熊果酸-γ-環糊精包合物的超聲制備及特性研究

縱 偉，張 華，袁文亮，趙光遠

(鄭州輕工業學院食品與生物工程學院，河南鄭州450002)

熊果酸-γ-環糊精包合物的超聲制備及特性研究

縱 偉，張 華，袁文亮，趙光遠

(鄭州輕工業學院食品與生物工程學院，河南鄭州450002)

采用超聲波強化制備熊果酸-γ-環糊精(UA-γ-CD)包合物。以UA包合率為指標，通過正交實驗優化包合條件。結果表明，較優的工藝條件為超聲功率220W、包合溫度50℃、超聲包合時間40min、UA∶γ-CD(mol∶mol)=1∶1。該條件下，UA包合率達到80.5%。紅外光譜、X射線衍射和掃描電鏡分析表明，超聲處理后UA得到了包合。超聲法簡單、高效，是一種制備UA-γ-CD包合物的適宜方法。

熊果酸，γ-環糊精，超聲，包合

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

γ-CD 上海西寶生物科技有限公司;95%UA陜西慧科有限公司;其余試劑 均為分析純。

JY88-II超聲波細胞粉碎機 上海新芝生物技術研究所;UV-2100紫外分光光度計 上海尤尼科儀器有限公司;Nicolet 5DXB傅立葉紅外光譜儀 美國熱電尼高力儀器公司;D8 ADVANCE X射線衍射儀 德國布魯克公司;JSM-5310掃描電鏡 日本電子株式會社。

1.2 實驗方法

1.2.1 超聲制備UA/γ-CD包合物 將UA溶解在乙醇溶液中，γ-CD溶于水中，然后將UA溶液和γ-CD溶液按不同摩爾比混合，在不同功率、不同溫度下超聲處理不同的時間，超聲包合結束后，真空濃縮、干燥，得UA/γ-CD包合物。實驗選取超聲功率、包合溫度、超聲時間和UA∶γ-CD摩爾比4因素進行L9(34)正交實驗，實驗因素水平表見表1。

表1 實驗因素水平表

1.2.2 UA含量測定 采用HPLC法進行測定［10］。

1.2.3 包合率的測定 精密稱取一定量UA/γ-CD包合物，乙醇充分提取UA。HPLC分析UA含量，包合率按下式計算:

1.2.4 IR分析 將γ-CD、UA、γ-CD和UA物理混合物、UA/γ-CD包合物分別用KBr壓片，在400～4000cm-1掃描，測定樣品的吸收峰。

1.2.5 XRD分析 對γ-CD、UA、γ-CD和UA物理混合物、UA/γ-CD包合物進行XRD分析，測試條件:Co靶，管電壓45kV，管電流30mA，角度2～40°。

1.2.6 SEM測定 將γ-CD、UA、γ-CD和UA物理混合物、UA/γ-CD包合物放在樣品銅臺上，真空抽干、鍍金，進行SEM觀察。

2 結果與討論

2.1 超聲包合條件的優化

正交實驗結果見表2。由表2極差分析結果可知，各因素對包合率的影響程度依次為:D＞A＞C＞B，即UA∶γ-CD摩爾比＞超聲功率＞包合時間＞包合溫度。最佳提取條件為 A3B3C2D2，即超聲功率220W、包合溫度50℃、包合時間40min、UA∶γ-CD摩爾比1∶1。

對表2的實驗結果進行方差分析和F檢驗，結果見表3。從各因素對包合綜合評價值的影響來看，UA:γ-CD摩爾比值對包合率在所考察的范圍內影響顯著，而超聲功率、包合溫度和包合時間對包合率在所考察的范圍內影響均不顯著。按上述最佳條件進行放大實驗，得包合率為80.5%。

表2 正交實驗結果

表3 各因素對包合率的方差分析結果

2.2 IR分析

γ-CD、UA、γ-CD和UA物理混合物和UA/γ-CD包合物的IR光譜見圖1。

圖1 γ-CD、UA、物理混合物和UA/γ-CD包合物的IR光譜注:a:UA;b:γ-CD;c:物理混合物;d:包合物;圖2、圖3同。

從圖1中可見，UA分子在1691、2925和3422cm-1處分別存在C=O、CH2、O-H振動峰;γ-CD和UA物理混合物的1691、2925、3422cm-1處仍然存在這三個振動峰，且強度變化不大，而包合物的紅外圖譜在1691cm-1和2925cm-1處的伸縮振動峰較包合前明顯減弱，表明UA分子被包合在γ-CD內部。

2.3 XRD分析

γ-CD、UA、γ-CD和UA物理混合物、UA/γ-CD包合物的XRD圖譜如圖2所示。

圖2 γ-CD、UA、物理混合物和UA/γ-CD包合物的XRD圖

UA的XRD在5.48°和14.48°有尖銳的衍射峰，而γ-CD沒有明顯的衍射峰，γ-CD和UA物理混合物顯示了UA和γ-CD衍射疊加，表明混合物為二者機械混合;UA/γ-CD包合物在12.16°、16.36°、18.6°、21.68°有尖銳的衍射峰，不同于UA和γ-CD衍射的混合疊加，是新的衍射圖形，證明包合物形成。

2.4 SEM分析

γ-CD、UA、γ-CD和UA物理混合物、UA/γ-CD包合物的SEM圖見圖3。

如圖3可見，UA為條狀晶體，而γ-CD為光滑的圓球形，γ-CD和UA物理混合物表現為γ-CD為光滑的圓球形和UA條狀晶體的機械混合。而超聲處理后，光滑的γ-CD圓球形和UA條狀晶體都消失，表明UA條狀晶體已被γ-CD包合，而γ-CD包合UA后，其光滑的圓球形被破壞。

圖3 γ-CD、UA、物理混合物和UA/γ-CD包合物的SEM圖(×500)

3 結論

根據實驗結果，UA∶γ-CD摩爾比對包合影響最著，最佳包合工藝為超聲功率220W、包合溫度50℃、包合時間40min、UA∶γ-CD摩爾比1∶1，包合率為80.5%。IR、XRD和SEM等儀器表征表明，超聲制備UA-γ-CD包合物是成功的。超聲制備UA-γ-CD包合物簡單可行，是一種制備UA-γ-CD包合物的較好方法。

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Study on the preparation of ursolic acid-γ-cyclodextrin inclusion complex by ultrasonic wave and its characteristic

ZONG Wei，ZHANG Hua，YUAN Wen-liang，ZHAO Guang-yuan
(School of Food and Biological Engineering，Zhengzhou University of Light Industry，Zhengzhou 450002，China)

The inclusion complexes of ursolic acid(UA)with γ-cyclodextrin(γ-CD)were prepared by ultrasonic method.The optimum conditions were determined by orthogonal design taking the inclusion rate of UA as an index. The result showed that the optimum conditions were ultrasonic power 220W，temperature 50℃，duration time 40min and UA(mol)∶γ-CD(mol)=1∶1.The inclusion rate was 80.5%.The analysis result of IR，XRD and SEM indicated that the inclusion method was successful.The ultrasonic wave method is a simple，reliable and efficient inclusion procedure of UA-γ-CD。

ursolic acid;γ-cyclodextrin;ultrasonic wave;inclusion complex

TS201.1

B

1002-0306(2011)03-0237-03

熊果酸(Ursolic acid，簡稱UA)又名烏索酸，是一種五環三萜類化合物，是一種具有抗菌、抗氧化、抗腫瘤、降血糖等多種功能作用的保健功能因子［1-3］，廣泛存在于紅棗、苦丁茶等多種保健食品原料中［4-5］。但UA具有強疏水性，因此，其生物利用度非常低，在保健食品中的使用受到了很大的限制。環糊精(cyclodextrin，簡稱CD)是一類由6～8個葡萄糖單元以α-1，4-糖苷鍵結合而成為環狀分子結構的化合物，其具有特殊的“外親水，內疏水”的分子結構，可通過對UA的包合增強UA的溶解性，常用的CD主要有α-CD、β-CD和γ-CD，分別由6、7和8個葡萄糖單元構成［6］。目前，由于β-CD價格便宜，已被應用于UA的包合作用［7-8］，但β-CD的分子空穴較小，對有些化合物的包合作用效果不佳，而γ-CD的分子空穴較大，對有些化合物的包合效果要強于β-CD［9］。因此，本文研究γ-CD對UA的包合作用，并且采用紅外光譜(IR)、X射線衍射(XRD)和掃描電鏡(SEM)等手段對包合物的性質進行研究，為UA/γ-CD包合物的制備和在保健食品中的應用提供理論基礎。

2010-03-12

縱偉(1965-)，男，博士，教授，研究方向:功能食品。

國家自然科學基金項目(20876152)。