金蕎麥地上部莖葉中多酚的提取工藝研究

劉德明 劉永賢 鄧娜

摘要? ? 以金蕎麥地上部莖葉為試驗(yàn)材料，采用超聲輔助法，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步通過(guò)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法考察了3因素3水平對(duì)金蕎麥地上部莖葉多酚提取效果的影響。結(jié)果表明，丙酮濃度60%、超聲時(shí)間17 min、料液比1∶18為金蕎麥地上部莖葉多酚提取的最佳工藝條件。

關(guān)鍵詞? ? 金蕎麥;莖葉;多酚;提取工藝

中圖分類號(hào)? ? R282.71;TQ461? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼? ? A? ? ? ? 文章編號(hào)? ?1007-5739（2019）06-0225-03

多酚廣泛存在于金蕎麥的根、莖、葉、花、籽粒等部位，其中又以地上部莖葉中的含量最高。多酚在抗氧化、抗誘變、抗腫瘤、抗病毒、抗微生物、減緩骨質(zhì)疏松、健齒、降血脂和血糖等方面具有良好作用。在制藥、生化、日化、食品以及精細(xì)化工等高科技領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用[1]。多酚可溶于水及甲醇、乙醇、乙酸乙酯、丙酮等多種有機(jī)溶劑，但不溶于氯仿;在酸性介質(zhì)中穩(wěn)定，在堿性介質(zhì)中易氧化褐變。多酚提取方法多樣，包括溶劑浸提法、金屬離子沉淀法、超臨界流體萃取法、樹脂吸附分離法、超聲波浸提法、微波浸提法、超濾膜法等。目前，生產(chǎn)上植物多酚仍以傳統(tǒng)的溶劑浸提法為主，溶劑以乙醇為主[2]，但是傳統(tǒng)的溶劑浸提法與超聲輔助法相比具有提取時(shí)間較長(zhǎng)、消耗溶劑量較高、生產(chǎn)成本也相對(duì)較高的缺點(diǎn)。因此，采用超聲輔助法，探索不同的提取工藝條件對(duì)金蕎麥莖葉多酚提取效果的影響就顯得尤為重要。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 材料與試劑

材料：金蕎麥地上部莖葉，采自于湖南省湘西自治州龍山縣恒龍中藥業(yè)拓展有限公司茅坪基地，采用低溫冷凍干燥的方式制備。試劑：濃鹽酸、濃硫酸、氫氧化鈉、甲醇、乙醇、丙酮、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀、酒石酸鉀鈉、硫酸亞鐵，均為市售分析純?cè)噭?gòu)于國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2? ? 儀器

KQ2200DV數(shù)控超聲波清洗機(jī)，由昆山市超聲儀器有限公司生產(chǎn);SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵，由鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)易有限公司生產(chǎn);UNICO 2000可見分光光度計(jì)，由尤尼柯上海有限公司生產(chǎn);AX-200型萬(wàn)分之一電子天平，由日本Shimadzu Philippines公司生產(chǎn);RE52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，由上海亞榮生化儀器廠生產(chǎn);集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，由鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司。

1.3? ? 多酚相對(duì)含量的分析方法

1.3.1? ? 緩沖溶液的配制。①濃度為23.87 g/L磷酸氫二鈉溶液的配制：稱取23.87 g磷酸二氫鈉，用蒸餾水定容至1 L。②濃度為9.08 g/L磷酸二氫鉀溶液的配制：稱取經(jīng)110 ℃烘干2 h的磷酸二氫鉀9.08 g，加水溶解后定容至1 L。③pH值為7.5磷酸緩沖溶液的配制：取85 mL濃度為23.87 g/L磷酸氫二鈉溶液和15 mL濃度為9.08 g/L磷酸二氫鉀溶液，即得到pH值為7.5的磷酸緩沖溶液。

1.3.2? ? 分光光度法測(cè)定多酚的相對(duì)含量。參照GB/T 21733—2008的方法[3]。移取1 mL提取液于25 mL的容量瓶中，加水4 mL、酒石酸亞鐵溶液5 mL，充分搖勻，用pH值7.5的磷酸緩沖溶液定容至刻度。同時(shí)移取等量的提取液于25 mL容量瓶中，加水4 mL，用pH值為7.5的磷酸緩沖溶液定容至刻度作為參比。采用分光光度法在波長(zhǎng)540 nm處上機(jī)測(cè)定樣品的吸光度值。

1.4? ? 多酚提取條件的優(yōu)化

1.4.1? ? 濃度。在料液比1∶20、超聲提取10 min的條件下，分別用濃度為20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%的丙酮提取金蕎麥地上部莖葉多酚，提取液用濾紙分別過(guò)濾，采用分光光度法在波長(zhǎng)540 nm處上機(jī)測(cè)定樣品的吸光度值。

1.4.2? ? 料液比。以濃度為60%的丙酮，1∶5、1∶10、1∶15、1∶20、1∶25為料液比，超聲提取10 min，提取液用濾紙分別過(guò)濾，采用分光光度法在波長(zhǎng)540 nm處上機(jī)測(cè)定樣品的吸光度值。

1.4.3? ? 提取時(shí)間。在濃度為60%的丙酮、料液比為1∶20、提取溫度為25 ℃的條件下，提取時(shí)間分別設(shè)5、10、15、20、25 min 5個(gè)水平，提取液用濾紙分別過(guò)濾，采用分光光度法在波長(zhǎng)540 nm處上機(jī)測(cè)定樣品的吸光度值。

1.4.4? ? 提取次數(shù)。以濃度為60%的丙酮，1∶20為料液比，超聲提取10 min，提取液用濾紙過(guò)濾，按上述方法反復(fù)提取4次，提取液用濾紙分別過(guò)濾，采用分光光度法在波長(zhǎng)540 nm處上機(jī)測(cè)定樣品的吸光度值。

1.4.5? ? 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。以丙酮溶液濃度、料液比、提取時(shí)間為影響因素，各因素取3個(gè)水平，利用L9（34）正交表進(jìn)行試驗(yàn)，以提取液吸光度值為考察指標(biāo)，對(duì)提取條件進(jìn)行優(yōu)化[4-5]。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)如表1所示。

2? ? 結(jié)果與分析

2.1? ? 金蕎麥地上部莖葉多酚溶劑的篩選

在提取溫度及時(shí)間等條件相同的情況下，考察水、60%乙醇、60%甲醇、60%丙酮作為提取劑對(duì)金蕎麥地上部莖葉多酚的提取效果，試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。從圖中可以看出，用60%丙酮溶液作為提取劑，植物多酚的吸光值最高。因此，60%丙酮溶液為最佳提取劑。

2.2? ? 丙酮濃度對(duì)金蕎麥地上部莖葉多酚提取的影響

在提取溫度及時(shí)間等條件相同的情況下，考察濃度為20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%的丙酮對(duì)金蕎麥地上部莖葉中多酚的提取效果，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示?？梢钥闯?，當(dāng)丙酮的濃度增大時(shí)，吸光值顯著增大，當(dāng)濃度為60%，吸光值達(dá)到最大。因此，本試驗(yàn)選用濃度為60%的丙酮為提取溶劑。

2.3? ? 料液比對(duì)金蕎麥地上部莖葉多酚提取的影響

用60%丙酮，在其他條件相同時(shí)，考察料液比為1∶5、1∶10、1∶15、1∶20、1∶25時(shí)對(duì)金蕎麥地上部莖葉中多酚提取的影響，其結(jié)果如圖3所示?？梢钥闯觯S著料液比的增加，其吸光度也隨之增加。在料液比為1∶20時(shí)，吸光值增長(zhǎng)速度很快。1∶20之后，吸光值增加很小，而且1∶20的吸光值是1∶25吸光值的95%。因此，本試驗(yàn)下一步選用料液比為1∶20。

2.4? ? 提取時(shí)間對(duì)金蕎麥地上部莖葉多酚提取的影響

選用濃度為60%的丙酮，料液比為1∶20，其他條件相同的情況下，考察提取時(shí)間為5、10、15、20、25 min對(duì)金蕎麥地上部莖葉中多酚提取的影響，其結(jié)果如圖4所示?？梢钥闯?，在5～25 min范圍內(nèi)，隨著超聲時(shí)間的增長(zhǎng)，吸光值不斷上升。在超聲時(shí)間為15 min時(shí)，吸光值變化比較大;15 min后，吸光值變化較小，而且15 min的吸光值是25 min吸光值的95%。因此，本試驗(yàn)下一步選用超聲時(shí)間為15 min。

2.5? ? 提取次數(shù)對(duì)金蕎麥地上部莖葉多酚提取的影響

在濃度為60%的丙酮、1∶20為料液比、超聲提取10 min的條件下，考察提取次數(shù)對(duì)金蕎麥地上部莖葉中多酚提取的影響，其結(jié)果如圖5所示。可以看出，提取次數(shù)越多，從金蕎麥地上部莖葉中浸出的多酚量就越多，但是有機(jī)溶劑的用量增加也造成了處理量加大、成本上升。經(jīng)過(guò)3次浸提后，金蕎麥地上部莖葉中大部分多酚已被提取出來(lái)，當(dāng)提取到第4次時(shí)，多酚提取量已經(jīng)很少了，盡管此時(shí)提取還沒(méi)達(dá)到完全，但從溶劑處理量、成本工藝操作等方面考慮應(yīng)選取3次為宜。

綜合以上各個(gè)單因素試驗(yàn)結(jié)果可得，以60%丙酮為溶劑，有機(jī)溶劑法浸提的最佳工藝條件為提取時(shí)間15 min、料液比1∶20、提取次數(shù)3次。

2.6? ? 正交試驗(yàn)分析

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，本文以丙酮溶液濃度、料液比、超聲時(shí)間3因素3水平進(jìn)行正交試驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。分析可知，以丙酮提取金蕎麥地上部莖葉中多酚的影響因素的大小順序依次為超聲時(shí)間>料液比>提取溶劑濃度，即超聲時(shí)間和料液比對(duì)金蕎麥地上部莖葉中多酚的提取影響最大。正交試驗(yàn)優(yōu)化的提取條件為丙酮濃度60%、料液比1∶18、提取時(shí)間17 min。由于丙酮的濃度及料液比對(duì)金蕎麥地上部莖葉中多酚提取的效果影響較小，從資源的合理利用以及節(jié)約能源等方面考慮，結(jié)合單因素試驗(yàn)結(jié)果，確定提取金蕎麥地上部莖葉中多酚的最佳條件為丙酮濃度60%、料液比1∶18、提取時(shí)間為17 min。

2.7? ? 驗(yàn)證試驗(yàn)

以上述條件對(duì)金蕎麥的地上部莖葉中多酚進(jìn)行三平行提取驗(yàn)證試驗(yàn)，3次試驗(yàn)測(cè)得吸光值分別為0.543、0.544、0.530，平均值為0.539，RSD=1.45%（n=3）。試驗(yàn)結(jié)果表明，60%的丙酮溶液以1∶18的料液比、17 min的提取時(shí)間的方案是可行的。

3? ? 結(jié)論與討論

金蕎麥?zhǔn)且环N營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高并含有多種藥用有效成分的資源植物，一直以來(lái)塊狀根是人們?nèi)胨幒脱芯坷玫淖钪饕课?，因而?duì)金蕎麥地上部莖葉的研究較少。為了更好地綜合利用金蕎麥資源，本試驗(yàn)采用超聲輔助法對(duì)金蕎麥的地上部莖葉中多酚的提取條件進(jìn)行了探索。結(jié)果表明，提取溶劑、溶劑濃度、料液比、提取時(shí)間、提取次數(shù)等5個(gè)因素對(duì)金蕎麥的地上部莖葉中多酚的提取都有影響。本試驗(yàn)在3因素3水平正交試驗(yàn)的基礎(chǔ)上做了進(jìn)一步的驗(yàn)證試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果真實(shí)可信。最后確定的超聲輔助法提取金蕎麥的地上部莖葉中多酚的最佳工藝條件為以60%丙酮為溶劑，提取時(shí)間17 min，料液比1∶18。與傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑浸提法相比，超聲輔助法具有操作簡(jiǎn)便、提取時(shí)間短、溶劑用量少、成本低、提取效率高、產(chǎn)品品質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)[6]，以期本方法能夠?yàn)榻窈蟮纳a(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)提供一定的科學(xué)依據(jù)。

4? ? 參考文獻(xiàn)

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