對(duì)米糠深加工提取阿魏酸的研究

章洛汗，付菜花

（江西護(hù)理學(xué)院公共學(xué)部，江西南昌330029）

對(duì)米糠深加工提取阿魏酸的研究

章洛汗，付菜花

（江西護(hù)理學(xué)院公共學(xué)部，江西南昌330029）

以市場(chǎng)化工業(yè)化為目的研究在米糠中提取阿魏酸的最佳工藝。以單因素試驗(yàn)和多因素正交試驗(yàn)為基礎(chǔ)，再綜合環(huán)保試劑的選擇、操作簡(jiǎn)單化和降低能耗的情況下，分析最佳提取工藝。最佳的阿魏酸的提取工藝為：原材料使用乙酸乙酯和乙醇（體積比2∶1）的混和液中溶脫脂類3次，脫脂類比率可達(dá)9.43%。然后在溫度為60℃的3.5mol/L的NaOH溶液中反應(yīng)提取2.5h，滴加濃鹽酸使阿魏酸沉淀析出，獲得粗阿魏酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：89.80%，原材料中阿魏酸的提取率為：0.77%。在全工藝過(guò)程都采用環(huán)境友好型試劑、操作簡(jiǎn)便和能耗低的條件下，也能獲得較高的產(chǎn)出。該方法適合阿魏酸的提取工藝工業(yè)化。

阿魏酸；提取工藝；正交試驗(yàn)；工業(yè)化

阿魏酸的化學(xué)名稱為4-羥基-3-甲氧基肉桂酸，桂皮酸的衍生物之一。是植物界普遍存在的一種酚酸，在植物中主要與細(xì)胞壁多糖和木質(zhì)素交聯(lián)構(gòu)成細(xì)胞壁的一部分，是當(dāng)歸、川芎、阿魏等中藥的有效成分之一[1-3]。在食品原料中，咖啡、香蘭豆、蔗渣、甜菜粕、麥麩、玉米皮和米糠中阿魏酸的含量也較高[4-6]。

阿魏酸是桂皮酸的衍生物之一，有順式和反式兩種，順式為黃色油狀物，反式為方形結(jié)晶體。因?yàn)樵谥参矬w中常以反式異構(gòu)體存在[7]，所以反式的市場(chǎng)前景更廣，研究的人也更多。反式異構(gòu)體溶點(diǎn)為174℃，易溶于熱水，乙醇和乙酸乙酯，微溶于乙醚，難溶于苯和石油醚。可形成鈉鹽。

阿魏酸（阿魏酸鈉）具有抗血小板聚集，抑制血小板5-羥色胺釋放，抑制血小板血栓素的生成，增強(qiáng)前列腺素活性，鎮(zhèn)痛，緩解血管痙攣等作用[8-9]。也是生產(chǎn)用于治療心腦血管疾病及白細(xì)胞減少等癥藥品的基本的輔助原料[10]。

稻谷在我國(guó)既是最大的消費(fèi)群體也是最大的生產(chǎn)國(guó)，而它加工過(guò)程中的副產(chǎn)品米糠現(xiàn)主要作為飼料或加工成粘合板，附加產(chǎn)值不大，如對(duì)米糠深加工生產(chǎn)出阿魏酸和糠油，可以極大地提高米糠的附加產(chǎn)值，市場(chǎng)前景巨大。

目前有關(guān)阿魏酸的檢測(cè)和提取的研究不少[11-12]，但很少有人有關(guān)提取阿魏酸的主要影響因素的最優(yōu)化研究，特別未見從市場(chǎng)成本和環(huán)境影響因素分析提取研究過(guò)程。下面我的研究工作是從市場(chǎng)成本、環(huán)境影響和提取效率為目的，分析各主要因素的最佳提取條件。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與試劑

米糠：南昌市糧食交易市場(chǎng)提供稻花香2號(hào)類型，產(chǎn)地江西省鷹潭市。

阿魏酸對(duì)照品：中國(guó)藥品生物制品檢定所；甲醇、乙腈均為優(yōu)級(jí)純；其它試劑都為分析純。

1.2 主要儀器與設(shè)備

超細(xì)過(guò)濾網(wǎng)袋（尼龍材料，孔徑200目）：北京松濤恒業(yè)國(guó)際貿(mào)易有限公司；KQ-300GDV恒溫?cái)?shù)控超聲波清洗器：昆山舒美超聲儀器有限公司；LC200高效液相色譜儀：上海儀電分析儀器有限公司；UV-3200PC紫外分光掃描儀：上海美譜達(dá)儀器有限公司。

1.3 米糠的預(yù)處理

使用標(biāo)準(zhǔn)篩分離干燥的米糠原料，取粒徑大小在0.50 mm～2.00 mm的樣品，用電子天平準(zhǔn)確稱取500.000 0 g樣品，置入超細(xì)過(guò)濾網(wǎng)袋，拉好袋口，浸泡在盛有乙酸乙酯和乙醇（體積比2∶1）的超聲反應(yīng)器中溶脫脂類物質(zhì)，固液比約為1∶20（g/mL），溶脫脂類3次，每次5 h。取出樣品袋，反復(fù)用蒸餾水沖洗樣品，打開袋口，放置烘干箱中干燥，取出后對(duì)已預(yù)處理的樣品準(zhǔn)確稱量靜重。平行實(shí)驗(yàn)3次，所得平均值為452.865 1 g，脫脂類比率為9.43%。

1.4 從米糠中提取阿魏酸的方法

用電子天平準(zhǔn)確稱取50.0000g脫脂預(yù)處理后的已脫脂類的樣品，置入超細(xì)過(guò)濾網(wǎng)袋，拉好袋口，浸入在已設(shè)置一定的NaOH溶液濃度（固液比約為1∶30 g/mL）、反應(yīng)提取時(shí)的溫度、提取時(shí)的反應(yīng)時(shí)長(zhǎng)下，再加少許Na2SO3固體作抗氧化劑，使其在密閉條件下的超聲反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)完畢后，使其降至室溫，加少量水沖洗剩余物，洗液并入反應(yīng)液中，除棄已反應(yīng)的殘?jiān)Ｈ缓蟮渭訚恹}酸（約為2mol/L）調(diào)節(jié)pH=2.5左右，使阿魏酸沉淀析出，過(guò)濾，得粗阿魏酸。室溫涼干，準(zhǔn)確稱量粗阿魏酸的干重，符號(hào)記為S。

1.5 檢測(cè)粗阿魏酸的含量

根據(jù)黃羅生[13]等在《HPLC測(cè)定阿魏酸含量的探討》的測(cè)定方法。以甲酸∶水（5∶95）為阿魏酸對(duì)照品的溶劑，甲酸：甲醇（5∶95）為樣品的溶劑，固定相：Shimpack CLC-ODS（150mm×6mm），0.2%甲醇乙腈-0.1%磷酸-0.1%三乙胺水溶液（20∶80），檢測(cè)波長(zhǎng)：324 nm，流速：1.0mL/min。在不同試驗(yàn)條件下獲得粗阿魏酸中阿魏酸的含量相近，都約為：89.80%，極差值小于0.03%。

2 結(jié)果與分析

2.1 阿魏酸的提取工藝

2.1.1 單因素試驗(yàn)

單因素試驗(yàn)根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和方法選擇主要因素為：提取溫度、NaOH的濃度、提取時(shí)的反應(yīng)時(shí)間。從理論上推測(cè)，這3個(gè)單因素都應(yīng)以阿魏酸的提取率成正比關(guān)系，所以在試驗(yàn)過(guò)程中改變某單因素的變化值時(shí)，其它因素都以最大值作為參考試驗(yàn)值。目的是分析單因素對(duì)提取結(jié)果的權(quán)重和變化趨勢(shì)，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 阿魏酸提取單因素試驗(yàn)結(jié)果Table1 Results of one-factor-at-a-time experiments showing the effects of five operating parameters on the extraction efficiency of ferulic acid

由表1中粗阿魏酸的干重S大小變化趨勢(shì)可以看出，在高溫或長(zhǎng)時(shí)間反應(yīng)過(guò)程中，產(chǎn)出并沒有增高，反而有少量變質(zhì)的趨勢(shì)。所以影響阿魏酸提取的主要因素的最佳范圍分別為提取溫度60℃～80℃、NaOH的濃度/（mol/L）3.0～4.0、提取時(shí)的反應(yīng)時(shí)長(zhǎng)在2.5 h后幾乎不再變化，故選擇1.5 h～2.5 h，見表2。

表2 主要影響阿魏酸提取因素的正交試驗(yàn)參數(shù)Table2 Orthogonal main parameters affecting ferulic acid extraction factor

2.1.2 正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行L9（33）正交試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果見表3，方差分析見表4。

由表3中極差R值大小可見，各因素影響大小依次為A＞B＞C；表4表明，A、B、C因素對(duì)結(jié)果均無(wú)顯著性影響（P＞0.05），故理論上以A2B2C3為最優(yōu)組合，但本著降低能耗的原則，確定每個(gè)單因素中的最低值按不低于理論產(chǎn)出比值的95%為理想值。理論上以A2B2C3為最優(yōu)，其對(duì)映的單因素中的SA（70℃）=0.493 3 g，SA（60℃）=0.485 2 g，而SA（60℃）/SA（70℃）=98.36%，大于95%故以A1即60℃為理想值；其對(duì)映的單因素中的SB（3.5M）=0.475 1 g，SB（3.0M）=0.421 6 g，而SB（3.0M）/SB（3.5M）=88.73%，小于95%故以B2即3.5M為理想值；其對(duì)映的單因素中的SC（2.5 h）=0.491 5 g，SC（2.0 h）=0.449 1 g，而SC（2.0 h）/SC（2.5 h）=91.37%，小于95%故以C3即2.5 h為理想值；所以最理想組合為A1B2C3，即以溫度為60℃、3.5mol/L的NaOH溶液、2.5 h為最優(yōu)提取反應(yīng)的條件。

表3 阿魏酸提取正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table3 Orthogonal array design and results for optimization of ferulic acid extraction

表4 阿魏酸提取正交試驗(yàn)方差分析結(jié)果Table4 Analysis of variance for the orthogonal array design for optimization of ferulic acid extraction

2.2 工藝驗(yàn)證

按最優(yōu)工藝處理樣品后得粗阿魏酸的S（A1B2C3）值為0.473 2 g，最高產(chǎn)出S（A2B2C3）值為0.497 2 g，S（A1B2C3）/S（A2B2C3）=95.17%，大于95%表明在本著降低能耗的基礎(chǔ)上也能具有較高的產(chǎn)出。

3 討論

最優(yōu)化的阿魏酸的提取工藝為：原材料按料液比1∶20（g/mL）加入到乙酸乙酯和乙醇（體積比2∶1）混和液中脫脂類物質(zhì)，溶脫脂類3次，每次5h，脫脂類比率為9.43%。把已脫脂類的樣品在溫度為60℃的3.5mol/L的NaOH溶液（加少許Na2SO3作抗氧化劑）中反應(yīng)提取2.5 h，滴加濃鹽酸調(diào)節(jié)pH=2.5左右，使阿魏酸沉淀析出，獲得粗阿魏酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：89.80%，原材料中阿魏酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：0.77%。

本工藝以市場(chǎng)化工業(yè)化為目的，所以一定比其它的提取方法在理論上的最大提取率要低。一是本試驗(yàn)全過(guò)程都采用環(huán)境友好型試劑，所以脫脂類物質(zhì)時(shí)沒有選擇易溶脫脂類的含苯環(huán)的試劑；二是提取過(guò)程力求操作簡(jiǎn)單，本試驗(yàn)使樣品置入在致密的網(wǎng)袋中進(jìn)行反應(yīng)提取，此方法當(dāng)然比原材料直接分散在溶液中提取效果差些，但極大地方便轉(zhuǎn)移和過(guò)濾；三是提取過(guò)程盡可能降低能耗，所以不選擇在高溫下的高產(chǎn)出，而是選擇次溫度下的較高產(chǎn)出，另外，反應(yīng)提取過(guò)程只進(jìn)行一次，因?yàn)楫a(chǎn)出在溶液中的濃度遠(yuǎn)小于反應(yīng)試劑NaOH的濃度，可以視作反應(yīng)析出幾乎完全，所以在損失率很低的情況下，減少反應(yīng)提取的步驟，降低成本，這無(wú)疑又大大增加了該工藝市場(chǎng)化的可行性。

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Extraction of Ferulic Acid in the Deep Processing of Rice Bran

ZHANG Luo-han，F(xiàn)U Cai-hua
（Public Institute，Jiangxic are Vocational and Technical College，Nanchang 330029，Jiangxi，China）

Study the optimum extraction of ferulic acid in rice bran to the market for the purpose of industrialization.In univariate and multivariate tests based on orthogonal test，and then comprehensive selection of environmentally friendly reagents，under the simple operation and reduce energy consumption，the analysis of optimum extraction process.Best ferulic acid extraction process are:raw material susing ethy lacetate and ethanol（2∶1 by volume）mixture of liquid solvent degreasing class three times，skimmed class ratio up to 9.43%.The reaction was then extracted at a temperature of 60℃ in 3.5mol/LNaOH solution in 2.5 h，dropping concentrated hydrochloric acid ferulic acid precipitation，the mass fraction of crude ferulic acid obtained as follows:89.80%，raw materials ferulic acid extraction rate:0.77%.In the whole process is environmentally friendly reagents，easy operation and low power consumption conditions，but also to obtain a higher yield.The method is suitable for the extraction process of industrialization ferulic acid.

ferulic acid；extraction process；orthogonal test；industrialization

10.3969/j.issn.1005-6521.2014.16.012

2014-04-27

江西省衛(wèi)生廳中醫(yī)藥科研基金課題（2012A123）

章洛汗（1979—），男（漢），講師，碩士，主要從事天然產(chǎn)物研究。