亞臨界－超聲波協(xié)同萃取苦蕎麩中的黃酮

慕婷婷，韓玲

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅 蘭州，730070)

苦蕎麩是蕎麥加工中產(chǎn)生量最大的一種副產(chǎn)物且含有以蘆丁為主的大量黃酮類化合物。苦蕎具有降血脂、降膽固醇、治療心血管疾病的作用［1－2］。將苦蕎麩作為一種廉價(jià)的提取原料，既可以充分利用資源又可以提高產(chǎn)品附加值。

目前黃酮的提取多采用超臨界CO2萃取法、微波提取法等［3－4］。本研究采用流體為四氟乙烷的亞臨界-超聲波協(xié)同萃取法，萃取苦蕎麩中的黃酮［5－7］。

1 材料與方法

1.1 材料及試劑

苦蕎(甘肅省定西市通渭縣)，蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品(純度95%，成都思科華生物技術(shù)有限公司)，其他試劑均為化學(xué)純和分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

WS2-133-65型恒溫水浴鍋，江蘇金壇市革華儀器制造有限公司;SHZ-D(Ⅲ)循環(huán)水式真空泵，鞏義市廣華儀器廠;亞臨界-超聲波聯(lián)合萃取儀，甘肅天工生物科技公司。

1.3 測(cè)定方法

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

參照NY/T1295－2007。

1.3.2 樣品總黃酮含量的測(cè)定

總黃酮含量以蘆丁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)ω計(jì)。

式中:c，由標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算得出的待測(cè)試液的總黃酮濃度的數(shù)值，mg/mL;V，待測(cè)試液的體積，mL;D，試料的總稀釋倍數(shù);m，試料的質(zhì)量，g;H，試樣水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

已知原料苦蕎麩的質(zhì)量，測(cè)得原料苦蕎麩中黃酮類化合物的含量，待提取完成后測(cè)定提取物中黃酮的含量及提取物的質(zhì)量，既可計(jì)算出黃酮的提取率。

1.4 提取方法

1.4.1 原料預(yù)處理

將苦蕎麩進(jìn)行分揀、粉碎，然后用造粒機(jī)造成長(zhǎng)約1 cm的膠囊狀顆粒，以防原料在萃取過(guò)程中板結(jié)堵塞儀器。

1.4.2 亞臨界-超聲波協(xié)同萃取

開(kāi)啟亞臨界-超聲波協(xié)同萃取儀儲(chǔ)罐進(jìn)行溶劑充裝，溶劑充裝量不得超過(guò)80%，將亞臨界流體(四氟乙烷)在溫度＜35℃，壓力＜0.8MPa的狀態(tài)下壓縮為液態(tài)，注入萃取釜中與麥麩顆粒攪拌混合，加入夾帶劑(體積分?jǐn)?shù)為65%的乙醇溶液)，使得原料苦蕎麩與夾帶劑乙醇的料液比為1∶25(g∶mL)，控制萃取釜內(nèi)溫度在20℃左右、系統(tǒng)壓力為0.8～4.0 MPa、萃取時(shí)間為3 h，每萃取1 h開(kāi)啟超聲頻率2 500 Hz的超聲波10 min，萃取完畢后過(guò)濾分離固液相，將液相混合溶液輸送進(jìn)入暫存釜罐，完成提取。

2 結(jié)果與分析

2.1 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

以吸光度為橫坐標(biāo)，濃度值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，線性回歸得蘆丁濃度c和吸光度A的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程c=0.027 1A+0.000 4，R2=0.993。表明蘆丁濃度在0.001 25～0.020 0 mg/mL內(nèi)線性良好，方程可用。標(biāo)準(zhǔn)曲線見(jiàn)圖1。

2.2 不同提取方法對(duì)提取率的影響

分別采用亞臨界提取、超聲波輔助提取和亞臨界-超聲波協(xié)同萃取法工藝進(jìn)行苦蕎麩中黃酮提取，對(duì)比不同提取方法對(duì)提取率的影響。結(jié)果如圖2所示。

圖1 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線

圖2 不同提取方法對(duì)提取率的影響

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，亞臨界萃取苦蕎麩黃酮提取率僅為33.50%，超聲波輔助萃取苦蕎麩中黃酮的提取率為50.20%，亞臨界-超聲波協(xié)同萃取時(shí)提取率為90.05%，亞臨界-超聲波協(xié)同萃取既利用了超聲波的空化作用和機(jī)械振動(dòng)加速了植物中有效成分的擴(kuò)散、釋放并使其與溶劑充分混合，又利用了亞臨界流體四氟乙烷良好的擴(kuò)散性能，對(duì)物質(zhì)較好的滲透性和較強(qiáng)的溶解能力，超聲波-亞臨界協(xié)同萃取法優(yōu)于超聲波萃取法，也優(yōu)于亞臨界萃取法。

2.3 單因素試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.3.1 萃取釜內(nèi)溫度對(duì)黃酮提取率的影響

萃取釜內(nèi)溫度對(duì)黃酮提取率的影響如圖3所示。

圖3 萃取釜內(nèi)溫度對(duì)黃酮提取率的影響

當(dāng)萃取釜內(nèi)溫度在10～20℃的區(qū)間內(nèi)，隨著溫度的上升，溶液的溶解度越大，擴(kuò)散速率也越大，黃酮提取率顯著提高，而20℃后黃酮提取率雖在升高，但趨于平緩，萃取釜內(nèi)溫度20℃較為合適。

2.3.2 亞臨界浸提時(shí)間對(duì)黃酮提取率的影響

亞臨界浸提時(shí)間對(duì)黃酮提取率的影響如圖4所示。

圖4 亞臨界浸提時(shí)間對(duì)黃酮提取率的影響

由圖4可知，亞臨界浸提小于3 h時(shí)，乙醇溶液對(duì)黃酮的溶解能力隨著浸提時(shí)間的增加大幅度增加，總黃酮提取率也在增加;在亞臨界浸提超過(guò)3 h時(shí)，由于苦蕎麩中大部分黃酮已被提取出來(lái)，所以隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，黃酮提取率雖仍在上升，但漲幅不明顯，選3 h為較適亞臨界浸提時(shí)間。

2.3.3 系統(tǒng)壓力對(duì)黃酮提取率的影響

系統(tǒng)壓力對(duì)黃酮提取率的影響如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)壓力對(duì)黃酮提取率的影響

由圖5可知，在萃取壓力0.6 MPa提高到0.8 MPa時(shí)，黃酮提取率增加，但總體變化不大，進(jìn)一步提高壓力，提取率開(kāi)始下降，尤其是系統(tǒng)壓力由0.8 MPa升至0.9 MPa時(shí)，提取率下降明顯。采用亞臨界-超聲波協(xié)同萃取黃酮時(shí)，系統(tǒng)壓力很小，設(shè)備安全性成本大大降低，經(jīng)濟(jì)性好。

2.3.4 四氟乙烷用量對(duì)黃酮提取率的影響

流體四氟乙烷用量越多，原料苦蕎麩與四氟乙烷混合的越均勻，溶劑對(duì)苦蕎麩中的黃酮提取越充分，但考慮到萃取釜的容積是一定的，若加入過(guò)多的四氟乙烷，每次提取投入的物料勢(shì)必會(huì)減少，而后期的干燥能耗及溶劑回收成本會(huì)增加。考慮到生產(chǎn)成本的問(wèn)題，選用流體四氟乙烷與夾帶劑乙醇比例為1∶1，即原料∶四氟乙烷∶乙醇 =1∶25∶25(g∶mL∶mL)。

2.4 正交試驗(yàn)結(jié)果及分析

以萃取釜內(nèi)溫度、亞臨界浸提時(shí)間、系統(tǒng)壓力作為考察因素，選用L9(34)進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)。因素水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 正交試驗(yàn)因素水平

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

通過(guò)表2比較各因素的極差值(R)可以看出，影響黃酮提取率的因素順序?yàn)锳＞B＞C，即萃取釜內(nèi)溫度＞亞臨界浸提時(shí)間＞系統(tǒng)壓力，苦蕎麩中黃酮的最優(yōu)提取方案為A2B2C3。從表3可以看出，浸提溫度對(duì)黃酮的提取有顯著影響。最終確定的最佳提取提取條件為:萃取釜內(nèi)溫度20℃，亞臨界浸提時(shí)間3 h，系統(tǒng)壓力為0.8 MPa。該工藝下，蕎麥麩中總黃酮的提取率為90.05%。

表3 正交試驗(yàn)方差分析

3 結(jié)論

研究表明，亞臨界-超聲波協(xié)同萃取法對(duì)苦蕎麩中黃酮的提取效果很好，浸提時(shí)間、浸提溫度、料液比對(duì)總黃酮提取的影響次序?yàn)檩腿「獌?nèi)溫度＞亞臨界浸提時(shí)間＞系統(tǒng)壓力，其中萃取釜內(nèi)溫度對(duì)黃酮提取率有顯著影響，亞臨界-超聲波協(xié)同萃取苦蕎麩中黃酮類化合物的最佳工藝條件為:萃取釜內(nèi)溫度20℃，亞臨界浸提時(shí)間3 h，系統(tǒng)壓力為0.8 MPa，在此條件下黃酮提取率為90.05%。

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