微波萃取法提取豆渣中大豆異黃酮工藝研究

唐志華

(陜西理工學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，陜西 漢中 723000)

0 引言

異黃酮(黃豆苷原、三羥異黃酮)富含于大豆中，是大豆生長過程中的一種次級代謝產(chǎn)物，藥用價值很高，對人體具有重要生理功能[1-4]。如抗氧化作用以及弱雌激素、抗溶血以及抗真菌活性等功效，能預(yù)防和治療白血病、骨質(zhì)疏松、婦女更年期綜合癥、老年癡呆等多種疾病，得到醫(yī)藥衛(wèi)生、食品、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。豆渣是大豆加工中的副產(chǎn)物，作為豆腐大國的中國產(chǎn)量驚人，但基本上都被當(dāng)成低附加值的飼料或肥料處理掉，抑或作為廢物被直接丟棄，不僅浪費(fèi)資源，還可造成環(huán)境污染。豆渣中同樣含有異黃酮，若能將其提取出來，作為天然的抗氧化劑和具保健功能的食品添加劑使用，對豆渣的綜合利用具有重要的意義。大豆異黃酮的提取方法主要有溶劑萃取法、超聲波萃取法、微波萃取法、超臨界流體萃取法等。微波萃取法是一種新型提取方法，具有設(shè)備簡單、萃取范圍廣、提取效率高、重現(xiàn)性好、省時省試劑、污染小等優(yōu)點(diǎn)[5-7]。目前，大豆異黃酮的純度還不高，相關(guān)提取、純化等工藝問題[8-10]亟待解決，尋求提取及純化工藝對其開發(fā)利用尤為重要。

本文以染料木素為標(biāo)準(zhǔn)品，采用微波萃取法提取豆渣中大豆異黃酮，測定提取液中的大豆異黃酮含量，來確定出最佳工藝條件。該方法旨在為豆渣中大豆異黃酮的提取工藝提供一定的參考依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

1.1.1 材 料

新鮮豆渣(購自漢中市漢臺區(qū)東關(guān)蔬菜批發(fā)市場);染料木素(西安融升生物科技有限公司);石油醚(淄博豐倉化工有限公司);無水乙醇(江蘇省盛源化工股份有限公司)。

1.1.2 儀 器

722G可見分光光度計(jì)(上海精密科學(xué)儀器有限責(zé)任公司);微波快速反應(yīng)系統(tǒng)(上海屹堯分析儀器有限公司);電熱鼓風(fēng)干烘箱(北京科佛永興儀器有限公司);GXL-2S-2A數(shù)顯恒溫水浴鍋(江蘇省金壇市金祥龍電子有限公司)。

1.2 方 法

1.2.1 豆渣中大豆異黃酮的提取工藝

新鮮豆渣經(jīng)干燥粉碎，石油醚脫脂后乙醇微波萃取，過濾得待測濾液。

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

以染料木素為標(biāo)準(zhǔn)品，參照文獻(xiàn)[11-12]的方法，測吸光度(Y)。以吸光度為縱坐標(biāo)，染料木素濃度(μg·mL－1)(X)為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(見圖1)，得回歸方程。

1.2.3 提取液中大豆異黃酮的測定

準(zhǔn)確吸取前文中的提取液10.00 mL，用蒸餾水定容至100 mL，搖勻。以10.00 mL體積分?jǐn)?shù)95%乙醇定容至100 mL作空白對照，測吸光度。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程求算大豆異黃酮的質(zhì)量和提取率。計(jì)算公式如下:

豆渣樣品中所含大豆異黃酮的質(zhì)量(μg)=10X(μg·mL－1)V(mL)，

大豆異黃酮的提取率(%)=(10XV·10－6/W(g))·100=XV/(1000 W)，

式中:W為樣品質(zhì)量，V為提取液總體積，X為由回歸方程求得的待測樣品的異黃酮含量。

1.2.4 提取條件的選擇

控制微波功率450 W，以大豆異黃酮的提取率做為考察指標(biāo)，選取乙醇濃度、提取溫度、微波萃取時間、固液比等因素作為考察條件，對大豆異黃酮的微波萃取工藝進(jìn)行研究。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

2 結(jié)果與討論

2.1 乙醇濃度的影響

控制溫度50℃，固液比1∶10，微波時間30 min，考察乙醇濃度對豆渣中大豆異黃酮提取的影響(見圖2)。當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)在50% ～80%時，隨著乙醇濃度的增加大豆異黃酮的提取率升高，乙醇體積分?jǐn)?shù)為80%時，提取效果最好，而后提取率隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加反而下降。因?yàn)楦邼舛纫掖嫉臉O性與異黃酮相似，所以可達(dá)最佳萃取效果。但是，大豆異黃酮不同的組分在乙醇中的溶解度是有差異的?？梢?，濃度過低或過高都會不同程度地抑制大豆異黃酮的提取，因此，本工藝選擇乙醇體積分?jǐn)?shù)為80%。

2.2 溫度的影響

控制乙醇體積分?jǐn)?shù)為80%，固液比為1∶10時，在不同溫度下微波萃取30 min，考察不同溫度對大豆異黃酮提取的影響(見圖3)?？梢?，大豆異黃酮的提取率隨著溫度的升高呈先升后降之趨勢，這可能是隨著溫度的升高，分子滲透、擴(kuò)散、溶解速度加快，使豆渣顆粒中的大豆異黃酮更易轉(zhuǎn)移到溶劑中。但溫度過高，可能會使大豆異黃酮被氧化破壞，不同糖苷配基形式之間發(fā)生轉(zhuǎn)化分解而導(dǎo)致提取率下降，故本工藝選擇提取溫度為60℃。

2.3 微波萃取時間的影響

控制乙醇體積分?jǐn)?shù)80%，固液比為1∶10，提取溫度為60℃，考察不同的微波萃取時間對大豆異黃酮提取率的影響(見圖4)。從圖可見，隨著微波萃取時間的延長大豆異黃酮的提取率升高，萃取時間超過30 min后，提取率升高緩慢，40 min后，提取率開始下降。這可能是豆渣顆粒內(nèi)部與溶劑中大豆異黃酮的濃度接近平衡，顆粒內(nèi)部的大豆異黃酮停止向周圍溶劑擴(kuò)散，再延長萃取時間，不僅增加能耗和物耗，而且會加大乙醇的揮發(fā)，致使大豆異黃酮提取率反而下降，故本工藝選擇微波萃取時間為40 min。

圖2 乙醇濃度對提取率的影響

圖3 溫度對提取率的影響

2.4 液固比的影響

控制乙醇體積分?jǐn)?shù)80%，提取溫度為60℃，微波萃取40 min，考察液固比對大豆異黃酮提取的影響(見圖5)?？梢?，大豆異黃酮的提取率隨著液固比的增加而升高，但當(dāng)液固比增加到8以后，提取率升高緩慢，當(dāng)液固比增加到10以后，提取率基本不變，而當(dāng)液固比增加到12以后，提取率反而開始下降?？赡苁且?yàn)槿軇┝吭黾拥揭欢ǔ潭群蟠蠖巩慄S酮已基本被提取出來，而異黃酮在乙醇中的溶解度是一定的，液固比的增加相當(dāng)于加大了溶劑量，在其他條件不變的情況下，異黃酮的溶解量會逐漸增加，直至達(dá)到飽和狀態(tài)，提取量就會基本維持恒定。當(dāng)再增加液固比反而會降低大豆異黃酮的提取，故選擇固液比為1∶10～1∶12之間。

圖4 微波萃取時間對提取率的影響

圖5 固液比對提取率的影響

3 結(jié)論

大豆異黃酮的提取受到乙醇濃度、提取溫度、微波萃取時間和固液比等因素的影響，其最佳的提取條件應(yīng)該是控制乙醇體積分?jǐn)?shù)為80%，溫度為60℃，微波萃取時間為40 min，固液比為1∶10～1∶12之間，此工藝下測出豆渣中大豆異黃酮的提取率為0.070% ～0.073%(含量為2.10～2.19 μg/mL)。微波萃取法提取大豆異黃酮與傳統(tǒng)的乙醇提取法相比，能縮短提取時間，減少溶劑的用量，提高乙醇的提取效率，能提高豆渣的綜合利用率，具有廣闊的前景。

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