微波萃取法提取豆渣中大豆异黄酮工艺研究

唐志华

(陕西理工学院化学与环境科学学院，陕西 汉中 723000)

0 引言

异黄酮(黄豆苷原、三羟异黄酮)富含于大豆中，是大豆生长过程中的一种次级代谢产物，药用价值很高，对人体具有重要生理功能[1-4]。如抗氧化作用以及弱雌激素、抗溶血以及抗真菌活性等功效，能预防和治疗白血病、骨质疏松、妇女更年期综合症、老年痴呆等多种疾病，得到医药卫生、食品、农业等领域的广泛关注。豆渣是大豆加工中的副产物，作为豆腐大国的中国产量惊人，但基本上都被当成低附加值的饲料或肥料处理掉，抑或作为废物被直接丢弃，不仅浪费资源，还可造成环境污染。豆渣中同样含有异黄酮，若能将其提取出来，作为天然的抗氧化剂和具保健功能的食品添加剂使用，对豆渣的综合利用具有重要的意义。大豆异黄酮的提取方法主要有溶剂萃取法、超声波萃取法、微波萃取法、超临界流体萃取法等。微波萃取法是一种新型提取方法，具有设备简单、萃取范围广、提取效率高、重现性好、省时省试剂、污染小等优点[5-7]。目前，大豆异黄酮的纯度还不高，相关提取、纯化等工艺问题[8-10]亟待解决，寻求提取及纯化工艺对其开发利用尤为重要。

本文以染料木素为标准品，采用微波萃取法提取豆渣中大豆异黄酮，测定提取液中的大豆异黄酮含量，来确定出最佳工艺条件。该方法旨在为豆渣中大豆异黄酮的提取工艺提供一定的参考依据。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

1.1.1 材 料

新鲜豆渣(购自汉中市汉台区东关蔬菜批发市场);染料木素(西安融升生物科技有限公司);石油醚(淄博丰仓化工有限公司);无水乙醇(江苏省盛源化工股份有限公司)。

1.1.2 仪 器

722G可见分光光度计(上海精密科学仪器有限责任公司);微波快速反应系统(上海屹尧分析仪器有限公司);电热鼓风干烘箱(北京科佛永兴仪器有限公司);GXL-2S-2A数显恒温水浴锅(江苏省金坛市金祥龙电子有限公司)。

1.2 方 法

1.2.1 豆渣中大豆异黄酮的提取工艺

新鲜豆渣经干燥粉碎，石油醚脱脂后乙醇微波萃取，过滤得待测滤液。

1.2.2 标准曲线的绘制

以染料木素为标准品，参照文献[11-12]的方法，测吸光度(Y)。以吸光度为纵坐标，染料木素浓度(μg·mL－1)(X)为横坐标绘制标准曲线(见图1)，得回归方程。

1.2.3 提取液中大豆异黄酮的测定

准确吸取前文中的提取液10.00 mL，用蒸馏水定容至100 mL，摇匀。以10.00 mL体积分数95%乙醇定容至100 mL作空白对照，测吸光度。根据标准曲线回归方程求算大豆异黄酮的质量和提取率。计算公式如下:

豆渣样品中所含大豆异黄酮的质量(μg)=10X(μg·mL－1)V(mL)，

大豆异黄酮的提取率(%)=(10XV·10－6/W(g))·100=XV/(1000 W)，

式中:W为样品质量，V为提取液总体积，X为由回归方程求得的待测样品的异黄酮含量。

1.2.4 提取条件的选择

控制微波功率450 W，以大豆异黄酮的提取率做为考察指标，选取乙醇浓度、提取温度、微波萃取时间、固液比等因素作为考察条件，对大豆异黄酮的微波萃取工艺进行研究。

图1 标准曲线

2 结果与讨论

2.1 乙醇浓度的影响

控制温度50℃，固液比1∶10，微波时间30 min，考察乙醇浓度对豆渣中大豆异黄酮提取的影响(见图2)。当乙醇体积分数在50% ～80%时，随着乙醇浓度的增加大豆异黄酮的提取率升高，乙醇体积分数为80%时，提取效果最好，而后提取率随着乙醇体积分数的增加反而下降。因为高浓度乙醇的极性与异黄酮相似，所以可达最佳萃取效果。但是，大豆异黄酮不同的组分在乙醇中的溶解度是有差异的。可见，浓度过低或过高都会不同程度地抑制大豆异黄酮的提取，因此，本工艺选择乙醇体积分数为80%。

2.2 温度的影响

控制乙醇体积分数为80%，固液比为1∶10时，在不同温度下微波萃取30 min，考察不同温度对大豆异黄酮提取的影响(见图3)。可见，大豆异黄酮的提取率随着温度的升高呈先升后降之趋势，这可能是随着温度的升高，分子渗透、扩散、溶解速度加快，使豆渣颗粒中的大豆异黄酮更易转移到溶剂中。但温度过高，可能会使大豆异黄酮被氧化破坏，不同糖苷配基形式之间发生转化分解而导致提取率下降，故本工艺选择提取温度为60℃。

2.3 微波萃取时间的影响

控制乙醇体积分数80%，固液比为1∶10，提取温度为60℃，考察不同的微波萃取时间对大豆异黄酮提取率的影响(见图4)。从图可见，随着微波萃取时间的延长大豆异黄酮的提取率升高，萃取时间超过30 min后，提取率升高缓慢，40 min后，提取率开始下降。这可能是豆渣颗粒内部与溶剂中大豆异黄酮的浓度接近平衡，颗粒内部的大豆异黄酮停止向周围溶剂扩散，再延长萃取时间，不仅增加能耗和物耗，而且会加大乙醇的挥发，致使大豆异黄酮提取率反而下降，故本工艺选择微波萃取时间为40 min。

图2 乙醇浓度对提取率的影响

图3 温度对提取率的影响

2.4 液固比的影响

控制乙醇体积分数80%，提取温度为60℃，微波萃取40 min，考察液固比对大豆异黄酮提取的影响(见图5)。可见，大豆异黄酮的提取率随着液固比的增加而升高，但当液固比增加到8以后，提取率升高缓慢，当液固比增加到10以后，提取率基本不变，而当液固比增加到12以后，提取率反而开始下降。可能是因为溶剂量增加到一定程度后大豆异黄酮已基本被提取出来，而异黄酮在乙醇中的溶解度是一定的，液固比的增加相当于加大了溶剂量，在其他条件不变的情况下，异黄酮的溶解量会逐渐增加，直至达到饱和状态，提取量就会基本维持恒定。当再增加液固比反而会降低大豆异黄酮的提取，故选择固液比为1∶10～1∶12之间。

图4 微波萃取时间对提取率的影响

图5 固液比对提取率的影响

3 结论

大豆异黄酮的提取受到乙醇浓度、提取温度、微波萃取时间和固液比等因素的影响，其最佳的提取条件应该是控制乙醇体积分数为80%，温度为60℃，微波萃取时间为40 min，固液比为1∶10～1∶12之间，此工艺下测出豆渣中大豆异黄酮的提取率为0.070% ～0.073%(含量为2.10～2.19 μg/mL)。微波萃取法提取大豆异黄酮与传统的乙醇提取法相比，能缩短提取时间，减少溶剂的用量，提高乙醇的提取效率，能提高豆渣的综合利用率，具有广阔的前景。

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