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超声波法提取玉竹活性物质黄酮工艺优化研究

2023-07-28李志清王殿奎张李莉蒋晓蕊孙金旭

现代农村科技 2023年7期
关键词:玉竹黄酮超声波

李志清 王殿奎 张李莉 蒋晓蕊 孙 琛 孙金旭

(1 衡水市综合检验检测中心 河北 衡水 053000;2 衡水市质量与标准化研究院 河北 衡水 053000; 3 衡水学院 河北 衡水 053000)

玉竹为多年生草本植物,百合科黄精属,2002 年3 月被国家卫生部列为药食同源植物,其入药部位为根茎,经研究其活性成分为黄酮、多糖、糖蛋白、皂甙等,目前已经报道的玉竹活性成分的功效有抗氧化、抗肿瘤、降血糖等[1,2]。超声波辅助提取,具有省事、省力、高效、环保的特点,在现代提取技术中应用广泛[3];它可以通过高频震动产生极大的剪切力,在高频震动过程中产生热量和破坏力,破坏植物细胞结构,提高植物细胞功能成分的溶出率,提高提取效果。本研究对超声波提取玉竹黄酮的提取工艺进行优化研究,以期提高玉竹黄酮提取率,为工业化提取玉竹黄酮生产提供支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料。玉竹(购自北京同仁堂衡水分店)经清洗后,烘干,粉碎机粉碎后过80 目筛;芦丁标准品(购于国家标准物质网)。

1.2 仪器设备。破壁机(深圳市净品环保科技有限公司);电子天平(梅特勒-托利多仪器上海有限公司);分光光度计(722G 可见分光光度计,广州广一科学仪器有限公司),超声波提取仪(MHY-25045,北京美华仪科技有限公司)。

1.3 试验方法。①黄酮测定法。黄酮的测定参照李志清等的研究[4]。②超声提取法。玉竹破壁机粉碎后,过60 目筛,按照1∶5 的料液比例进行配比,混匀后,进行超声波提取,提取功率200 w,时间15 min。

1.4 试验设计

1.4.1 料液比例对超声波提取玉竹黄酮的影响。玉竹经粉碎处理后,按照不同的料液比例配比后(1∶5,1∶10,1∶15,1∶20,1∶25,1∶30,1∶35,1∶40),浸泡24 h,分别进行超声波提取,超声波功率设定为200 w,超声提取时间为15 min,提取温度自然,研究不同料液比例对超声波提取玉竹黄酮的影响。

1.4.2 超声波提取功率对玉竹黄酮提取量的影响研究。在料液比例1∶10 的情况下,分别设定不同的超声波频率(200 W、300 W、400 W、500 W、600 W、700 W、800 W、900 W、1 000 W),提取初始温度自然,提取时间15 min,研究超声波提取功率对玉竹黄酮提取量的影响。

1.4.3 提取时间对玉竹黄酮提取量的影响研究。超声功率500 W,料液比例1∶10,初始温度自然,分别设定不同的超声波提取时间(10 min、15 min、20 min、25 min、30 min、35 min、40 min、45 min、50 min、55 min、60 min),研究时间对玉竹黄酮提取量的影响。

1.4.4 初始提取温度对超声提取玉竹的影响研究。在之前研究的基础上,研究初始温度对超声提取效果的影响,超声波功率500 W,提取时间30 min,料液比例1∶10,分别设定不同的初始超声波提取温度(30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃),研究初始提取温度对超声提取玉竹的影响。

2 结果与分析

2.1 料液比例对超声波提取玉竹黄酮的影响研究。结果如图1 所示。料液比例不同,则物料的浓度不同,分子细胞间距不同,料液比例小,浓稠,不利于传热、传质,料液比例太大,过于稀薄,也影响提取的效率,由图1 可知,当料液比例为1∶10 时,超声波提取效率最高。

图1 料液比例对超声提取玉竹黄酮的影响

2.2 超声波提取功率对玉竹黄酮提取量的影响。超声波功率不同,振动频率不同,对植物细胞壁的破坏效果不同。在料液比例1∶10 的情况下分别设定不同的超声波频率,提取初始温度自然,提取时间15 min。由图2 可知,在由低功率向高功率变化过程中,玉竹黄酮提取量呈现先升高后降低的变化趋势,在超声功率为500 W 时,提取效果较好。

图2 功率对超声提取玉竹黄酮的影响

2.3 提取时间对玉竹黄酮提取量的影响。时间短提取效果差,时间长,会过多的产生热,影响物质的溶出,超声功率500 W,料液比例1∶10,初始温度自然,分别设定不同的超声波提取时间,提取效果如图3 所示。从图3 可知,和预想结果相似,并不是提取时间越长越好,随着提取时间的延长,玉竹黄酮提取量呈现出先升后降的情况,提取时间30 min 时提取效果较好。

图3 提取时间对超声提取玉竹黄酮的影响

2.4 初始提取温度对超声波提取玉竹的影响。由图4可知,初始温度对超声波提取玉竹黄酮的提取效果有一定的影响,初始温度不同,提取时对玉竹植物细胞壁的破坏情况不同,当物料的初始温度为60 ℃时,玉竹黄酮最后的提取量最高,达到32.16 mg/g。

图4 初始温度对超声提取玉竹黄酮的影响

3 结论与讨论

超声波提取在功能性成分提取过程中发挥的效果比较明显,通过超声波可以产生高频率的震动和热量,对植物细胞壁有较强的破坏作用,有利于植物细胞中功能性成分的溶出,提高提取效率。对超声波提取玉竹黄酮工艺进行研究,通过研究发现,料液比例、提取功率、提取时间、提取初始料液温度对超声波提取玉竹黄酮都有影响,分别进行研究分析后,认为提取料液比例1∶10,提取功率500 W,提取时间30 min,提取料液初始温度60 ℃较为适宜,此条件下,玉竹黄酮提取量达到32.16 mg/g,和未研究分析前(提取功率200 W,提取时间15 min,料液比例1∶5,提取初始温度自然)相比,玉竹黄酮超声提取量提高43.89%。

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