对米糠深加工提取阿魏酸的研究

章洛汗，付菜花

（江西护理学院公共学部，江西南昌330029）

对米糠深加工提取阿魏酸的研究

章洛汗，付菜花

（江西护理学院公共学部，江西南昌330029）

以市场化工业化为目的研究在米糠中提取阿魏酸的最佳工艺。以单因素试验和多因素正交试验为基础，再综合环保试剂的选择、操作简单化和降低能耗的情况下，分析最佳提取工艺。最佳的阿魏酸的提取工艺为：原材料使用乙酸乙酯和乙醇（体积比2∶1）的混和液中溶脱脂类3次，脱脂类比率可达9.43%。然后在温度为60℃的3.5mol/L的NaOH溶液中反应提取2.5h，滴加浓盐酸使阿魏酸沉淀析出，获得粗阿魏酸的质量分数为：89.80%，原材料中阿魏酸的提取率为：0.77%。在全工艺过程都采用环境友好型试剂、操作简便和能耗低的条件下，也能获得较高的产出。该方法适合阿魏酸的提取工艺工业化。

阿魏酸；提取工艺；正交试验；工业化

阿魏酸的化学名称为4-羟基-3-甲氧基肉桂酸，桂皮酸的衍生物之一。是植物界普遍存在的一种酚酸，在植物中主要与细胞壁多糖和木质素交联构成细胞壁的一部分，是当归、川芎、阿魏等中药的有效成分之一[1-3]。在食品原料中，咖啡、香兰豆、蔗渣、甜菜粕、麦麸、玉米皮和米糠中阿魏酸的含量也较高[4-6]。

阿魏酸是桂皮酸的衍生物之一，有顺式和反式两种，顺式为黄色油状物，反式为方形结晶体。因为在植物体中常以反式异构体存在[7]，所以反式的市场前景更广，研究的人也更多。反式异构体溶点为174℃，易溶于热水，乙醇和乙酸乙酯，微溶于乙醚，难溶于苯和石油醚。可形成钠盐。

阿魏酸（阿魏酸钠）具有抗血小板聚集，抑制血小板5-羟色胺释放，抑制血小板血栓素的生成，增强前列腺素活性，镇痛，缓解血管痉挛等作用[8-9]。也是生产用于治疗心脑血管疾病及白细胞减少等症药品的基本的辅助原料[10]。

稻谷在我国既是最大的消费群体也是最大的生产国，而它加工过程中的副产品米糠现主要作为饲料或加工成粘合板，附加产值不大，如对米糠深加工生产出阿魏酸和糠油，可以极大地提高米糠的附加产值，市场前景巨大。

目前有关阿魏酸的检测和提取的研究不少[11-12]，但很少有人有关提取阿魏酸的主要影响因素的最优化研究，特别未见从市场成本和环境影响因素分析提取研究过程。下面我的研究工作是从市场成本、环境影响和提取效率为目的，分析各主要因素的最佳提取条件。

1 实验部分

1.1 材料与试剂

米糠：南昌市粮食交易市场提供稻花香2号类型，产地江西省鹰潭市。

阿魏酸对照品：中国药品生物制品检定所；甲醇、乙腈均为优级纯；其它试剂都为分析纯。

1.2 主要仪器与设备

超细过滤网袋（尼龙材料，孔径200目）：北京松涛恒业国际贸易有限公司；KQ-300GDV恒温数控超声波清洗器：昆山舒美超声仪器有限公司；LC200高效液相色谱仪：上海仪电分析仪器有限公司；UV-3200PC紫外分光扫描仪：上海美谱达仪器有限公司。

1.3 米糠的预处理

使用标准筛分离干燥的米糠原料，取粒径大小在0.50 mm～2.00 mm的样品，用电子天平准确称取500.000 0 g样品，置入超细过滤网袋，拉好袋口，浸泡在盛有乙酸乙酯和乙醇（体积比2∶1）的超声反应器中溶脱脂类物质，固液比约为1∶20（g/mL），溶脱脂类3次，每次5 h。取出样品袋，反复用蒸馏水冲洗样品，打开袋口，放置烘干箱中干燥，取出后对已预处理的样品准确称量静重。平行实验3次，所得平均值为452.865 1 g，脱脂类比率为9.43%。

1.4 从米糠中提取阿魏酸的方法

用电子天平准确称取50.0000g脱脂预处理后的已脱脂类的样品，置入超细过滤网袋，拉好袋口，浸入在已设置一定的NaOH溶液浓度（固液比约为1∶30 g/mL）、反应提取时的温度、提取时的反应时长下，再加少许Na2SO3固体作抗氧化剂，使其在密闭条件下的超声反应器中进行反应。反应完毕后，使其降至室温，加少量水冲洗剩余物，洗液并入反应液中，除弃已反应的残渣。然后滴加浓盐酸（约为2mol/L）调节pH=2.5左右，使阿魏酸沉淀析出，过滤，得粗阿魏酸。室温凉干，准确称量粗阿魏酸的干重，符号记为S。

1.5 检测粗阿魏酸的含量

根据黄罗生[13]等在《HPLC测定阿魏酸含量的探讨》的测定方法。以甲酸∶水（5∶95）为阿魏酸对照品的溶剂，甲酸：甲醇（5∶95）为样品的溶剂，固定相：Shimpack CLC-ODS（150mm×6mm），0.2%甲醇乙腈-0.1%磷酸-0.1%三乙胺水溶液（20∶80），检测波长：324 nm，流速：1.0mL/min。在不同试验条件下获得粗阿魏酸中阿魏酸的含量相近，都约为：89.80%，极差值小于0.03%。

2 结果与分析

2.1 阿魏酸的提取工艺

2.1.1 单因素试验

单因素试验根据实验过程和方法选择主要因素为：提取温度、NaOH的浓度、提取时的反应时间。从理论上推测，这3个单因素都应以阿魏酸的提取率成正比关系，所以在试验过程中改变某单因素的变化值时，其它因素都以最大值作为参考试验值。目的是分析单因素对提取结果的权重和变化趋势，试验结果见表1。

表1 阿魏酸提取单因素试验结果Table1 Results of one-factor-at-a-time experiments showing the effects of five operating parameters on the extraction efficiency of ferulic acid

由表1中粗阿魏酸的干重S大小变化趋势可以看出，在高温或长时间反应过程中，产出并没有增高，反而有少量变质的趋势。所以影响阿魏酸提取的主要因素的最佳范围分别为提取温度60℃～80℃、NaOH的浓度/（mol/L）3.0～4.0、提取时的反应时长在2.5 h后几乎不再变化，故选择1.5 h～2.5 h，见表2。

表2 主要影响阿魏酸提取因素的正交试验参数Table2 Orthogonal main parameters affecting ferulic acid extraction factor

2.1.2 正交试验

根据单因素试验结果进行L9（33）正交试验，试验设计与结果见表3，方差分析见表4。

由表3中极差R值大小可见，各因素影响大小依次为A＞B＞C；表4表明，A、B、C因素对结果均无显著性影响（P＞0.05），故理论上以A2B2C3为最优组合，但本着降低能耗的原则，确定每个单因素中的最低值按不低于理论产出比值的95%为理想值。理论上以A2B2C3为最优，其对映的单因素中的SA（70℃）=0.493 3 g，SA（60℃）=0.485 2 g，而SA（60℃）/SA（70℃）=98.36%，大于95%故以A1即60℃为理想值；其对映的单因素中的SB（3.5M）=0.475 1 g，SB（3.0M）=0.421 6 g，而SB（3.0M）/SB（3.5M）=88.73%，小于95%故以B2即3.5M为理想值；其对映的单因素中的SC（2.5 h）=0.491 5 g，SC（2.0 h）=0.449 1 g，而SC（2.0 h）/SC（2.5 h）=91.37%，小于95%故以C3即2.5 h为理想值；所以最理想组合为A1B2C3，即以温度为60℃、3.5mol/L的NaOH溶液、2.5 h为最优提取反应的条件。

表3 阿魏酸提取正交试验设计及结果Table3 Orthogonal array design and results for optimization of ferulic acid extraction

表4 阿魏酸提取正交试验方差分析结果Table4 Analysis of variance for the orthogonal array design for optimization of ferulic acid extraction

2.2 工艺验证

按最优工艺处理样品后得粗阿魏酸的S（A1B2C3）值为0.473 2 g，最高产出S（A2B2C3）值为0.497 2 g，S（A1B2C3）/S（A2B2C3）=95.17%，大于95%表明在本着降低能耗的基础上也能具有较高的产出。

3 讨论

最优化的阿魏酸的提取工艺为：原材料按料液比1∶20（g/mL）加入到乙酸乙酯和乙醇（体积比2∶1）混和液中脱脂类物质，溶脱脂类3次，每次5h，脱脂类比率为9.43%。把已脱脂类的样品在温度为60℃的3.5mol/L的NaOH溶液（加少许Na2SO3作抗氧化剂）中反应提取2.5 h，滴加浓盐酸调节pH=2.5左右，使阿魏酸沉淀析出，获得粗阿魏酸的质量分数为：89.80%，原材料中阿魏酸的质量分数为：0.77%。

本工艺以市场化工业化为目的，所以一定比其它的提取方法在理论上的最大提取率要低。一是本试验全过程都采用环境友好型试剂，所以脱脂类物质时没有选择易溶脱脂类的含苯环的试剂；二是提取过程力求操作简单，本试验使样品置入在致密的网袋中进行反应提取，此方法当然比原材料直接分散在溶液中提取效果差些，但极大地方便转移和过滤；三是提取过程尽可能降低能耗，所以不选择在高温下的高产出，而是选择次温度下的较高产出，另外，反应提取过程只进行一次，因为产出在溶液中的浓度远小于反应试剂NaOH的浓度，可以视作反应析出几乎完全，所以在损失率很低的情况下，减少反应提取的步骤，降低成本，这无疑又大大增加了该工艺市场化的可行性。

[1]林丽,晋玲,李应东,等.当归干、鲜品中游离阿魏酸和总阿魏酸含量[J].中国实验方剂学杂志,2012,18(22)：94-97

[2]余昕,朱烨,张春,等.不同干燥方法对川芎不同部位阿魏酸含量的影响[J].中国实验方剂学杂志,2012,18(6)：100-103

[3]王东东,刘宏炳,宋海龙,等.HPLC法测定阜康阿魏根和叶中阿魏酸的含量[J].新疆医科大学学报,2012,35(9)：1139-1142

[4]张志清,王潇,姚艳艳,等.超声波辅助碱醇提取HPLC法测定麦麸中阿魏酸含量[J].中国粮油学报,2010,25(4)：89-92

[5]杨攀.乳状液膜法分离富集稻谷壳和甘蔗渣提取液中阿魏酸[D].中南民族大学,2009

[6]张伟,耿欣.不同食品中阿魏酸含量的分析[J].食品研究与开发, 2012,33(8)：126-128

[7]丁明玉,马帅武,刘德麟,等.阿魏酸的稳定性及其在川芎和当归药材中的存在形式[J].中草药,2004,35(1)：28-30

[8]Alam M A,Sernia C,Brown L.Ferulic acid improves cardiovascular and kidney structure and function in hypertensive rats[J].Journal of Cardiovascular Pharmacology,2013,61(3)：240-249

[9]Kwon EY,Cho YY,Do GM.Actions of ferulic acid and vitamin E on prevention of hypercholesterolemia and atherogenic lesion formation in apolipoprotein E-deficient mice[J].Journal of medicinal food, 2009,12(5)：996-1003

[10]Ardiansyah,Shirakawa,H,Koseki,T et al.The Driselase-treated fraction of rice bran is a more effective dietary factor to improve hypertension,glucose and lipid metabolism in stroke-prone spontaneously hypertensive rats compared to ferulic acid[J].The British Journal of Nutrition,2007,97(1)：67-76

[11]洪燕龙,徐德生,冯怡,等.川芎中含阿魏酸效应组分的提取、纯化工艺研究[J].中国中药杂志,2007,32(17)：1740-1742

[12]刘芝兰,王娟,沈平,等.当归中阿魏酸的提取和纯化研究[J].高校化学工程学报,2007,21(6)：1008-1012

[13]黄罗生,郭健新,刘咏梅,等.HPLC测定阿魏酸含量的探讨[J].中成药,2004,26(2)：134-136

Extraction of Ferulic Acid in the Deep Processing of Rice Bran

ZHANG Luo-han，FU Cai-hua
（Public Institute，Jiangxic are Vocational and Technical College，Nanchang 330029，Jiangxi，China）

Study the optimum extraction of ferulic acid in rice bran to the market for the purpose of industrialization.In univariate and multivariate tests based on orthogonal test，and then comprehensive selection of environmentally friendly reagents，under the simple operation and reduce energy consumption，the analysis of optimum extraction process.Best ferulic acid extraction process are:raw material susing ethy lacetate and ethanol（2∶1 by volume）mixture of liquid solvent degreasing class three times，skimmed class ratio up to 9.43%.The reaction was then extracted at a temperature of 60℃ in 3.5mol/LNaOH solution in 2.5 h，dropping concentrated hydrochloric acid ferulic acid precipitation，the mass fraction of crude ferulic acid obtained as follows:89.80%，raw materials ferulic acid extraction rate:0.77%.In the whole process is environmentally friendly reagents，easy operation and low power consumption conditions，but also to obtain a higher yield.The method is suitable for the extraction process of industrialization ferulic acid.

ferulic acid；extraction process；orthogonal test；industrialization

10.3969/j.issn.1005-6521.2014.16.012

2014-04-27

江西省卫生厅中医药科研基金课题（2012A123）

章洛汗（1979—），男（汉），讲师，硕士，主要从事天然产物研究。