消泡劑在酸棗仁皂苷濃縮過(guò)程中的應(yīng)用

李嘉瀅, 何桂霞, 呂晶森, 干 麗, 蔡禎艷, 劉赫男

（湖南中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院, 湖南 長(zhǎng)沙 410208）

消泡劑在酸棗仁皂苷濃縮過(guò)程中的應(yīng)用

李嘉瀅, 何桂霞*, 呂晶森, 干 麗, 蔡禎艷, 劉赫男

（湖南中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院, 湖南 長(zhǎng)沙 410208）

目的 初步探索消泡劑在酸棗仁皂苷濃縮過(guò)程中的應(yīng)用。方法 分別以消泡率和表面張力作為指標(biāo)考察6種消泡劑的消泡性能，進(jìn)而研究濃縮時(shí)溫度、消泡劑配制質(zhì)量濃度及消泡劑使用量對(duì)消泡作用的影響。結(jié)果 選用食品消泡王消泡劑， 濃縮溫度為 70 ℃， 消泡劑配制質(zhì)量濃度 0.08 g/mL， 起泡液和消泡劑用量比為 6 ∶1， 表面張力可降低30.74%， 濃縮時(shí)間可減少為原來(lái)的 50%。 結(jié)論 消泡劑在酸棗仁皂苷濃縮過(guò)程中有一定的消泡作用。

酸棗仁;消泡劑;總皂苷;表面張力

泡沫是日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的現(xiàn)象，絕大多數(shù)情況下泡沫會(huì)阻礙工藝操作和設(shè)備的正常運(yùn)行， 從而給生產(chǎn)帶來(lái)麻煩［1］。 近年來(lái)， 消滅有害泡沫的方法層出不窮，有靜置法、減壓法、機(jī)械消泡法、 油脂消泡法等［2］。借助于添加消泡劑消泡的方法已廣泛應(yīng)用于造紙、涂料、食品加工、紡織、石油化工等工業(yè)中，能迅速高效的消除泡沫［3］。 目前， 酸棗仁皂苷濃縮時(shí)起泡現(xiàn)象已嚴(yán)重困擾著藥廠(chǎng)的大規(guī)模生產(chǎn)，為解決這一實(shí)際困難，本研究首次將消泡劑應(yīng)用于酸棗仁皂苷濃縮過(guò)程中，完成了消泡劑在藥學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的初探，以期為實(shí)驗(yàn)室及藥廠(chǎng)提供消除泡沫的可行方法，同時(shí)擴(kuò)大消泡劑的應(yīng)用領(lǐng)域。

1 儀器與試藥

TU-1900 雙光束紫外一可見(jiàn)分光光度計(jì) （北京普析通用儀器有限責(zé)任公司）;最大泡壓法測(cè)定表面張力裝置， DP-A精密數(shù)字壓力計(jì) （南京桑力電子設(shè)備廠(chǎng)）。

酸棗仁藥材 （由廣東一方制藥有限公司購(gòu)買(mǎi)于甘肅隴西天龍中藥生物科技有限公司，經(jīng)湖南中醫(yī)藥大學(xué)中藥鑒定教研室劉塔斯教授鑒定為鼠李科棗屬植物酸棗的干燥成熟種子）;酸棗仁皂苷A對(duì)照品 （批號(hào) 110734-201201，中國(guó)食品藥品檢定研究院）; 乳化硅油消泡劑、復(fù)配豆制品消泡劑、95%工業(yè)酒精、 CL-259 醫(yī)藥發(fā)酵消泡劑、 食品消泡王、 1098DEFOAMER化泡劑， 水為超純水， 其他試劑為分析純。

2 方法與結(jié)果

2.1 最佳消泡劑的優(yōu)選方法

2.1.1 消泡劑溶液的配制 分別取乳化硅油消泡劑、 復(fù)配豆制品消泡劑、 95%工業(yè)酒精、 CL-259 醫(yī) 藥 發(fā) 酵 消 泡 劑、 食 品 消 泡 王、1098DEFOAMER化泡劑各 10 g， 置于 100 m L量瓶中， 乙醇溶解定容至刻度， 配制成 0.1 g/mL的消泡劑溶液備用。

2.1.2 起泡液的制備 取經(jīng) HPD-100 大孔樹(shù)脂純化后的酸棗仁固形物 10 g置于 200 mL量瓶中，70%乙醇溶解定容至刻度， 配制成 0.05 g/mL的酸棗仁固形物溶液作為起泡液備用，其中，酸棗仁總皂苷為 4.47 mg/mL。

2.1.3 消泡劑性能測(cè)試 常用的消泡劑性能測(cè)試方法主要有泡沫降位法、震蕩搖瓶法、最大泡壓法和通氣鼓泡法等［4］。根據(jù)酸棗仁皂苷自身起泡的特殊性，本實(shí)驗(yàn)主要采用濃縮時(shí)間比較法和最大泡壓法評(píng)價(jià)消泡劑性能。濃縮時(shí)間比較法是通過(guò)比較加入消泡劑前后濃縮時(shí)間的變化從而得出消泡劑的消泡率來(lái)評(píng)價(jià)消泡劑的消泡性能，其中消泡率%=［ （加入消泡劑前濃縮時(shí)間—加入消泡劑后濃縮時(shí)間/加入消泡劑前濃縮時(shí)間］ ×100%。 消泡劑是通過(guò)降低溶液表面張力的機(jī)制發(fā)揮消泡作用的，其滅泡能力與其降低溶液表面張力的程度有關(guān)，故可通過(guò)最大泡壓法測(cè)定溶液表面張力來(lái)評(píng)價(jià)消泡劑的性能［5］。 最大泡壓法是將一毛細(xì)管剛好與待測(cè)液液面接觸，對(duì)毛細(xì)管內(nèi)加壓，這時(shí)液體內(nèi)形成一氣泡，壓力大到一定值時(shí)管端氣泡破裂吹出，壓力突然下降。 根據(jù) Laplace方程， 最大壓力差 ΔP與液體表面張力σ及毛細(xì)管半徑 R有下述關(guān)系， ΔP= 2σ/R或 σ=RΔP/2， 因此，只要測(cè)定了毛細(xì)管半徑R在形成氣泡時(shí)的最大壓力差ΔP原則上可求出σ［6］。 本實(shí)驗(yàn)中通過(guò)比較起泡液加入消泡劑前后表面張力的變化來(lái)選擇最佳消泡劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。結(jié)果表明食品消泡王能使起泡液表面張力降低的程度最大， 消泡率最高， 為 46.77%，是酸棗仁皂苷濃縮過(guò)程中最佳消泡劑。

表1 不同種類(lèi)消泡劑性能測(cè)試Tab.1 Perform ance testing of differen t types defoamers

2.2 濃 縮 時(shí) 溫 度 對(duì) 消 泡 作 用 的 影 響［7]取“2.1.2 ” 項(xiàng) 下 配 制 好 的 起 泡 液 120 mL， 加 入“2.1.1” 項(xiàng)下配制的食品消泡王消泡劑 25 mL， 通過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀回收起泡液至 20 mL， 分別控制溫度為 50、 60、 70、 80、 90 ℃。 通過(guò)濃縮時(shí)間比較法和最大泡壓法得出加入消泡劑后濃縮時(shí)的最佳溫度。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 2。 結(jié)果表明 70 ℃時(shí)濃縮時(shí)間為 13.2 min， 消泡率達(dá) 46.77%， 能最好的發(fā)揮消泡劑作用，為最佳濃縮溫度。

表2 不同溫度對(duì)消泡作用的影響Tab.2 Effects of temperature on anti-foam ing action

2.3 消泡劑配制質(zhì)量濃度對(duì)消泡作用的影響［8-9]取 “2.1.2” 項(xiàng)下配制好的起泡液 120 mL， 分別加入 0.04、 0.06、 0.08、 0.10、 0.12 g/m L的食品消泡王消泡劑 25 mL， 通過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀回收起泡液至20 mL， 控制溫度為 70 ℃。 通過(guò)濃縮時(shí)間比較法和最大泡壓法得出消泡劑的最佳配制質(zhì)量濃度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 3。 結(jié)果表明 0.10 g/mL為消泡劑最佳配制質(zhì)量濃度。

表3 消泡劑配制質(zhì)量濃度對(duì)消泡作用的影響Tab.3 Defoamer’ s concentrations on the anti-foam ing action of preparation

2.4 消 泡 劑 使 用 量 對(duì) 消 泡 作 用 的 影 響［10-11]取“2.1.2” 項(xiàng)下配制好的起泡液 120 m L， 分別加入0.10 g/mL的食品消泡王消泡劑 5、 10、15、 20、25 mL， 通過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀回收起泡液至 20 mL，控制溫度為70℃。 通過(guò)濃縮時(shí)間比較法和最大泡壓法得出消泡劑最佳使用量。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 4。 結(jié)果表明， 120 mL起泡液使用 20 mL消泡劑為最佳使用量， 起泡液和消泡劑最佳用量比為6 ∶1。

表4 消泡劑使用量對(duì)消泡作用的影響Tab.4 Amoun t of defoamer consum ption on the defoam ing action

3 濃縮過(guò)程中使用消泡劑的驗(yàn)證試驗(yàn)

3.1 使用消泡劑前后的表面張力、 濃縮時(shí)間 取3 份 “2.1.2” 項(xiàng)下配制好的起泡液 600 m L， 分別加入 0.10 g/mL的食品消泡王消泡劑 100 mL， 通過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀回收起泡液至 100 mL， 控制溫度為70 ℃。 分別按照 “2.1.3” 項(xiàng)下方法測(cè)得起泡液使用消泡劑前后的表面張力、濃縮時(shí)間，相同條件的試驗(yàn)重復(fù)做 3次， 結(jié)果見(jiàn)表5。

3.2 使用消泡劑前后的酸棗仁總皂苷量［12-14]

3.2.1 對(duì)照品溶液的制備 精密稱(chēng)取酸棗仁皂苷A標(biāo)準(zhǔn)品 3.0 mg， 置于 10 m L量瓶中， 用甲醇溶解并稀釋至刻度， 搖勻，配制成 0.3 mg/mL的對(duì)照品溶液備用搖勻， 0.45 μm濾膜過(guò)濾， 備用。

3.2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的繪制 精密取 0.3 mg/mL對(duì)照品溶液50、 100、150、200、250、300 μL于10mL具塞試管中，揮盡溶劑，于每支試管中分別加入5%香草醛冰醋酸溶液 0.2 m L， 高氯酸 0.8 mL， 搖勻，置 60 ℃水浴中加熱 15 min， 立即置冰水浴中冷卻， 精密加入冰醋酸 5.0 mL， 搖勻， 于 472 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度。 以吸收度 （Y） 為縱坐標(biāo)， 以質(zhì)量 （X） 為橫坐標(biāo)， 計(jì)算得回歸方程 Y= 16.205X-0.001 5 （r=0.999 1）。

3.2.3 樣品測(cè)定 精密吸取 “2.1.2” 項(xiàng)下的使用消泡劑前后的濃縮溶液適量， 置于10 m L具塞試管中， 揮盡溶劑， 按 “3.2.2” 項(xiàng)下方法操作， 測(cè)定吸光度，按標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)計(jì)算供試溶液中酸棗仁總皂苷的含有量。 結(jié)果見(jiàn)表5。

表 5 濃縮過(guò)程使用消泡劑的驗(yàn)證試驗(yàn) （n=3）Tab.5 Verification test of defoamer use in the enrichment process（ n=3）

從表5可見(jiàn)，食品消泡王消泡劑在酸棗仁皂苷濃縮過(guò)程中可使?jié)饪s時(shí)間減少為原來(lái)的 50%， 表面張力降低 0.016 83 N/m， 降低了 30.74%。 從“2.1.2” 項(xiàng)下可知， 使用消泡劑前未經(jīng)濃縮即 1倍量的起泡液中酸棗仁總皂苷質(zhì)量濃度為 4.47 mg/mL， 從表5 中可知， 使用消泡劑前 5 倍量起泡液濃縮后的質(zhì)量濃度為 22.21 mg/m L， 基本為濃縮前的5倍，使用消泡劑后5倍量起泡液濃縮后的質(zhì)量濃度為 22.13 mg/m L， 和使用消泡劑前相比總皂苷質(zhì)量濃度基本無(wú)變化，說(shuō)明消泡劑的加入對(duì)酸棗仁皂苷的量無(wú)影響，該法可較好應(yīng)用于酸棗仁皂苷濃縮過(guò)程中。

4 討論

目前關(guān)于消泡劑的性能測(cè)試方法國(guó)內(nèi)外尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，但優(yōu)良的消泡劑多具備消泡效率高、便于控制添加量、成本經(jīng)濟(jì)、安全無(wú)毒等性能。食品消泡王消泡劑正是具有這樣優(yōu)良性能的食品添加劑，在酸棗仁皂苷濃縮過(guò)程中由于其表面張力低，進(jìn)入氣泡液膜后可頂替原來(lái)的表面活性分子，使接觸處的液膜表面張力降低，從而使泡沫的壽命變短，達(dá)到消泡的作用。本實(shí)驗(yàn)完成了消泡劑在酸棗仁皂苷濃縮過(guò)程中應(yīng)用的初探，發(fā)現(xiàn)消泡劑不僅可以減少酸棗仁皂苷濃縮時(shí)間，降低濃縮液的表面張力，同時(shí)經(jīng)酸棗仁皂苷測(cè)定實(shí)驗(yàn)表明添加消泡劑對(duì)指標(biāo)成分酸棗仁皂苷的量無(wú)影響，得出消泡劑在酸棗仁皂苷濃縮過(guò)程中有一定的消泡作用，為進(jìn)一步研究消泡劑在藥學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用提供了可行條件，關(guān)于添加消泡劑對(duì)于藥物本身生物活性及藥理作用的影響將成為今后研究的另一發(fā)展方向。

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Application of defoamer in jujuboside dewatering

LI Jia-ying， HE Gui-xia*， LüJin-sen， GAN Li， CAIZhen-yan， LIU He-nan

（ School of Pharmacy， Hunan University of Traditional Chinese Medicine， Changsha 410208， China）

Ziziphi spinosae Semen;defoamer;total saponins;surface tension

R284.2

:A

1001-1528（2014）12-2517-04

10.3969/j.issn.1001-1528.2014.12.016

2013-11-15

湖南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目 （ JJ116079） ; 湖南省普通高校教學(xué)改革研究項(xiàng)目 （ 湘教通 ［ 2012］ 401 號(hào)-207） ; 湖南中醫(yī)藥大學(xué)2011 年校級(jí)研究生科研創(chuàng)新項(xiàng)目; 湖南省中藥學(xué)重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目資助 （湘教通 ［2011］ 76 號(hào)）; 湖南中醫(yī)藥大學(xué)十二五藥物分析學(xué)校級(jí)重點(diǎn)學(xué)科資助

李嘉瀅 （1989—） 女， 碩士生， 從事天然藥物化學(xué)研究。

*通信作者: 何桂霞 （1965 —） ， 女， 教授， 碩士生導(dǎo)師， 從事天然藥物化學(xué)研究。 E-mail:412422047@qq.com

日期:2014-03-25

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