料比30∶1，超聲波作用時(shí)間120s，鹽酸體積分?jǐn)?shù)1．0%，乙醇體積分?jǐn)?shù)50%，改變提取溫度，進(jìn)行 1．2．1 的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表 3 所示。

表3 提取溫度對單寧提取率的影響

由表3可以看出，單寧的提取率隨提取溫度的增加呈上升趨勢，當(dāng)提取溫度超過60℃后單寧的提取率開始下降。其原因可能是較高的溫度會(huì)使植物組織中的多糖、果膠等成分析出增多，增加了溶液的黏稠度，從而影響有效成分的溶出;另外，也可能由于單寧的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，高溫加熱發(fā)生氧化或水解反應(yīng)使提取率降低，因此溫度取60℃適宜。

2．1．4 超聲波作用時(shí)間對單寧提取率的影響

固定液料比30∶1，提取溫度 60℃，鹽酸體積分?jǐn)?shù)1．0%，乙醇體積分?jǐn)?shù)50%，改變超聲波作用時(shí)間，進(jìn)行 1．2．1 的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表 4 所示。

表4 超聲波作用時(shí)間對單寧提取率的影響

由表4可以看出，單寧的提取率隨作用時(shí)間的增加呈上升趨勢，當(dāng)提取時(shí)間超過120s后單寧的提取率開始下降。說明超聲波處理能提高單寧的提取效率，在較短的時(shí)間內(nèi)就能達(dá)到較高的提取率。150s的提取量反而有所降低，其原因可能是由于單寧分子結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，隨時(shí)間延長單寧被氧化分解的量增加，因此時(shí)間取120s適宜。

2．1．5 液料比對單寧提取率的影響

固定提取溫度60℃，鹽酸體積分?jǐn)?shù)1．0%，乙醇體積分?jǐn)?shù)50%，超聲波作用時(shí)間120s，改變液料比，進(jìn)行 1．2．1 的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表 5 所示。

表5 液料比對單寧提取率的影響

由表5可以看出，單寧的提取率隨液料比的增加呈上升趨勢，當(dāng)液料比達(dá)到20∶1后單寧的提取率基本變化不大。其原因可能是由于單位體積的溶劑內(nèi)單寧含量降低，氧化反應(yīng)更容易發(fā)生，氧化的單寧隨著溶劑用量的增大而增加，故提取率下降。從節(jié)能角度考慮，液料比取20∶1適宜。

2．2 正交試驗(yàn)

2．2．1 正交試驗(yàn)結(jié)果及極差分析

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇鹽酸體積分?jǐn)?shù)，乙醇體積分?jǐn)?shù)，超聲波溫度，超聲波時(shí)間，液料比各4個(gè)因素，選擇L16（45）正交表安排實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行 1．2．1 的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表 6。

由表6可以看出，5個(gè)影響因素中，對單寧提取率影響的主次順序是:鹽酸體積分?jǐn)?shù)＞液料比＞超聲溫度＞乙醇體積分?jǐn)?shù)＞超聲時(shí)間。最適組合是A4B2C3D1E4，即鹽酸體積分?jǐn)?shù)2．0%、乙醇體積分?jǐn)?shù)50%、時(shí)間 120s、溫度 40℃、料液比 25∶1，在此條件下，單寧的提取率為10．52%。

2．2．2 方差分析

對表6實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表7。由表7可以看出，鹽酸體積分?jǐn)?shù)對單寧提取率影響顯著，其他幾個(gè)因素的影響程度依次為:液料比、超聲溫度、乙醇體積分?jǐn)?shù)、超聲時(shí)間，分析結(jié)果與直觀分析一致。

2．2．3 驗(yàn)證試驗(yàn)

按照方案A4B2C3D1E4進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，平行3次，取平均值，得最佳工藝條件下單寧的提取率為 10．52% 。

表7 方差分析表

3 結(jié)論

超聲波輔助從五倍子中提取單寧的最佳工藝條件為:鹽酸體積分?jǐn)?shù)2．0%，乙醇體積分?jǐn)?shù)50%，超聲時(shí)間120s，超聲溫度40℃，液料比25∶1。影響因素的順序是:鹽酸體積分?jǐn)?shù)＞液料比＞超聲溫度＞乙醇體積分?jǐn)?shù)＞超聲時(shí)間。在最佳提取工藝條件下，提取率為10．52%。

采用超聲波輔助提取單寧具有提取時(shí)間短，提取率高等優(yōu)點(diǎn)，值得推廣，可為工業(yè)提取單寧提供參考，而且五倍子中單寧的提取可為其進(jìn)一步開發(fā)利用提供依據(jù)。

[1] 栗世婷，張曉霞，吳蓉瑛．鞣質(zhì)藥理活性的研究新進(jìn)展[J]．疾病監(jiān)測與控制，2010，4（7）:395-397．

[2] 郭珊珊．菜籽殼中單寧的提取分離、構(gòu)成及性質(zhì)的研究[D]．武漢:華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008．

[3] 王瑞斌，薛成虎．國內(nèi)鞣質(zhì)生理活性研究進(jìn)展[J]．榆林學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，20（2）:47-49．

[4] 童波，劉大川．紫蘇粕中單寧和植酸提取工藝的研究[J]．中國油脂，2008，33（9）:47-50

[5] 武予清，郭予元．棉花植株中的單寧測定方法研究[J]．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2000，11（2）:243-245．

[6] 王全杰，任方萍，高龍．植物單寧的含量測定方法[J]．西部皮革，2010，32（23）:26-31．

Extraction of Tannin from Chinese Gall by Ultrasonic Auxiliary

LIYong-xia，WANGHong，LIUJun-hai
（School of Chemistry＆ Environmental Science，Shaanxi University of Technology，Hanzhong，Shaanxi723001， China）

Applied ethanol as extraction agent，tannin was extracted from Chinese gall by ultrasonic-assisted．The extraction processes were optimized through orthogonal experiment based on single factor．The results showed that the optimized extraction technologies were as followed:2．0%hydrochloric acid volume fraction，50%ethanol volume fraction，the extracting time was 120 seconds，the extracting temperature was 40℃，the ratio of liquid to solid was25∶1．The extraction yield was up to10．52%under the optimum conditions．

Chinese gall;ultrasonic extraction;tannin

R 284

A

1671-9905（2011）08-0018-04

2011-04-27