正交優(yōu)化微波輔助提取女貞子中齊墩果酸的工藝研究

孫阿惠，劉芳，楊鵬，劉軍海

（陜西理工學院化學與環(huán)境科學學院，陜西 漢中 723001）

正交優(yōu)化微波輔助提取女貞子中齊墩果酸的工藝研究

孫阿惠，劉芳，楊鵬，劉軍海

（陜西理工學院化學與環(huán)境科學學院，陜西 漢中 723001）

以女貞子為原料，采用微波輔助提取女貞子中齊墩果酸，在單因素實驗基礎(chǔ)上，通過正交試驗對工藝條件進行了優(yōu)化。結(jié)果表明，最佳提取條件是：乙醇濃度為90%，料液比為1∶10（g／mL），微波時間為3 min，微波功率為400 W，微波溫度為60℃。在此條件下，齊墩果酸提取率為2.518%。

女貞子；微波輔助；提?。积R墩果酸

女貞子為木犀科植物女貞的干燥成熟果實，又稱女貞實、冬青子、白蠟樹子、鼠梓子，具有降血脂、抗動脈硬化、降血糖、抗肝損傷、抗炎、抗癌、抗突變等作用［1－2］，是我國傳統(tǒng)的扶正固本藥物［3－4］。它主要分布于陜西、甘肅、浙江、江蘇、云南、貴州、廣東等地。研究表明，女貞子含有多種化學成分，如：齊墩果酸、乙酰齊墩果酸、熊果酸和乙酰熊果酸等。

齊墩果酸是五環(huán)三萜類化合物，具有抗菌抗病毒、消炎、保肝護肝等生物活性，近年又證明有抗癌活性，可廣泛應用于治療肝病和降血糖的藥物及功能性食品中，發(fā)展?jié)摿薮?。本文擬通過單因素試驗及正交分析獲得最佳提取工藝條件，以期為女貞子資源的綜合開發(fā)利用提供一定的理論參考。

1 試驗材料和試驗方法

1.1 材料、藥品和儀器

女貞子（產(chǎn)自陜西漢中，60℃干燥、粉碎后過40目篩密封備用）；齊墩果酸的標準品（純度＞99%，購于西安博勝科技有限公司）；其余無水乙醇、高氯酸、冰乙酸、香草醛、乙酸乙酯等均為分析純。

WF－2000微波快速反應系統(tǒng)（上海屹堯分析儀器有限公司）；Cary50型紫外可見分光光度計（美國瓦里安公司）；FW117中草藥粉碎機（天津泰斯特儀器有限公司）；DGG－9140B型電熱恒溫鼓風干燥箱 （上海森信試驗儀器有限公司）；SHZ－D（Ⅲ）循環(huán)水式真空泵（鞏義市予華儀器有限責任公司）；GR－200電子天平（日本AND公司）等。

1.2 試驗方法

1.2.1 女貞子齊墩果酸提取工藝流程

準確稱取一定量女貞子干粉，以一定濃度的乙醇作為提取劑，按設(shè)定好的料液比（g／mL）加入燒瓶、移入微波反應器中，在一定的微波功率、微波時間、微波溫度下進行提取。提取完成后減壓抽濾，取濾液用提取溶劑定容，取出8 mL提取液以3000 r／min 離心 10 min。 準確量取 0.20 mL 上清液于10 mL具塞試管中，于80℃水浴中揮去溶劑，向其加入0.20 mL 5%香草醛－冰乙酸溶液，再精確加入高氯酸0.8 mL，搖勻；置于60℃水浴條件下加熱15 min，取出后立即用流水冷卻2 min；用乙酸乙酯定容至10 mL，搖勻，靜置，在546 nm下測吸光度，計算提取率。

1.2.2 標準曲線的繪制

精密稱取齊墩果酸標準品0.0250 g置于250 mL容量瓶中，加入無水乙醇定容至刻度，制得濃度為 0.10 g／L 的標準溶液， 吸取標準溶液 0.00、0.40、0.80、1.20、1.60、2.00、2.40、2.80、3.20 mL 置于具塞試管中，于80℃水浴上揮發(fā)除去乙醇，按香草醛－高氯酸法顯色［5］后測定吸光度。得標準曲線方程為 y ＝ 0.0235x－0.003，（R2＝ 0.9996），且齊墩果酸濃度在 8.5234 ～ 34.0553 ug／mL 范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。

1.2.3 最大吸收波長的確定及對提取物的檢驗

取1.2.2中的一定體積的標準品溶液揮去乙醇后進行顯色，用乙酸乙酯稀釋到10 mL。用它作為空白對照，進行光譜分析，測定其最大吸收波長（圖 1）。另取 1.0000 g 女貞子粉用 1.2.1 的方法進行操作，做空白對照，最后進行光譜分析，確定所提物質(zhì)齊墩果酸（圖2）。

圖1 標準品紫外掃描圖

圖2 樣品液紫外掃描圖

1.3 齊墩果酸提取率的計算

式中：A－顯色后溶液的吸光度；10－顯色后溶液的體積；V（25mL）－齊墩果酸提取溶液的體積；0.20－減壓蒸干時吸取的提取液體積；m－女貞子粉質(zhì)量（g）。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素試驗及分析

2.1.1 乙醇濃度對提取率的影響

分別稱取1.0000 g女貞子粉5份，以乙醇濃度為 60%、70%、80%、90%、100%， 并固定微波時間為3 min，微波溫度為60℃，微波功率為300 W，料液比為 1∶10 （g／mL），進行 1.2.1 試驗，結(jié)果見表1。

表1 乙醇濃度對提取率的影響

結(jié)果表明，隨著乙醇濃度的增大，女貞子中齊墩果酸的提取率逐漸增大，當乙醇濃度為80%時提取率最大，之后提取率降低。由于不同體積分數(shù)的乙醇極性不同，而根據(jù)相似相溶原理，乙醇濃度越高，其極性越接近于齊墩果酸的極性，越有利于提取。而無水乙醇中幾乎不含水，其傳熱和傳質(zhì)均受到影響，所以其提取率反而降低［6］。為節(jié)約資源，故選取乙醇濃度80%為宜。

2.1.2 料液比對提取率的影響

分別稱取1.0000 g女貞子粉5份，以料液比為 1∶6、1∶8、1∶10、1∶12、1∶14 （g／mL），并固定乙醇濃度為80%，微波溫度為70℃，微波時間為3 min，微波功率為 300 W，進行 1.2.1 試驗，結(jié)果見表2。

表2 料液比對提取率的影響

結(jié)果表明，隨著料液比的增高，女貞子中齊墩果酸的提取率逐漸增大，當料液比為1∶10時提取率基本保持不變。原因可能是料液比較小時，女貞子中齊墩果酸不能充分溶出，因而提取劑增加，提取率呈增加趨勢；但女貞子中齊墩果酸含量有限，當提取劑增加到一定程度，齊墩果酸已基本溶出，因而提取率基本不增加，而且過大的料液比會造成提取液中雜質(zhì)含量高?？紤]節(jié)省原料、能源、后序工藝負荷，故料液比取1∶10為宜。

2.1.3 微波時間對提取率的影響

分別稱取1.0000 g女貞子粉5份，以微波時間為 1 min、2 min、3 min、4 min、5 min， 并固定乙醇濃度為80%、微波溫度為70℃，微波功率為300 W，料液比為 1∶10（g／mL），進行 1.2.1 試驗，結(jié)果見表3。

表3 微波時間對提取率的影響

結(jié)果表明，隨著微波時間的增加，女貞子中齊墩果酸的提取率逐漸增大，當時間為3 min時提取率最大，之后提取率有所降低。這是由于一定時間的微波作用促使了齊墩果酸的提取，但時間太長將破壞齊墩果酸類物質(zhì)的原有結(jié)構(gòu)，使得率降低，故選時間3 min為宜。

2.1.4 微波功率對提取率的影響

分別稱取1.0000 g女貞子粉5份，以微波功率為 100 W、200 W、300 W、400 W、500 W， 并固定乙醇濃度為80%，微波溫度為70℃，微波時間為3 min，料液比為 1∶10 （g／mL），進行 1.2.1 試驗，結(jié)果見表4。

表4 微波功率對提取率的影響

結(jié)果表明，隨著微波功率的增高，女貞子中齊墩果酸的提取率逐漸增大，當微波功率為300 W時提取率最大，之后提取率開始減小。這是由于微波作用時間一定時，當微波功率太低時，微波對細胞膜的破碎作用較小，分子運動也不劇烈，齊墩果酸提取率不高。功率越高，物系吸收微波能越多，物系溫升越快，固液傳質(zhì)速度也加快［7］，提取率升高；功率過大，可能引起齊墩果酸的活性成分降低和降解?？紤]到功率越高，機器損耗和能耗也越大，生產(chǎn)成本也會增高，故選微波功率300W為宜。

2.1.5 微波溫度對提取率的影響

分別稱取1.0000 g女貞子粉5份，以微波溫度為40℃、50℃、60℃、70℃、80℃，并固定乙醇濃度為80%，微波時間為3 min，微波功率為300 W，料液比為 1∶10（g／mL），進行 1.2.1 試驗，結(jié)果見表5。

表5 微波溫度對提取率的影響

結(jié)果表明，隨著微波溫度的增高，女貞子中齊墩果酸的提取率逐漸增大，當微波溫度為60℃時提取率最大，之后提取率開始減小。這可能是由于溫度升高，提取率逐漸升高，溶劑的粘度減小，分子運動速度加快，提取溶劑的擴散系數(shù)增加，促使溶出速度加快；同時分子運動速度加劇，細胞的擴散及滲透速率加快，齊墩果酸類物質(zhì)容易轉(zhuǎn)移到溶劑中。當溫度超過60℃時齊墩果酸的結(jié)構(gòu)及部分官能團遭到破壞，同時一些雜質(zhì)也會增多，故選擇溫度60℃為宜。

2.2 正交試驗

2.2.1 正交試驗結(jié)果及極差分析

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，以乙醇和鹽酸的混合溶液為提取溶劑，分別選擇了料液比，微波溫度，微波時間，微波功率，進行L16（45）正交試驗，進一步優(yōu)化提取工藝。正交試驗結(jié)果及極差分析見表6。

表6 正交試驗結(jié)果及極差分析

由表6可知，最優(yōu)因素水平組合為A3B2C2D3E2，即乙醇濃度為 90%、料液比為 1∶10、微波作用時間為3 min、微波功率為400 W、微波提取溫度為50℃。各因素影響齊墩果酸提取率的順序是A＞C＞D＞E＞B，即乙醇濃度＞微波時間＞微波功率＞微波溫度＞料液比。在上述最優(yōu)條件下，進行三次平行驗證試驗，取平均值，得女貞子中齊墩果酸的提取率為 2.518%。

2.2.2 正交試驗結(jié)果的方差分析

對表6試驗結(jié)果進行方差分析，結(jié)果如表7所示。

表7 正交試驗結(jié)果的方差分析

由表7正交試驗結(jié)果的方差分析可知，所選取的五個因素中，乙醇濃度、微波時間和微波溫度對提取率的影響顯著，其余因素影響不顯著。實際生產(chǎn)若考慮經(jīng)濟性，則料液比和微波溫度可適當降低，但要控制好乙醇濃度、微波時間、微波功率。

3 結(jié)論

（1）采用微波法提取女貞子中齊墩果酸的最優(yōu)條件是：乙醇濃度 90%、料液比 1∶10（g／mL）、微波溫度50℃、微波功率400 W、微波時間3 min，在此條件下提取率可達2.518%。

（2）提取過程中要控制好乙醇濃度、微波時間和微波溫度，以獲得較高的提取率。

（3）微波輔助提取縮短了提取時間，減小了能耗，節(jié)約了資源，減少了對環(huán)境的污染；同時微波提取操作簡單，自動化程度高，經(jīng)濟廉價，具有可行性，便于工業(yè)化生產(chǎn)。

［1］蔣珍菊，王周玉.超聲波輔助提取女貞子有效成分及其含量分析［J］.時珍國醫(yī)國藥，2010 ，21（4）： 819－820.

［2］張蜀艷，李政.齊墩果酸研究進展［J］.食品與發(fā)酵科技，2010，4：22－23.

［3］郭留城，杜利月.女貞子超聲波提取工藝研究［J］.中醫(yī)藥臨床雜志，2009，6：262－263.

［4］徐玲花，熊亞青，嚴鎮(zhèn)鈞，等.女貞子總黃酮提取工藝的研究［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學，2011，39（6）：3305－3305.

［5］汪忠波，沈建林.竹節(jié)三七齊墩果酸型皂甙的超聲提取工藝研究［J］.湖北中醫(yī)雜志，2010，32（12）：78－79.

［6］汪茜，蔣珍菊.微波輔助提取女貞子中齊墩果酸工藝研究［J］.食品科技，2009，34（6）：202－203.

［7］呂佳飛，李文飛，馮偉，等.微波法提取紅棗中齊墩果酸的工藝條件優(yōu)化研究 ［J］.化工技術(shù)與開發(fā)，2010，39（6）：23－24.

10.3969／j.issn.1007－2217.2012.01.007

2011－11-15