丙酮研磨法提取山西两种核桃品种中辅酶Q10的工艺研究

2020-01-03

山西卫生健康职业学院学报 2019年5期

(山西药科职业学院，山西太原 030031)

辅酶Q10是一种醌环类化合物，在心、肝、肾、胰腺等人体的主要器官中均有辅酶Q10的存在。随着现代医学和流行病学的不断发展，辅酶Q10被证明在很多方面具有治疗作用。除医药用途外，辅酶Q10还可以作为某些化妆品和食品中的添加剂等。辅酶Q10在大豆、花生、核桃、榛子、腰果、杏仁、麦麸、烟叶和猪心脏中含量较多。在华北地区，山西是核桃的主产区之一，有品种多样的核桃树。其中中林1号、晋龙1号广泛种植。本实验采取了山西汾阳核桃生产基地中的中林1号、晋龙1号两种品种的核桃进行研究，对丙酮研磨法提取核桃中辅酶Q10的生产工艺进行了优化。

1 材料、试剂和仪器

1.1 材料

中林1号、晋龙1号陈核桃仁，粉碎备用。

1.2 试剂

丙酮(分析纯)、硼氢化钠、无水乙醇

1.3 仪器

BXG1-XH-100A微波萃取仪(北京祥鹄科技发展有限公司)、TU-1810紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限公司)、BCD-262WKY1DY冰箱、万能粉碎机、旋转式蒸发仪

2 方法

2.1 微波浸提法

料液混合→研磨→微波浸提→获得提取物辅酶Q10→分光光度法测定辅酶Q10含量。设计正交实验因素水平表并按照各因素的具体数值要求，将原料按丙酮研磨时间、料液比(核桃仁的每次用量为10 g)、微波温度、微波时间把样品置于圆底烧瓶中，使用BXG1-XH-100A微波萃取仪进行浸提及冷凝回流。

2.2 旋蒸浓缩[1]

各组处理得到的浸提液，于旋转式蒸发仪(60℃)进行浓缩。

2.3 析出杂质[1]

浓缩液加入无水乙醇10 mL，放入冰箱冷冻析出胆固醇等杂质，备用待测。

2.4 辅酶Q10含量测定[2]

将上述所得待测液取出，过滤。滤液用无水乙醇定容至10 mL，测定之前用蒸馏水将其稀释3倍。取稀释后的溶液各3 mL在275 nm波长下测定氧化型辅酶Q10的光吸收值(A1)，然后加入0.1 mL0.7%的硼氢化钠水溶液充分还原辅酶Q10，并在275 nm波长下测定还原型辅酶Q10的光吸收值(A2)。以无水乙醇作对照，按以下公式计算辅酶Q10的含量。

W(辅酶Q10)=(A1-A2)×106×N/142×S

式中：W为每克核桃仁中辅酶Q10的含量； N为稀释倍数；S为去皮核桃仁鲜重质量；142为275 nm波长下10 g/L的辅酶Q10无水乙醇溶液中氧化型和还原型辅酶Q10吸光度之差。

3 结果

根据预实验结果，选择料液比即核桃仁与丙酮之比例、丙酮研磨时间、微波温度、微波时间为考查因素，因素水平见表1～4。

从正交实验结果可以看出，在四个影响因素中R-D值最大，说明微波时间是核桃仁中辅酶Q10提取的关键因素。R-A值最小，说明研磨时间对核桃仁中辅酶Q10提取的影响最小。并可以确定提取核桃仁中辅酶Q10的最佳工艺是：研磨时间10 min，料液比1∶8，微波温度80℃，微波时间70 min。在此提取工艺上，辅酶Q10的最大提取率中林1号为42.016μg/g、晋龙1号为43.508μg/g。

表1 中林1号正交实验的因素和水平

表2 中林1号正交实验结果

表3 晋龙1号正交实验的因素和水平

表4 晋龙1号正交实验结果

从表1和表2还可以看出，研磨时间(A)、料液比(B)、微波温度(C)、微波时间(D)都是影响辅酶Q10提取得率的主要因素。其中研磨时间以10 min为最佳时间。因为研磨时间太短，核桃仁细胞壁由于韧性较大难以破裂，胞中的辅酶Q10不易流出。而研磨时间太长，胞中辅酶Q10又可能会因为时间过长的研磨而致局部温度升高幅度过大而变性。料液比中以最大的料液比即1∶8为最佳料液提取比例，因为提取使用的溶剂量加大会使辅酶Q10更大程度的溶解释放出来。最优的微波提取温度是80℃，可能是因为微波温度太高，会导使辅酶Q10的活性丧失，因为辅酶Q10本身是一种蛋白质。而微波时间以70 min为最佳提取时间，微波穿透物料里外同时加热进行提取，其提取效率极高。而太长的微波提取时间，会导致过度的提取，使杂质等其他成分从细胞内部一并提出，从而使后续的分离纯化更加繁琐。而太短的微波提取时间，会使细胞内部的辅酶Q10不能够充分完全的提取出来，从而使提取效果降低。见图1～2。