丙酮研磨法提取山西兩種核桃品種中輔酶Q10的工藝研究

(山西藥科職業(yè)學(xué)院，山西 太原 030031)

輔酶Q10是一種醌環(huán)類化合物，在心、肝、腎、胰腺等人體的主要器官中均有輔酶Q10的存在。隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)和流行病學(xué)的不斷發(fā)展，輔酶Q10被證明在很多方面具有治療作用。除醫(yī)藥用途外，輔酶Q10還可以作為某些化妝品和食品中的添加劑等。輔酶Q10在大豆、花生、核桃、榛子、腰果、杏仁、麥麩、煙葉和豬心臟中含量較多。在華北地區(qū)，山西是核桃的主產(chǎn)區(qū)之一，有品種多樣的核桃樹(shù)。其中中林1號(hào)、晉龍1號(hào)廣泛種植。本實(shí)驗(yàn)采取了山西汾陽(yáng)核桃生產(chǎn)基地中的中林1號(hào)、晉龍1號(hào)兩種品種的核桃進(jìn)行研究，對(duì)丙酮研磨法提取核桃中輔酶Q10的生產(chǎn)工藝進(jìn)行了優(yōu)化。

1 材料、試劑和儀器

1.1 材料

中林1號(hào)、晉龍1號(hào)陳核桃仁，粉碎備用。

1.2 試劑

丙酮(分析純)、硼氫化鈉、無(wú)水乙醇

1.3 儀器

BXG1-XH-100A微波萃取儀(北京祥鵠科技發(fā)展有限公司)、TU-1810紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(北京普析通用儀器有限公司)、BCD-262WKY1DY冰箱、萬(wàn)能粉碎機(jī)、旋轉(zhuǎn)式蒸發(fā)儀

2 方法

2.1 微波浸提法

料液混合→研磨→微波浸提→獲得提取物輔酶Q10→分光光度法測(cè)定輔酶Q10含量。設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)因素水平表并按照各因素的具體數(shù)值要求，將原料按丙酮研磨時(shí)間、料液比(核桃仁的每次用量為10 g)、微波溫度、微波時(shí)間把樣品置于圓底燒瓶中，使用BXG1-XH-100A微波萃取儀進(jìn)行浸提及冷凝回流。

2.2 旋蒸濃縮[1]

各組處理得到的浸提液，于旋轉(zhuǎn)式蒸發(fā)儀(60℃)進(jìn)行濃縮。

2.3 析出雜質(zhì)[1]

濃縮液加入無(wú)水乙醇10 mL，放入冰箱冷凍析出膽固醇等雜質(zhì)，備用待測(cè)。

2.4 輔酶Q10含量測(cè)定[2]

將上述所得待測(cè)液取出，過(guò)濾。濾液用無(wú)水乙醇定容至10 mL，測(cè)定之前用蒸餾水將其稀釋3倍。取稀釋后的溶液各3 mL在275 nm波長(zhǎng)下測(cè)定氧化型輔酶Q10的光吸收值(A1)，然后加入0.1 mL0.7%的硼氫化鈉水溶液充分還原輔酶Q10，并在275 nm波長(zhǎng)下測(cè)定還原型輔酶Q10的光吸收值(A2)。以無(wú)水乙醇作對(duì)照，按以下公式計(jì)算輔酶Q10的含量。

W(輔酶Q10)=(A1-A2)×106×N/142×S

式中：W為每克核桃仁中輔酶Q10的含量； N為稀釋倍數(shù)；S為去皮核桃仁鮮重質(zhì)量；142為275 nm波長(zhǎng)下10 g/L的輔酶Q10無(wú)水乙醇溶液中氧化型和還原型輔酶Q10吸光度之差。

3 結(jié)果

根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選擇料液比即核桃仁與丙酮之比例、丙酮研磨時(shí)間、微波溫度、微波時(shí)間為考查因素，因素水平見(jiàn)表1～4。

從正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，在四個(gè)影響因素中R-D值最大，說(shuō)明微波時(shí)間是核桃仁中輔酶Q10提取的關(guān)鍵因素。R-A值最小，說(shuō)明研磨時(shí)間對(duì)核桃仁中輔酶Q10提取的影響最小。并可以確定提取核桃仁中輔酶Q10的最佳工藝是：研磨時(shí)間10 min，料液比1∶8，微波溫度80℃，微波時(shí)間70 min。在此提取工藝上，輔酶Q10的最大提取率中林1號(hào)為42.016μg/g、晉龍1號(hào)為43.508μg/g。

表1 中林1號(hào)正交實(shí)驗(yàn)的因素和水平

表2 中林1號(hào)正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表3 晉龍1號(hào)正交實(shí)驗(yàn)的因素和水平

表4 晉龍1號(hào)正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從表1和表2還可以看出，研磨時(shí)間(A)、料液比(B)、微波溫度(C)、微波時(shí)間(D)都是影響輔酶Q10提取得率的主要因素。其中研磨時(shí)間以10 min為最佳時(shí)間。因?yàn)檠心r(shí)間太短，核桃仁細(xì)胞壁由于韌性較大難以破裂，胞中的輔酶Q10不易流出。而研磨時(shí)間太長(zhǎng)，胞中輔酶Q10又可能會(huì)因?yàn)闀r(shí)間過(guò)長(zhǎng)的研磨而致局部溫度升高幅度過(guò)大而變性。料液比中以最大的料液比即1∶8為最佳料液提取比例，因?yàn)樘崛∈褂玫娜軇┝考哟髸?huì)使輔酶Q10更大程度的溶解釋放出來(lái)。最優(yōu)的微波提取溫度是80℃，可能是因?yàn)槲⒉囟忍撸瑫?huì)導(dǎo)使輔酶Q10的活性喪失，因?yàn)檩o酶Q10本身是一種蛋白質(zhì)。而微波時(shí)間以70 min為最佳提取時(shí)間，微波穿透物料里外同時(shí)加熱進(jìn)行提取，其提取效率極高。而太長(zhǎng)的微波提取時(shí)間，會(huì)導(dǎo)致過(guò)度的提取，使雜質(zhì)等其他成分從細(xì)胞內(nèi)部一并提出，從而使后續(xù)的分離純化更加繁瑣。而太短的微波提取時(shí)間，會(huì)使細(xì)胞內(nèi)部的輔酶Q10不能夠充分完全的提取出來(lái)，從而使提取效果降低。見(jiàn)圖1～2。

圖1 各因素水平對(duì)中林1號(hào)輔酶Q10提取率的影響

圖2 各因素水平對(duì)晉龍1號(hào)輔酶Q10提取率的影響

4 結(jié)論

用丙酮研磨與微波聯(lián)合提取輔酶Q10的方法中，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)對(duì)提取條件進(jìn)行篩選優(yōu)化，可以使提取工藝更加簡(jiǎn)便，便于工業(yè)化。最佳提取工藝是研磨時(shí)間10 min，料液比1∶8，微波溫度80℃，微波時(shí)間70 min。