超聲波輔助提取紅景天苷工藝條件的優(yōu)化

李志濤，孫金旭，祝鐵鋼，王志杰（衡水學(xué)院，河北衡水053000）

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超聲波輔助提取紅景天苷工藝條件的優(yōu)化

李志濤，孫金旭，祝鐵鋼，王志杰
（衡水學(xué)院，河北衡水053000）

摘要：以單因素試驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過L9（34）正交試驗(yàn)研究超聲波功率、超聲波溫度、提取次數(shù)對(duì)紅景天苷提取率的影響。結(jié)果表明，超聲波功率、超聲波溫度、提取次數(shù)對(duì)紅景天苷提取率均有不同程度的影響，其中超聲溫度的影響顯著。L9（34）正交試驗(yàn)優(yōu)化后的提取適宜方案為：超聲波功率500 W，超聲波溫度40℃，在此條件下提取4次。在最佳條件下，紅景天苷提取率可達(dá)2.343%。

關(guān)鍵詞：超聲波法；紅景天苷；提取

紅景天系景天科紅景天屬多年生草本植物，生長在海拔1 800 m～2 500 m高寒無污染地帶，其生長環(huán)境惡劣，因而具有很強(qiáng)的生命力和特殊的適應(yīng)性。我國為主產(chǎn)區(qū)之一，資源比較豐富［1］。紅景天是珍稀的藥用植物，紅景天苷是其主要的活性成分，具有抗疲勞、抗衰老、免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、保護(hù)肝臟等多種作用［2-3］。目前國內(nèi)常用去離子水浸泡、大孔吸附樹脂技術(shù)、熱回流等方法提取紅景天苷［4-7］。但這些工藝制備條件復(fù)雜，近年來發(fā)展起來的超聲波法具有操作簡單、無污染、可為大規(guī)模生產(chǎn)的提取分離提供合理化生產(chǎn)工藝等優(yōu)點(diǎn)，目前吳少雄等利用超聲波法提取紅景天苷，對(duì)溶劑濃度、超聲作用時(shí)間、料液比等因素進(jìn)行了研究［8］，本試驗(yàn)在前期研究基礎(chǔ)上，研究超聲波功率、超聲波溫度、提取次數(shù)對(duì)提取紅景天苷的影響，利用正交試驗(yàn)對(duì)超聲處理工藝進(jìn)行優(yōu)化，以期提高紅景天苷的提取率。

1　材料與儀器

1.1材料

紅景天：購于衡水市中醫(yī)院藥店，經(jīng)河北省藥品檢驗(yàn)所鑒定；高純水：購于衡水欣禹水處理技術(shù)開發(fā)有限公司。紅景天用高純水洗凈，在50℃條件下烘干，粉碎后備用。

紅景天苷標(biāo)準(zhǔn)品：購于國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)網(wǎng)。

1.2儀器

KUDOS超聲波震蕩器（59 kHz）：上海科導(dǎo)超聲儀器有限公司；Uitrospec 3 300pro紫外可見分光光度計(jì)：美國GE公司；TG-16WS型臺(tái)式離心機(jī)：長沙湘智離心機(jī)儀器有限公司。

2　方法

2.1超聲波輔助提取［8］

2.1.1單因素試驗(yàn)

精確稱取紅景天粉5.00 g置于100 mL三角燒瓶中，用高純水作為提取溶劑，料液比為1∶10（g/mL），浸泡1 h，超聲功率依次為200、300、400、500、600、700 W，45℃下超聲波作用60 min，用180目的紗篩過濾，然后濾液減壓抽濾，用乙醇定容于100 mL容量瓶中，測(cè)定紅景天苷含量并計(jì)算提取率。根據(jù)測(cè)定紅景天苷的含量確定最佳超聲功率。

采用最佳超聲功率，按照上述試驗(yàn)方法和條件，超聲溫度依次為30、35、40、45、50、55℃的條件下，測(cè)定紅景天苷含量并計(jì)算提取率。根據(jù)測(cè)定紅景天苷的含量確定最佳超聲溫度。

提取N（1、2、3、4、5、6）次時(shí)，用提取N-1（N≥2）次后的濾渣，加相同料液比的高純水，采用最佳超聲功率和超聲溫度，超聲波作用60 min進(jìn)行提取，過濾，最后合并濾液，抽濾，定容后測(cè)定紅景天苷含量并計(jì)算提取率。根據(jù)測(cè)定紅景天苷的含量確定最佳提取次數(shù)。

2.1.2正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)的結(jié)果，選擇超聲波功率、超聲波溫度、提取次數(shù)進(jìn)行四因素三水平L9（34）試驗(yàn)設(shè)計(jì)，測(cè)定紅景天苷含量并計(jì)算提取率，以確定最佳提取工藝條件。

2.2有效成分含量的測(cè)定［9］

2.2.1標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

精確稱取紅景天苷標(biāo)準(zhǔn)品20.0 mg，置于100 mL的容量瓶當(dāng)中，然后加蒸餾水定容，搖勻，得紅景天苷標(biāo)準(zhǔn)溶液。分別量取所得紅景天苷標(biāo)準(zhǔn)溶液液1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 mL，置于10 mL容量瓶當(dāng)中。然后用蒸餾水定容并搖勻。在276 nm處測(cè)定其吸光度。

2.2.2樣品含量的測(cè)定

量取所得提取液10.0 mL于燒杯當(dāng)中，然后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的醋酸鉛2.0 mL并搖勻，之后加飽和硫酸鈉溶液0.5 mL，然后所得液在4 000 r/min條件下離心15 min，取上清液。再用蒸餾水定容于50 mL容量瓶中，在276 nm處測(cè)定其吸光度。根據(jù)工作曲線方程計(jì)算紅景天苷含量。

3　結(jié)果與討論

3.1吸光度與紅景天苷濃度線性方程確定

經(jīng)試驗(yàn)研究后，確定吸光度（Y）與紅景天苷濃度（X，mg/mL）的線性回歸方程為：Y=4.667 6X- 0.006，相關(guān)系數(shù)R=0.999 5。在該條件下，紅景天苷濃度的線性范圍為0～0.12 mg/mL。

3.2單因素試驗(yàn)

3.2.1超聲波功率對(duì)紅景天苷提取率的影響

超聲波功率對(duì)紅景天苷提取率的影響見圖1。

圖1　超聲波功率對(duì)提取率的影響Fig.1 The power of ultrasonic wave influencing for extraction rate

由圖1可知，當(dāng)超聲波功率小于500 W時(shí)，紅景天苷溶出量隨超聲波功率的增大而增多，當(dāng)功率達(dá)到500 W時(shí)，紅景天苷的溶出量達(dá)到最大，但是當(dāng)功率超過500 W時(shí)，紅景天苷的溶出量逐漸降低，這可能是由于隨著超聲波功率的升高產(chǎn)生的熱量相應(yīng)的增多，產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致溶質(zhì)擴(kuò)散加快，溫度對(duì)傳質(zhì)效應(yīng)產(chǎn)生了影響的緣故。確定功率500 W為紅景天苷超聲的適宜功率。

3.2.2超聲波溫度對(duì)紅景天苷提取率的影響

超聲波溫度對(duì)紅景天苷提取率的影響見圖2。

圖2　超聲波溫度對(duì)提取率的影響Fig.2 The treating temperature influencing for extraction rate

由圖2可知，當(dāng)超聲溫度小于40℃時(shí)，紅景天苷溶出量隨超聲波溫度的增大而增多，這可能是由于溫度升高，分子運(yùn)動(dòng)速度加快，有利于紅景天苷的滲透和溶解。當(dāng)溫度升至40℃時(shí)，紅景天苷的溶出量達(dá)到最大，但是當(dāng)溫度大于40℃時(shí)，紅景天苷的溶出量逐漸下降，分析原因可能是溫度過高使雜質(zhì)溶出量增加。所以選取40℃為紅景天苷超聲的適宜溫度。

3.2.3提取次數(shù)對(duì)紅景天苷提取率的影響

提取次數(shù)對(duì)紅景天苷提取率的影響見圖3。

由圖3可知，當(dāng)提取次數(shù)不超過3次時(shí)，紅景天苷溶出量增加明顯，當(dāng)提取次數(shù)超過3次后，隨著提取次數(shù)的增加，紅景天苷溶出量增加緩慢。在實(shí)際提取過程中，考慮到提取成本和提取效果，確定提取次數(shù)3次為紅景天苷最佳提取次數(shù)。

3.3 L9（34）正交試驗(yàn)優(yōu)化提取工藝研究

根據(jù)單因素試驗(yàn)的結(jié)果，進(jìn)行正交試驗(yàn)，因素水平見表1。數(shù)據(jù)分析結(jié)果見表2和表3。

圖3　提取次數(shù)對(duì)提取率的影響Fig.3 The treating times influencing for extraction rate

表1　L9（34）正交試驗(yàn)因素水平表Table 1 L9（34）orthogonal experimental design factors and level

表2　L9（34）正交試驗(yàn)對(duì)紅景天苷提取率影響分析Table 2 L9（34）orthogonal test analysis of the impact of extraction rate of salidroside

表3　L9（34）正交試驗(yàn)對(duì)紅景天苷提取率影響的顯著性分析Table 3 L9（34）orthogonal test of the impact of significant extraction rate of salidroside analysis

由表2、表3可知，超聲波溫度對(duì)紅景天苷提取率有非常顯著的影響。按影響紅景天苷提取率的因素大小順序?yàn)椋撼暡囟龋境暡üβ剩咎崛〈螖?shù)。確定最佳試驗(yàn)結(jié)果組合為A2B2C3，即超聲波溫度40℃，超聲波功率500 W，在此條件下提取4次。

3.4驗(yàn)證試驗(yàn)

為進(jìn)一步精確試驗(yàn)結(jié)果，采用超聲波法最佳條件進(jìn)行試驗(yàn)，按照2.2.2中的方法測(cè)定紅景天苷含量，計(jì)算提取率。做3個(gè)平行樣，取平均值，得紅景天苷提取率為2.343%，此結(jié)果高于單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)結(jié)果，表明此優(yōu)化意義較大。

4　結(jié)論

超聲波輔助提取法作為一種天然產(chǎn)物活性成分分離提取的新技術(shù)，其原理是利用超聲波的空化作用加速植物有效成分的溶出，從而達(dá)到提取目的，具有提取溫度低、高效、方便的特點(diǎn)，并且具有較高的實(shí)用價(jià)值［10］。本文采用超聲波輔助提取法，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過正交試驗(yàn)得知，影響紅景天苷提取率因素的主次關(guān)系是超聲波溫度對(duì)紅景天苷提取率影響最大，超聲波功率影響次之，提取次數(shù)影響相對(duì)較小，并且超聲波溫度對(duì)紅景天苷提取率有非常顯著的影響，其它因素影響不顯著。確定了紅景天苷的最佳提取條件為：超聲波溫度40℃，超聲波功率500 W，在此條件下提取4次。并且按最佳提取參數(shù)進(jìn)行了驗(yàn)證，得紅景天苷提取率為2.343%，結(jié)果表明在該參數(shù)下提取紅景天苷，其提取率明顯高于正交試驗(yàn)最高值，說明優(yōu)化結(jié)果較有意義。研究結(jié)果為進(jìn)一步的試驗(yàn)研究奠定了基礎(chǔ)，可為紅景天產(chǎn)品的開發(fā)利用提供參考。

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Optimization of Process Condition for Ultrasonic-assisted Extraction of Salidroside from Rhodiola

LI Zhi-tao，SUN Jin-xu，ZHU Tie-gang，WANG Zhi-jie
（Hengshui University，Hengshui 053000，Hebei，China）

Abstract：The effect of power of ultrasonic wave，temperature，and times on extraction rate of salidroside was studied through single-factor experiment and L9（34）orthogonal experiment，results showed that power of ultrasonic wave，temperature，and times had different impacts，orthogonal experiment analysis showed that temperature appreciably impacted.The optimum conditions for salidroside extraction were：power of ultrasonic wave 500 W，treating at 40℃，under these conditions extracting for 4 times.Under the optimal circumstances，the extraction rate of salidroside could be up to 2.343%.

Key words：ultrasonic；salidroside；extraction

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.09.017

基金項(xiàng)目：衡水市科技局指令性課題（14032）

作者簡介：李志濤（1983—），男（漢），講師，碩士，研究方向：食品科學(xué)。

收稿日期：2015-04-22