科学研究
食品研究与开发
2008年1月第29卷第1期
51
金银花中绿原酸提取工艺的优化
聂凌鸿,岳淼
(淮阴工学院食品科学与工程系,江苏淮安223001)
摘要:对金银花中绿原酸的提取方法进行了比较研究,探讨了乙醇回流法的最佳提取方法和最佳工艺条件,并采
用微波和酶液处理金银花以改进乙醇回流法。乙醇回流法最佳条件是加10倍量75%乙醇,回流提取1.5h。对于乙醇回流法的改善,微波筛选的最佳工艺条件是:在600W微波功率下,样品预浸时间24h,辐射时间2min。纤维素酶处理的酶用量为0.5%浓度2mL,最适温度为40℃~稳定、50℃,最佳时间为3.0h。试验表明:优选得到的工艺简单、可行,微波及酶液处理均能显著提高绿原酸的得率。关键词:绿原酸;提取;乙醇回流法;微波法;酶解法
OPTIMUMEXTRACTIONPROCESSFORCHLOROGENICACIDINFLOSLONICERAE
NIELing-hong,YUEMiao
(DepartmentofFoodScienceandEngineering,HuaiyinInstituteofTechnology,Huaian223001,Jiangsu,China)
Abstract:BymakingcomparisionofextractonmethodswhichwereusedtoextractchlorogenicacidinFlosLonicerae,ourobjectiveistostudywhichistheoptimummethodandtheoptimumconditionofeachmethod;Mi-crowaveirradiationandenzymictreatmentwereusedtotreatFlosLoniceraebeforeethanolrefluxing.Conclu-sionscanbedrawedthattheoptimumconditionofethanolrefluxingis8foldof75%ethanol,thetimeofreflux-ingis1.5h.Thefavorableeffectscanbeachievedbymicrowaveirradiationwiththetechnicalparametersthatpresoakingtimeis24h,radiationtimeis2min.Theamountofchlorogenicacidcouldbeobvisiouslyincreasedbythecellulasetreatment.Thedoseageofcellulasewas2mLby0.5%concentrationofcellulase.Theoptimumtemperatureofthecellulasetreatmentwas40℃-50℃,theoptimumthecellulasetreatmenttimewas3h.Thisoptimizedprocessissimple,stableandefficient.
作者简介:聂凌鸿(1969-),男(汉),副教授,博士,主要从事食品化学和食品工程技术研究。
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Keywords:chlorogenicacid;extraction;ethanolrefluxing;microwaveirradiation;enzymictreatment
金银花(Floslonicerae)是忍冬科植物忍冬的干燥花蕾,是临床常用的中药材之一,具有清热解毒、凉风散热、抗病毒、保肝利胆的功能[1-2]。近年来研究发现,金银花中富含多种对人体健康有益的物质,诸如挥发油、黄酮及绿原酸类、三萜类和微量元素等,具有很高的利用价值。在众多成分中绿原酸较为丰富且具有多种活性功能,因此常以绿原酸含量的高低评价金银花质量的优劣[3]。绿原酸还有增香和护色作用,可用于食品和果品保鲜。绿原酸用于果汁保鲜,可有效防止饮料和食品的腐败变质
[4-5]
表1正交试验安排表
Table1Experimentbyorthogonaldesign
水平
因素Factors
Levels1
23A乙醇浓度/%Ethanolconcentration/%
657075/g/mL)B料液比(
(g/mL)Ratio/1∶81∶10121∶C时间/h
Time/h0.51.01.5
提取工艺流程:称取5.0g金银花粉末→装入圆底烧瓶中加入乙醇热回流提取2次→抽滤→浓缩→回收乙醇→冷沉离心→取上清液,沉淀用少量水洗脱一次再离心→合并两次上清液→真空干燥至粉末
在猪油中,若添加少量绿原酸,可提高猪油。
氧化稳定性,增长贮藏期。将少量绿原酸加到天然溶液中,对色素颜色有稳定作用,因此,绿原酸又是一种良好的食品添加剂。当前天然抗氧化剂越来越受消费者欢迎,绿原酸是一种新型高效的酚型天然抗氧化剂,在某些食品中可取代或部分取代目前的人工合成抗氧化剂。
本文研究了金银花中绿原酸的提取方法,并优化金银花中绿原酸的提取工艺,从而为绿原酸在保健食品中的开发和绿原酸的提取、分析及其相关制剂的生产提供参考。
1.2.2乙醇回流法的优化1.2.2.1微波处理
在装有冷凝管的250mL微波专用容器中装入5.0g金银花(预浸泡时间分别为8、12、24h),按乙醇回流法提取,在设定的微波功率(600W)和不同辐射时间(1、
2、3min)下,启动微波炉,提取结束后,合并2次分离提取液,在60℃条件下减压浓缩,60℃干燥得粗提物。
1.2.2.2酶解法
取适量干燥并粉碎的金银花加入酶解液处理,后按乙醇回流法提取绿原酸。考察酶的用量、酶解时间、酶解温度对绿原酸得率的影响。
提取工艺流程:干燥→粉碎→酶解→乙醇回流法提取→过滤→减压浓缩→干燥得产品
1材料与方法试剂与仪器1.1材料、
材料:市售金银花。
试剂:纤维素酶为生化试剂,其余试剂均为分析纯。仪器:2XZ—8型旋片式真空泵:上海仪表供销公司;TGL—16G型台式离心机:上海安亭科学仪器厂;
1.2.3绿原酸的纯化
在提取得到的绿原酸粗提液中加入水,使杂质沉淀,滤去不溶于水的成分,以绿原酸粗提液体积为1倍,分别加入2、过滤、滤液浓缩干燥,3、4、5倍的水,沉淀、测绿原酸含量[6-8]。
752型紫外可见分光光度计:上海精密科学仪器有限公司;RE52—1型旋转蒸发器:上海沪西分析仪器厂,
WG900DSL23—K6型光波/微波炉:顺德市格兰仕微波炉有限公司。
1.2.4绿原酸含量的测定
采用碘量法测定绿原酸的含量,绿原酸易吸附在介质上,可从混合物中分离,然后用0.1mol/L盐酸溶液或稀硫酸洗脱,用碘量法滴定。
1.2方法
1.2.1绿原酸的基本提取工艺1.2.1.1水提法
称取金银花细粉5.0g(3份),用水加热回流2次
(100mL),2h/次合并提取液,离心30min,离心液浓缩,真空干燥得产品。
2结果与分析
2.1水提法提取金银花中绿原酸
通过水提法试验所得提取物得率为16.1%,绿原酸得率为3.23%。传统水提法是一种较好的提取方法,无需用到有机溶剂,简便易行,而且操作较稳定,重复性好,但水提法制得的绿原酸得率低,粗提取物中杂质
1.2.1.2乙醇回流法
采用正交试验法分别以65%、70%、75%的乙醇浓度,加入8、10、12倍量的乙醇,回流浸提0.5、1.0、1.5h提取绿原酸。试验安排见表1。
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含量多,损失也较大。这主要是因为在水煮过程中,有多糖类、蛋效成分提取出来的同时,许多杂质如淀粉、
白质、黏液质、鞣质、树胶、无机盐类等也被提取出来,
表2
尽管通过离心除去大部分,但仍有少量留在提取液中。
2.2乙醇回流法提取金银花中绿原酸
选用L9(34)因素水平表,结果见表2。
绿原酸得率正交试验表及结果
Table2Resultsofchlorogenicacidbyethanolrefluxing
试验号
因素Factors
提取物得率/%
No.23456789T1T2T3T1/3T2/3T3/3极差R
A乙醇浓度/%Ethanolconcentration/%
(65)1(65)1(65)1(70)2(70)2(70)2(75)3(75)3(75)38.047.6115.072.682.545.022.48B料液比(/g/mL)
(g/mL)Theratio/(1∶18)(1∶210)(1∶312)(1∶18)(1∶210)(1∶312)(1∶18)(1∶210)(1∶312)10.3610.419.953.453.473.320.15C时间/hTime/h(0.5)1(1.0)2(1.5)3(1.0)2(1.5)3(0.5)1(1.5)3(0.5)1(1.0)210.129.9210.683.373.313.560.25
绿原酸得率/%
2.522.283.242.982.582.054.865.554.6630.72(T)
Yieldofextract/%
12.4012.1613.1214.2313.8313.3516.6617.3416.46
Ti为各因素同一水平试验指标(绿原酸含量)之和。极差用R表示,为T1/3、T2/3、T3/3中最大值减最小值。由表2可知因为RA>RC>RB,所以A>C>B,即在乙醇回流法提取金银花中的绿原酸时,乙醇浓度为第一影响因素,其次为回流时间,最后为料液比。所以乙醇浓度对金银花中绿原酸的提取影响最为显著。
通过方差分析进行F检验可知,3个因素对绿原酸含量的影响都不显著。究其原因可能是本列误差大且误差自由度小(仅为2),使检验的灵敏度低,从而掩盖了考察因素的显著性。由于各因素对绿原酸含量影响都不显著,不必再进行各因素水平间的多重比较。此时,可直观地从表中选择T大的水平A3B2C3组合成最优水平组合A3B2C3,即10倍量75%的乙醇回流提取
一些绿原酸不易被高体积分数的乙醇提取,且在回流提取中乙醇体积分数越高,提取温度就越低,从而使得率很低[9-10]。
2.3微波处理优化乙醇回流法提取金银花中绿原酸2.3.1微波辐射时间对产品收率的影响
在其它因素不变的条件下,改变辐射时间,考察不同辐射时间对样品收率的影响,结果见表3。
表3
微波辐射时间对产品收率的影响
Table3Theinfluenceofradiationtime
辐射时间/minRadiationtime/min提取物得率/%Yieldofextract/%绿原酸得率/%Yieldofchlorogenicacid/%
122.36.24
225.56.73
327.66.74
>328.76.74
1.5h,此条件下,提取物得率为17.41%,绿原酸得率为5.73%。
由乙醇回流法的正交试验可知醇提法绿原酸得率较高,提取物中杂质含量少,是一种理想的提取方法。并从结果中得出最佳提取条件为采用10倍量75%乙醇回流提取1.5h。但乙醇回流法也存在着缺陷,即溶剂消耗量大。这是因为在65%和70%乙醇浓度时,乙醇浓度低,绿原酸不能充分溶出。因为绿原酸是含有羟基和邻二酚基的有机酸,极性与乙醇相对接近。因此,根据原理,含有乙醇的溶媒更易有效地提“相似相溶”取出绿原酸。又由于乙醇本身的特性,金银花组织内的
注:微波辐射功率600W,样品预浸时间24h。
由表3可知,随着微波辐射时间的增大,提取物的量增大,绿原酸的含量也增大,辐射2min时,提取物得率为25.5%,绿原酸得率为6.73%。但超过2min时,绿原酸的得率趋向稳定。这表明采用特定功率究其原因可能是微波600W时,最佳处理时间为2min。
辐射使金银花中的绿原酸充分溶出,且随辐射时间延长,提取物得率增加,提取物中绿原酸含量趋向稳定。
2.3.2样品预浸泡时间对产品收率的影响
在其它因素相同的条件下,对样品进行不同时间的预浸泡,然后按1.2.1.2方法提取,结果见表4。
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表4
2008年1月第29卷第1期
样品预浸泡时间对产品收率的影响*
食品研究与开发
表5
酶用量对绿原酸得率的影响
科学研究
Table4Theinfluenceofpresoakingtime
819.26.03
1221.96.29
2425.76.74
>4830.86.75
Table5Theinfluenceofthedoseageofcellulose
酶用量/mLCellulosedoseage/mL提取物得率/%Yieldofextract/%绿原酸得率/%Yieldofchlorogenicacid/%
预浸泡时间/hPresoakingtime/h提取物得率/%Yieldofextract/%绿原酸得率/%Yieldofchlorogenicacid/%
00.511.522.53.06.73
17.4419.0123.2427.3629.7430.2430.465.755.846.126.466.676.69
注:微波辐射功率600W,辐射时间2min。
由表4可知,预浸泡时间越长,提取物得率越高,绿原酸的得率也越高,但超过24h,提取物的量有所增加,但是绿原酸得率趋向稳定。这表明最佳预浸泡时间为24h,究其原因可能是长时间浸泡使金银花细胞内的溶质能充分溶出,从而使提取物的得率增加,提取物中绿原酸的含量趋向稳定,说明并不是浸泡得越久越好。
酸的得率,酶用量增加到2.0mL以后,绿原酸得率和提取物得率均趋于稳定。随着酶用量的增加,金银花提取物的得率和绿原酸的得率都明显增加。这是因为纤维素酶是一类将纤维素水解成水溶性糖的复合酶类,植物的细胞壁主要是由纤维素组成,绿原酸是胞内物质,金银花用纤维素酶处理后,细胞壁中结构致密的纤维素被水解成水溶性的糖类物质,而细胞壁的水解有利于胞内物质的溶出,酶用量的增加使反应速度加快。在绿原酸提取过程中,增加酶解工艺,可使绿原酸得率大大提高。
2.4酶解法优化乙醇回流法提取金银花中绿原酸2.4.1酶用量对绿原酸得率的影响
将纤维素酶配成含量为0.5%的标准酶液,在样品中分别加入0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mL酶液,与不加酶液对照,35℃处理2h。所得结果见表5。
由表5可知,在一定处理时间内,具有相同比活力的酶,酶用量的不同,影响金银花提取物的得率和绿原
表6
2.4.2酶处理温度对绿原酸得率的影响
为优化酶处理温度,设置了25、30、35、40、45、
50、55、60℃8个水平。
研究温度对纤维素酶处理效果的影响。试验时每个金银花样品中加酶液2.0mL,酶处理2h,结果见表6。
温度对绿原酸得率的影响
Table6
温度/℃Temperature/℃
提取物得率/%Yieldofextract/%
绿原酸得率/%Yieldofchlorogenicacid/%
Theinfluenceoftemperatureofcellulose
3019.016.27
3523.246.63
4027.367.18
4529.747.36
5030.247.15
5530.246.59
6030.466.11
2517.445.95
由表6可知,温度对酶处理效果有显著影响,随着温度升高,酶分子的运动速度加快,增加了酶分子与底物纤维素结合的机会,提高了反应速度,但温度过高,使酶蛋白变性,失去催化能力,纤维素酶处理的最适温度范围为40℃~50℃。
表7
2.4.3酶解时间对绿原酸得率的影响
试验时在金银花样品中加入2.0mL酶液,酶解温度45℃,酶解时间分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、
3.0、3.5h,金银花提取物的得率和绿原酸得率如表7所示。
酶解时间对绿原酸含量的影响
Table7Theinfluenceoftimeofthecellulase
时间/hTime/h
提取物得率/%Yieldofextract/%
绿原酸得率/%Yieldofchlorogenicacid/%
1.017.446.251.519.016.582.023.246.942.527.367.283.029.747.463.532.157.484.032.237.51
由表7可知,绿原酸的含量及提取物的量随酶解时间的增长而增多,因为延长酶解时间能使金银花中的绿原酸充分溶出,但在3.0h以后增长并不明显,纤
表8
维素酶的最佳处理时间为3.0h。
(见表8)。2.5金银花中提取绿原酸不同工艺比较
由表8说明,用微波处理和酶解处理均可提高
最佳条件下不同工艺提取绿原酸的比较
Table8
提取方法
Resultsofdifferentextractionprocess
提取物得率/%
提取物中绿原酸含量/%
绿原酸得率/%
Extractionprocess
水提法Waterextracting
乙醇回流法Ethanolrefluxing
微波优化乙醇回流法Microwaveirradiation酶解优化乙醇回流法CellulasetreatmentYieldofchlorogenicacid/%
3.235.736.747.46Yieldofextract/%
16.117.425.729.7
Contentofchlorogenicacidinextract/%
32.926.225.1
科学研究
食品研究与开发
2008年1月第29卷第1期
55
胡芦巴种子中半乳甘露聚糖脱色、
脱蛋白工艺研究
张黎明,孙茜*,赵朝
(天津科技大学生物工程学院,天津300457)
摘
4
要:采用乙醇回流法考察了影响由胡芦巴种子提取的半乳甘露聚糖脱色效果的因素,并应用L(93)正交实验设
计优化脱色工艺条件。结论:影响脱色效果的主次因素顺序为;脱色次数>脱色时间>料液比,最佳的工艺条件是:脱色时间为120min,料液比为1∶(g/mL),脱色次数为3次。在此基础上,以蛋白质残余量为指标,比较了Sevag法及12(三氯乙酸法)脱除半乳甘露聚糖中蛋白质的工艺。实验结果表明,TCA法脱蛋白效果优于Sevag法,最终蛋TCA法
白质残余量为1.92%,多糖损失量为5.30%。关键词:胡芦巴;半乳甘露聚糖;脱色;脱蛋白
STUDYONTHETECHNOLOGYOFDECOLORIZATIONANDDEPROTEINIZATIONFORGALACTOMANNAN
EXTRACTEDFROMTHESEEDSOFTRIGONELLAFOENUMGRAECUM
ZHANGLi-ming,SUNQian*,ZHAOZhao
作者简介:张黎明(1963-),男(汉),副教授,博士,硕士生导师,主要从事天然产物有效成分的研究与开发。
*通讯作者:孙茜(1983-),女(汉),硕士生,主要从事天然药物的研究与开发。
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绿原酸得率,而酶解优化乙醇回流法绿原酸得率(7.46%)最高;水提法提取物中绿原酸含量(20.1%)最低,杂质最多,微波优化乙醇回流法和酶解优化乙醇回流法提取物中所含绿原酸相近,乙醇回流法所得提取物中绿原酸含量(32.9%)最高,杂质最少。
水提法和醇提法都是绿原酸的传统提取工艺,水提无需溶剂,提取物得率还较高,但绿原酸得率低,粗提取物中杂质多,损失也较大;醇提得率高,杂质含量少,但溶剂消耗量大。可见传统的绿原酸提取方法中都存在着一些缺点,都需要加以优化。
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3结论
乙醇回流法是提取金银花中绿原酸的最好方法之一。采用正交试验研究乙醇回流法,可得乙醇回流最佳工艺条件为采用10倍量75%乙醇回流提取1.5h。在用乙醇回流前加以微波处理,绿原酸的含量能显著提高,表明微波处理能促进金银花中绿原酸的分离,使提取率增加。且不同的微波辐射时间,预浸泡时间对提取率都有影响,由本研究可得微波辐射的最佳工艺条件为一定功率这一研(600W)下预浸泡24h,辐射2min。究还表明微波是一种较好的处理手段,它不仅可以提高绿原酸的提取率,而且又简洁、方便、节能、环保。采
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收稿日期:2007-03-04