天然色素姜黄素的超声提取方法研究

2019-12-30回瑞华侯冬岩李铁纯刁全平向艳娥

鞍山师范学院学报 2019年6期

回瑞华,侯冬岩,李铁纯,刁全平,向艳娥

(鞍山师范学院化学与生命科学学院,辽宁鞍山 114007)

姜黄素是从姜科、天南星科植物的根茎中提取的一种化学成分，是稀少的具有二酮结构的色素[1].姜黄素是联合国粮农组织食品法典委员会批准的食品添加剂，是我国最早在食品中添加的9种天然色素之一.姜黄素作为调味品和色素在国内外被广泛应用于食品工业中.姜黄素在欧洲可以代替名贵香料藏红花，在印度是人们生活中不可缺少的传统咖喱食品的调味品，在伊朗和泰国是菜肴的常用调味品芥菜酱中的常用色素.研究表明，姜黄素是一种多酚类化合物，不仅具有传统的食品天然色素作用，而且还具有抗炎、抗氧化、清除氧自由基、抗人类免疫缺陷病毒、抗纤维化以及防癌抗癌等药理作用，研究姜黄素的提取与分析具有很大的应用价值[2-4].我国是姜黄素的原料——姜黄的主产地之一，姜黄资源丰富，目前年产量已达数万吨，具有很好的市场优势.姜黄素的提取方法主要有醇提法、酸碱提取法、酶法、水杨酸钠法和超临界二氧化碳萃取法等[5-9].本文采用超声提取法提取姜黄中的姜黄素，并用高效液相色谱法进行分析，为姜黄素的开发利用提供实验依据.

1 实验部分

1.1 仪器与实验材料

1525-2996液相色谱仪(美国Waters公司);KQ-250B型超声波清洗器(昆山市超声波仪器有限公司)；RE-52C型旋转蒸发器(上海亚荣生化仪器厂)；202-2A型数显电热恒温干燥箱(上海阳光实验仪器有限公司).

乙醇、甲醇、乙腈、氯仿、二氯甲烷、丙酮 (以上所用试剂均为分析纯，水为二次蒸馏水),甲醇、乙腈(色谱纯),姜黄(购于鞍山某药房).

1.2 样品前处理

姜黄经50 ℃干燥6 h后粉碎过0.45 mm筛子备用.

1.3 色谱条件

色谱柱：Kromasil C18柱(250 mm×4.6 mm，5 μm)；流动相:乙腈与2%醋酸溶液混合液(40∶60(V∶V))；流速：1.00 mL/min；柱温：30 ℃；检测波长：428.8 nm；进样量：10.0 μL.

1.4 姜黄素提取单因素试验

1.4.1 乙醇浓度与峰面积关系称取7份经1.2处理过的姜黄样品2.00 g于50 mL锥形瓶中，分别加入20 mL 50%，60%，70%，80%，90%，95%，100%的乙醇，分别超声30 min，过滤后将滤液除去溶剂，用甲醇定容至25 mL容量瓶中.用微孔滤膜过滤并进行色谱分析，结果如图1.

由图1可知，当乙醇浓度是90% 时色谱峰面积最大，因此选择90%乙醇为提取试剂.

1.4.2 提取时间与峰面积关系称取7份经1.2处理过的姜黄样品2.00 g于50 mL锥形瓶中，分别加入20 mL 90% 的乙醇，分别超声10,20,30,40,50，60，70 min，过滤后将滤液除去溶剂，用甲醇定容至25 mL容量瓶中.用微孔滤膜过滤并进行色谱分析，结果如图2.

由图2可知，当提取时间为50 min时色谱峰面积最大，因此选择提取时间为50 min.

1.4.3 料液比与峰面积关系称取5份经1.2处理过的姜黄样品2.00 g于50 mL锥形瓶中，分别加入12，16，20，24，28 mL 90%的乙醇，超声提取50 min后过滤、浓缩，将浓缩物定容到25 mL.用微孔滤膜过滤并进行色谱分析，结果如图3.

由图3可知，当料液比为1∶10时峰面积最大，因此选择的料液比为1∶10.

1.4.4 提取温度与峰面积关系称取6份经1.2处理过的姜黄样品2.00 g于50 mL锥形瓶中，分别加入20 mL 90%的乙醇，分别在20，30,40,50,60，70 ℃超声50 min后过滤、浓缩，将浓缩物定容到25 mL.用微孔滤膜过滤并进行色谱分析，结果如图4.

图4可知，当提取温度为50 ℃时峰面积最大，实验选择的提取温度为50 ℃.

图3 料液比与峰面积关系图4 提取温度与峰面积关系

图5 提取次数与峰面积关系

1.4.5 提取次数与峰面积关系称取4份经1.2处理过的姜黄样品2.00 g于50 mL锥形瓶中，加入20 mL90%的乙醇，分别超声50 min过滤、浓缩，将浓缩物定容到25 mL.用微孔滤膜过滤并进行色谱分析，结果如图5.

图5可知，当提取次数为3时峰面积较大，实验选择的提取次数为3次.

1.5 姜黄素提取正交试验

根据1.4 姜黄素提取单因素试验结果，确定了四因素三水平的正交实验，见表1.

表1 正交试验因素水平表

按照表1的正交试验因素水平，得到不同条件下提取样品中姜黄素的峰面积，结果见表2.

2 实验结果

2.1 单因素实验结果

由1.4.1～ 1.4.5单因素实验得出采用超声提取法提取姜黄中姜黄素条件为：提取试剂选择90%乙醇,料液比为1∶10,提取时间为50 min,提取温度为50 ℃,提取次数为3次.

2.2 正交实验结果

正交实验结果见表2和表3.

表2 正交实验结果

表3 正交试验方差分析

注：F0.05(2,4)=6.94 *表示有显著性影响

由表2和表3可知，因素C、A、D具有显著性差异.因此，姜黄素超声法提取正交试验的最优组合为C2A2D2.

2.3 实验结果分析

由单因素实验得出采用超声提取法提取姜黄中的姜黄素条件为：提取试剂选择90%乙醇；料液比为1:10；提取时间为50 min；提取温度为50 ℃；提取次数为3次.由正交实验结果表2和表3可知，料液比、乙醇浓度、提取温度是影响提取效果的关键因素，提取时间的影响较小.因此，本实验选择的最佳提取条件：提取试剂为90%的乙醇、料液比1∶10、超声温度50 ℃、提取时间50 min、提取3次[10].