關于亞臨界水萃取甘草殘渣共提取甘草總黃酮及低聚糖的研究＊

楊欣梓 劉榮

（甘肅省化工研究院有限責任公司，甘肅蘭州 730020）

0.引言

植物甘草的根莖是常見的天然的甜味劑，并且具有消炎排毒、止咳清肺的功效，還可以調節(jié)機體免疫力。本研究以甘草酸提取后的物質為原料，研究在亞臨界水萃取的過程中，總黃酮與低聚糖等物質反應中的變化規(guī)律，和相關副產物的生成和反應情況進行分析。本文以溫度，時間為實驗變量，提取效率為關鍵指標，探究其對提取過程的影響，并通過均勻設計的方法，對實驗條件進行優(yōu)化。

1.材料與方法

1.1 材料與儀器

甘草殘渣：將甘草殘渣粉碎，粒徑：150μm～425μm，80℃烘干后保存?zhèn)溆?。JXF-12型高溫均相反應器，HPLC液相色譜儀；TU-1810型分光計；TM3000型電子顯微鏡。

1.2 實驗方法

取1.6g甘草殘渣，加入反應器內，按V：M=15mL/g，加入純水，置于均相反應器內，改變溫度和時間，完成萃取過程，轉速60r/min，同時注意反應器的溫度，提取完成后，靜置過濾分離，純水洗滌，體積為100mL，合并溶液，濾渣和萃取液完成收集后，用于后續(xù)的檢測。

1.3 檢測方法

以蘆丁作為標準物質，繪制的黃酮標準曲線，計算出其中低聚糖的含量。副產物的檢測，采用高效液相色譜法檢測，Aminex-HPX-87H離子排斥柱，萃取過程中，各種物質的提取率根據(jù)式（1）計算。通過掃描電鏡對殘渣萃取前后進行相應的形貌分析。

2.結果與討論

2.1 亞臨界水萃取過程中甘草總黃酮的提取分析

將甘草殘渣，反應溫度區(qū)間160℃～190℃，進行提取過程，探究甘草總黃酮提取率與時間變化的關系。在反應時間小于60min時，總黃酮的提取率與溫度成正相關關系，溫度升高而增大，繼續(xù)延長時間，提取率與溫度的相關性發(fā)生一定變化[1]。

2.2 木質纖維素解聚溶出分析

在萃取過程中：甘草殘渣中纖維素類組分的變化情況：大多數(shù)溫度下，隨著時間的延長，木質纖維素的溶出率均為上升趨勢，但是，溫度為190℃時，時間大于135min時，木質纖維素類組分的溶出率降低，木質素的溶出率顯著下降。具體的原因為：木質素的玻璃化溫度較低，高于玻璃化溫度時，木質素會融化，從細胞壁溶出，對甘草總黃酮的溶出發(fā)生阻礙作用[2]。

2.3 亞臨界水萃取過程中低聚糖的生成分析

本文比較了萃取120min時的呋喃類衍生物典型有機酸生成情況，結果見表1和表2。木質纖維素，在高溫條件下，生成的乙?；鶗D化并生成乙酸?？啡┦悄咎前l(fā)生脫水反應的產物，隨著反應溫度上升其生成量增加。當溫度＞160℃時，有葡萄糖降解產物5-HMF和其進一步降解物乙酰丙酸的生成。

表1 亞臨界水萃取時間對典型糠醛類化合物與有機酸生成的影響(190℃)

表2 亞臨界水萃取溫度對典型糠醛類化合物與有機酸生成的影響(120 min)

2.4 甘草黃酮與低聚糖共提取的正交設計優(yōu)化

為了尋求最佳條件，進行優(yōu)化，選擇溫度、時間、液固比和顆粒粒徑作為考察因素，通過正交試驗，以優(yōu)化總黃酮提取率為目標，并同時考察低聚糖的提取率，結果如表 3所示[3]。

表3 甘草殘渣亞臨界水萃取正交設計試驗結果

通過極差分析可見：各因素對甘草總黃酮提取率的影響順序為：萃取溫度＞液固比＞萃取時間＞顆粒粒徑，萃取溫度的影響最為明顯。得到的最優(yōu)條件：粒徑250μm～425μm，V：M=15mL/g，溫度為185℃，時間為135min。用該條件進行提取，總黃酮提取率為2.81%，低聚糖提取率為9.6%。

反應前后，甘草殘渣表面深色的覆蓋物在亞臨界水萃取后，幾乎觀察不到，塊狀的殘渣形成成更小的碎片，利于萃取反應的發(fā)生。因此，在最優(yōu)的條件下，亞臨界水萃取方法，不但改變溶劑的性質，還可以破壞殘渣結構，從而促進甘草總黃酮的溶出。同時加劇水分子的接力，生成有機酸等物質，在提取過程中實現(xiàn)甘草總黃酮與低聚糖的共提取。

3.結論

（1）在萃取過程中溫度的影響較為顯著，高溫利于萃取過程的進行，但過高的溫度會形成傳質阻力，阻礙提取過程的進行。（2）在一定的溫度條件與反應時間下，亞臨界水萃取方法對半纖維素的溶出存在選擇性，較高的溫度條件利于有機酸的生成，水的電離加劇半纖維素水解速率。（3）通過正交設計優(yōu)化亞臨界水萃取工藝，最優(yōu)的反應條件為：粒徑：250μm～425μm，V：M=15mL/g，溫度185℃，時間為135min。最優(yōu)條件下，總黃酮提取率為2.81%，低聚糖提取率為9.6%。