葵花籽粕中綠原酸的微波提取工藝研究

袁粉粉 余長坡

摘要：采用微波技術提取葵花籽粕中的綠原酸，并優(yōu)化提取工藝條件，為綠原酸在飼料中的應用提供參考。試驗首先研究了微波提取葵花籽粕綠原酸過程中乙醇體積分數(shù)、微波時間、微波功率、微波溫度、料液比等五個因素對提取率的影響，在此基礎上，通過正交實驗優(yōu)化提取工藝，結果顯示：乙醇體積分數(shù)60%，微波時間4min，微波功率300W.微波溫度60℃，料液比1：18g/mL時，葵花籽粕中綠原酸的提取率最高，達4.925%。綠原酸是天然的飼料抗氧化劑、抗茵劑，在禽畜機體免疫調(diào)節(jié)方面具有突出作用，是不可多得的天然綠色飼料添加劑。

關鍵詞：微波：提?。嚎ㄗ哑桑壕G原酸

前言

葵花籽粕是葵花籽經(jīng)預壓榨或直接浸出榨取油脂之后的物質(zhì).葵花籽粕中含有高于其他谷物的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)，作為植物蛋白的重要來源之一，其還含有豐富的鐵、鋅、鎂、鉀等微量元素，可作為蛋白飼用原料來配制多樣性的禽畜口糧?？ㄗ哑芍械拇掷w維是普通豆粕的2倍.因此應用在禽畜日糧中的代謝能也較低。綠原酸是葵花籽粕中的一種活性物質(zhì)，具有抗氧化、抗癌變、抗菌抗炎及免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)等功效，具有無毒、無害、無殘留的優(yōu)良特性.是一種替代抗生素的新型綠色飼料添加劑。本文以葵花籽粕作為提取原料，通過正交試驗優(yōu)化提取工藝.旨在為葵花籽粕在飼料工業(yè)中的精細應用提供理論參考。

1 實驗

1.1 實驗材料及儀器

葵花籽粕購于陜西漢中某油料加工公司，干燥粉碎后于陰涼通風處保存?zhèn)溆茫壕G原酸標準品（中國藥品生物制品檢驗所，純度≥99%）;無水乙醇（西安藍翔化工有限公司，純度≥99.9%）。

GR-200電子天平：日本AND;TU-1810紫外一可見分光光度計：北京普析通用儀器有限公司;SHZ-D（Ⅲ）循環(huán)水式真空泵：鞏義市予華儀器有限公司;電熱鼓風干燥箱101型：北京科偉永興儀器有限公司：DHG-9075A型電熱鼓風干燥箱：上海一恒科技有限公司;WF-2000微波快速反應系統(tǒng)：上海屹堯分析儀器有限公司：80-1型離心機：江蘇金壇正基儀器有限公司;FW117中草藥粉碎機：天津泰斯特儀器有限公司。

1.2 實驗

1.2.1 綠原酸標準曲線的繪制 精確量取5 mg的綠原酸標準樣品，用體積分數(shù)為60%的乙醇溶解后轉入50 mL的容量瓶中，配制100 ug/mL的綠原酸標準溶液。分別精密移取0，1，2，3，4，5，6 mL放入7個10 mL的容量瓶中定容至刻度.放置10 min后于328.00 nm波長處測其吸光度，以吸光度為縱坐標，綠原酸待測液濃度為橫坐標繪制標準曲線，得回歸方程為：A=0.0014C+0.0006.R2=0.9991，說明綠原酸濃度在0～0.6 mg/mL范圍內(nèi)線性關系良好。

1.2.2 葵花籽粕中綠原酸的提取

將備用的葵花籽粕粉末和不同體積分數(shù)的乙醇溶液按照一定的料液比配制好后移人微波反應系統(tǒng)中，設定微波功率、微波時間、微波溫度進行提取，提取后所得的混合液經(jīng)過抽濾、離心得上清液.按照1.2.1的方法測定不同提取參數(shù)所得的上清液的吸光度，計算葵花籽粕中綠原酸的提取率。

1.2.3 綠原酸提取率的計算

綠原酸提取率/（%）

=[（A-0.0006）QV/0.0014*1000]/m

式中：A-待測液吸光度;

v-測定液的體積（mL）;

m-提取所用的葵花籽粕質(zhì)量（g）;

Q-提取液的稀釋總倍數(shù);

1.3 正交試驗設計

選擇乙醇體積分數(shù)、微波時間、微波溫度、微波功率、料液比五個因素作為正交試驗的考察因子，以葵花籽粕中綠原酸的提取率為指標.采用五因素四水平的正交實驗設計優(yōu)化葵花籽粕中綠原酸的提取，試驗安排見表1。

2 實驗結果及討論

2.1 乙醇體積分數(shù)的選擇

在乙醇體積分數(shù)這個單因素探究試驗中.設定料液比1：15 g/mL，微波溫度50℃，微波時間4min.微波功率300 W，研究乙醇體積分數(shù)分別為40%、50%、60%、70%、80%時葵花籽粕中綠原酸提取率的變化，結果如圖1所示。

由圖l可知.在微波提取葵花籽粕綠原酸的過程中，乙醇體積分數(shù)對其的影響并非線性.而是隨著乙醇體積分數(shù)的增大.綠原酸的提取率先增大后減小.乙醇體積分數(shù)為60%時葵花籽粕中綠原酸的提取率最大.說明此時的乙醇水溶液的極性和綠原酸的極性最相似.隨著乙醇體積分數(shù)的增大，葵花籽粕中脂溶性的物質(zhì)也容易溶解其中，阻礙一部分綠原酸的溶解，因此表現(xiàn)在圖1中，當乙醇體積分數(shù)大于60%之后，綠原酸提取率降低。兼顧提取效果及成本.選擇體積分數(shù)為60%的乙醇溶液較合適。

2.2 微波時間的選擇

在微波時間這個單因素探究試驗中.設定料液比1：15 g/mL，微波溫度50℃，乙醇體積分數(shù)60%.微波功率300 W.研究微波時間分別為2rmn、3min、4min、5 min、6 min時葵花籽粕中綠原酸提取率的變化，結果如圖2所示。

綠原酸的提取是其向乙醇溶液中擴散的過程.微波時間對擴散量有直接影響。如圖2所示，在2min～6 min的微波提取時間范圍內(nèi)，葵花籽粕中綠原酸的提取率隨微波時間的延長不斷增大.4 min時對應的綠原酸提取率最大.微波時間再延長綠原酸提取率減小。這可能是因為微波時間過長導致提取劑揮發(fā).同時長時間的微波作用呵能會使提取到的綠原酸結構發(fā)生變化.因此提取率降低，從最優(yōu)角度考慮，4 min的微波時間最合適。

2.3 微波功率的選擇

在微波功率這個單因素探究試驗中.設定料液比1：15 g/mL，微波溫度50℃，微波時間4 min，乙醇體積分數(shù)60%，研究微波功率分別為100 W，200 W，300 W，400 W，500 W時葵花籽粕中綠原酸提取率的變化，結果如圖3所示。

微波功率是微波能的直接影響因子.提取原料在溶液中吸收微波能后.整個體系會在短時間內(nèi)迅速升溫.破壞提取原料分子的細胞壁.促進提取目標物質(zhì)的的溶出及在提取劑中的擴散。由圖3可知.在試驗探究的微波功率范圍（100 W～500W）內(nèi)，葵花籽粕中綠原酸的提取率隨著微波功率的增大先迅速增大后又降低，微波功率越大，體系瞬間吸收的微波能就越大.局部高溫效應就越強.可能會破壞綠原酸分子結構.因此選擇300 W的微波功率較合適。

2.4 微波溫度的選擇

在微波溫度這個單因素探究試驗中.設定料液比1：15 g/mL，微波功率300 W，微波時間4mm，乙醇體積分數(shù)60%.研究微波溫度分別為40℃，50℃，60℃，70℃，80℃時葵花籽粕中綠原酸提取率的變化，結果如圖4所示。

微波溫度在葵花籽粕提取中具有決定性作用.微波溫度直接決定葵花籽粕中綠原酸的熱運動能力。由圖4可知.微波溫度在40—60℃范圍內(nèi).隨著微波溫度的升高.綠原酸提取率不斷增大，60℃時提取效果最好，過高的微波溫度則易破壞綠原酸分子結構，表現(xiàn)在圖4中為綠原酸提取率降低.因此選擇60C為提取綠原酸的較佳微波溫度。

2.5 料液比的選擇

在料液比這個單因素探究試驗中.設定微波溫度60℃，微波功率300 W，微波時間4min，乙醇體積分數(shù)60%，研究料液比1：9 g/mL、1：12g/mL、1：15 g/mL、1：18 g/mL、1：21 g/mL、時葵花籽粕中綠原酸提取率的變化，結果如圖5所示。

葵花籽粕中綠原酸的提取本身就是固液兩相之間的傳質(zhì)過程，料液比是提取過程中傳質(zhì)的主要影響因素，料液比小，傳質(zhì)速率小，綠原酸提取率低，料液比增大，葵花籽粕中的綠原酸提取率也不斷增大，當料液比增大到1：18 g/mL后，綠原酸的提取率變化幅度非常小，繼續(xù)增大料液比，既達不到有效的提高綠原酸提取率的目的.還會造成一定程度提取夜的浪費。兼顧提取率和提取成本，選擇1：18 g/mL為較佳料液比。

3 正交實驗結果及分析

為了優(yōu)化微波輔助提取葵花籽粕中綠原酸的工藝條件.以單因素試驗中的五個因素作為影響因子，綠原酸提取率為指標，通過L16（45）正交優(yōu)化試驗確定最佳提取工藝參數(shù)，按照表1實驗設計進行實驗，試驗結果見表2。

在正交試驗結果分析表中，各因素對葵花籽粕提取率的影響可通過極差來評價，各因素對應的極差越大，說明其對綠原酸提取率影響越大。通過比較極差可知.各因素對葵花籽粕中綠原酸的影響順序為：料液比>微波溫度>微波時間>乙醇體積分數(shù)>微波功率。正交優(yōu)化試驗所得的最優(yōu)工藝組合為：A383C3D3E3，即乙醇體積分數(shù)60%，微波時間4 min，微波功率300W，微波溫度60℃，料液比1：18 g/mL。為了驗證正交優(yōu)化試驗給出的最優(yōu)工藝組合的優(yōu)越性，在此工藝條件下進行三次平行實驗，以綠原酸提取率為指標進行驗證，得三次平行試驗對應的綠原酸提取率為4.926%、4.933%、4.917%，平均得率為4.925%，高于正交和單因素實驗中的任何組合.故確定其為最佳工藝參數(shù)。

結論

（1）微波作為一種快速高效的提取方法，近年來在天然產(chǎn)物提取中的應用越來越廣泛。試驗研究微波提取葵花籽粕中綠原酸的過程中，首先探究了乙醇體積分數(shù)、微波時間、微波功率、微波溫度、料液比五個因素對綠原酸提取率的影響，以此為基礎進行正交優(yōu)化試驗，結果顯示：各因素對葵花籽粕中綠原酸提取的影響順序為：料液比>微波溫度>微波時間>乙醇體積分數(shù)>微波功率。

（2）正交優(yōu)化所得的微波提取葵花籽粕中綠原酸的最佳提取工藝條件為：乙醇體積分數(shù)60%，微波時間4 min，微波功率300 W，微波溫度60℃，料液比1：18 g/mL，此條件下綠原酸提取率達4.925%。葵花籽粕資源豐富又價廉易得，是提取綠原酸的較佳原料，可代替抗生素使用，使養(yǎng)殖業(yè)向安全可持續(xù)方向發(fā)展.加之葵花籽粕中含有豐富的優(yōu)質(zhì)蛋白.因此.在飼料工業(yè)中一定會有廣闊的應用前景。

參考文獻（略）