荠菜中黄酮类化合物提取工艺的研究

2010-04-25王璐田歌常霞郭黄萍韩玉虎郝国伟张晓伟

山西农业大学学报（自然科学版） 2010年4期

王璐,田歌,常霞,郭黄萍,韩玉虎,郝国伟,张晓伟

(1.山西省农科院果树研究所,山西太谷030815;2.山西农业大学食品科学与工程学院,山西太谷 030801)

荠菜学名(shepherdspurse)Capsella bursa pastoris,又名血压草、护生草、睁肠草、荠荠菜,属中一、二年生草本植物。每年春季采摘,全株均可食用。食用方法多种多样。具有很高的药用价值,据报道[1]荠菜中黄酮类化合物含量很高,因其具有和脾、利水、止血、明目的功效,常用于治疗产后出血、痢疾、水肿、肠炎、胃溃疡、感冒发热、目赤肿疼等症。因此备受关注。近年来业界研究表明,荠菜的功效可能是由于其所含的丰富的黄酮类化合物的原因,将荠菜中的提取物用来治疗高血压症[2]。经测试[3],其功效比其他黄酮类化合物好得多而且无毒性,无副作用。故在某些地方荠菜又有“血压草”的称号。且荠菜的食用价值和药理价值越来越受到国内外相关人士的重视。因此荠菜的开发利用必将受到重视。

荠菜从古时起便为人们所利用,我国荠菜资源丰富,但由于野生荠菜采收季节短,大约只有一个月左右。为了更好地利用其价值,可在采收季节大量采收烘干贮存,然后将其黄酮类化合物提取出来制成功能性食品或保健食品,是对野生资源充分利用的一个很好的方法[4]。本文利用单因素和正交实验设计考察了用乙醇作提取溶剂浸提[5,6]黄酮类化合物的工艺条件,用比色法测定其各处理提取黄酮的含量,筛选出从荠菜中提取黄酮类物质的最佳提取方法,旨在对这一丰富资源的开发利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

荠菜采自山西省农科院果树所梨园

1.2 黄酮含量的测定

采用比色法[5,6]

1.3 浸提工艺流程及要点

1.3.1 工艺流程

样品烘干→粉碎过100目筛→称量→乙醇浸提→测定

1.3.2 操作要点

采摘未开花的荠菜,去黄叶、洗净、晾干后放入恒温干燥箱中,于60℃下干燥8h。取出粉碎后过100目筛得到荠菜粉,所得粉末置密闭容器中,干燥保存备用。

1.3.3 提取

将处理好的荠菜粉置于一定的乙醇浸提液中进行提取并测定

1.4 测定方法

1.4.1 标准曲线的绘制[7,8]

芦丁标准溶液:准确称取芦丁标准品25.00 mg,用30%乙醇溶液微热溶解,并定量转移至100 mL容量瓶中,用30%乙醇定容,配置成浓度为0.5 g◦L-1的芦丁标准溶液。

标准曲线的绘制:准确吸取芦丁标准溶液0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL,移入 50 mL 容量瓶中 ,分别加30%乙醇溶液至总体积25 mL,各加入1.50 mL5%的亚硝酸钠溶液摇匀放置5 min。各加入1.5 mL10%的硝酸铝溶液后摇匀放置5 min,各加4%的氢氧化钠溶液10 mL,用30%的乙醇溶液定溶至50 mL。静置10 min后,空白调零,在510 nm波长下测定其吸光度值(OD)。根据测定结果,用最小二乘法做线性回归方程。回归方程为:Y=0.165565A-0.001060相关系数r=0.9975,其中Y为黄酮浓度,A为吸光度值。见图1

图1 芦丁标准浓度(C)与吸光度(A)线形回归曲线Fig.1 Linear regression curve of standard concentrations of rutin(C)and absorbance values

1.4.2 样品中黄酮类化合物含量的测定[9]

准确称取荠菜粉2.000 g,放入250 mL的三角瓶中,加入溶剂后在不同条件下提取,过滤并以相应的溶剂定容至100 mL作测定用样液,吸取2.0 mL的样液于50 mL的容量瓶中,按照1.4.1的测定方法测定吸光度[10]。按下式进行计算;

2 结果与分析

2.1 荠菜中黄酮类化合物提取影响因素的确定

据报道[10],提取溶剂依乙醇为最好,因此本文不再对提取溶剂作探讨而只对其乙醇的体积分数、用量、浸提时间、浸提温度等因素作讨论[11]。

2.1.1 时间对提取效果的影响

据报道[10]可知,常规用70%的乙醇溶剂、80℃恒温水浴进行黄酮类化合物的浸提。准确称取荠菜粉2.000 g5份,分别加入70%的乙醇100 mL,于80℃恒温水浴浸提,提取时间为1.0 h、2.0 h、3.0 h、4.0 h、5.0 h,按 1.4.2操作结果见图2

由图2可知,黄酮类化合物提取量随时间延长而增加,但为了提高生产效率,确定浸提时间在2～4 h内为宜。见图 2

图2 时间对提取效果的影响Fig.2 The effect of extracting time

2.1.2 不同乙醇浓度对提取效果的影响

准确称取荠菜粉2.000 g 5份,分别加入55%、65%、75%、85%、95%的乙醇溶液 100 mL,于80℃恒温水浴浸提3 h,按1.4.2操作结果见图3。

由图3可知随乙醇的浓度增加,提取量增大,当乙醇浓度达到85%时,黄酮类化合物提取效果最佳,但超过85%浓度后,黄酮类化合物的提取率有所下降。因此,提取浓度在80%～90%为宜。

2.1.3 温度对提取效果的影响

准确称取荠菜粉2.000 g 5份,分别加入85%的乙醇溶液 100 mL,在 50℃、60℃、70℃、80℃、90℃恒温水浴浸提3 h,同上操作结果见图4。

图3 不同浓度对提取效果的影响Fig.3 The effect of concentration

由图4可知,温度在60℃～80℃时提取量相差不大。一般来说,冷提杂质少,热提效率高。为了节省能源,保证提取物的质量综合考虑,浸提温度选50℃～70℃为宜。

图4 温度对提取效果的影响Fig.4 The effect of temperature

2.1.4 料液比对提取效果的影响

准确称取荠菜粉2.000 g 5份,分别按照料液比 1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30加入 70%的乙醇溶液,80℃恒温水浴浸提3 h,同上操作

由图5可知,料液比越小,提取量越大,在一定范围内,较大的溶剂用量有利于物质提取,但料液比越小务必造成溶剂的浪费,并对后续加工带来困难,当料液比为1∶20时,提取量明显增加,再减小料液比,提取率趋于稳定。因此考虑选择料液比为1∶15～1∶25内为宜。

图5 料液比对提取效果的影响Fig.5 The effect of solid-liquid ratio

2.2 最佳提取条件选择

在单因素试验的基础上,选取4因素(乙醇浓度、浸提温度、浸提时间和料液比)的合适范围,每个因素选三个水平,选用L9(34)进行正交设计来进行提取工艺的优化,结果见表2,表3。

表2 因素和水平表Table 2 The factor-level table of orthogonal design

表3 L9(34)正交实验结果Table 3 Orthogonal design and results

通过以上研究可以看出,试验优化的提取条件为A3B2C2D3,即温度为70℃、乙醇浓度为85%、浸提时间为3 h、料液比为1∶25。四种考察因素对黄酮类化合物的提取影响次序依次为料液比＞浓度＞时间＞温度。

3 结论

野生荠菜黄酮含量较高,但因其采收季节短,无法充分利用其自然资源,本文在他人研究的基础上,只用乙醇做提取溶剂,对其影响因素、乙醇浓度、提取温度、提取时间、料液比进行单因素试验,在单因素基础上进行正交试验设计,筛选出最佳提取条件及提取工艺。结果表明:其提取条件为乙醇浓度 85%,提取温度 80℃,料液比1∶20,浸提时间1 h提取效果最佳。