荷叶和罗布麻总黄酮的富集纯化工艺研究_韦琴.pdf

收稿日期：基金项目：湖北省资源环境与智能化工程优势特色学科（群）建设专项资金资助项目；校级学术团队特色生物资源开发与利用（）作者简介：韦琴（），女，硕士，教授，研究方向为天然产物开发与利用。通信作者：梅辉（），女，硕士，副教授，研究方向为生物化学。食品工艺荷叶和罗布麻总黄酮的富集纯化工艺研究韦 琴，刘清怡，范康俊，梅 辉（武汉工商学院环境与生物工程学院，湖北武汉；武汉生物工程学院生命科学与技术学院，湖北武汉）摘 要：以静态吸附率和解吸率为指标，筛选出适合荷叶、罗布麻总黄酮纯化的最佳大孔树脂，再用其进行动态吸附考察；采用单因素试验和正交试验优化荷叶、罗布麻总黄酮的纯化工艺条件。结果表明：荷叶、罗布麻总黄酮纯化的最佳树脂均是 型大孔树脂，荷叶总黄酮最佳纯化工艺条件为上样流速 、上样质量浓度 、乙醇体积分数%、上样量 ，在此条件下荷叶总黄酮含量为%；罗布麻总黄酮最佳纯化工艺条件为上样流速 、上样质量浓度 、乙醇体积分数%、上样量 ，在此条件下罗布麻总黄酮含量为%。关键词：大孔树脂；荷叶；罗布麻；总黄酮；纯化 ，（，；，）：,:,%,%:,%,%:;中图分类号：文献标志码：文章编号：（）荷叶为睡莲科属植物，生长在水上、陆地或湖泊，在我国资源十分丰富。现代医学研究证明，年第 卷第 期 粮食与油脂荷叶中含有大量的黄酮类和生物碱类物质，具有降血脂、治疗动脉粥样硬化、抑菌等功效。罗布麻在中国淮河、秦岭以北各省（自治区）都有分布。现代研究认为其可预防和治疗高血压，对增强机体抗病能力均有一定作用，为延年益寿、养生之药。大孔树脂是一类有机高聚物吸附剂，其理化性质稳定，不溶于酸、碱及有机溶剂，选择性较好，与其他分离技术相比，它具有提高有效成分的相对含量、生产周期短、树脂再生方便等优点，因而近几年在天然产物的分离纯化中被广泛应用，尤其适用于黄酮类化学物的分离纯化。本研究筛选出适合荷叶和罗布麻总黄酮纯化的最佳大孔树脂，并优化得到纯化荷叶、罗布麻总黄酮的最佳条件，可为荷叶和罗布麻的有效开发利用提供理论依据。材料与方法 材料与试剂荷叶、罗布麻，湖北济善堂中药饮片有限公司；芦丁标准品（%），天津一方科技有限公司；无水乙醇、浓盐酸、氢氧化钠、硝酸铝、亚硝酸钠，分析纯；大孔吸附树脂、大孔吸附树脂、大孔吸附树脂、大孔吸附树脂、大孔吸附树脂、大孔吸附树脂，郑州勤实科技有限公司。仪器与设备 型电子天平，上海精密科学仪器有限公司；型旋转蒸发仪，上海亚荣生化仪器有限公司；型低速离心机，长沙湘麓离心机仪器有限公司；型中草药粉碎机，浙江省瑞安市飞达器械有限公司；型超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司；型紫外分光光度计，上海光谱仪器有限公司；型全温振荡培养箱，常州诺基仪器有限公司。方法 罗布麻、荷叶的总黄酮标准曲线的制作精密称取芦丁标准品，用体积分数%乙醇配制成 芦丁标准品对照液，精准量取对照液、分别移入标有、号的 比色管中，分别加入体积分数%乙醇至，各加入 溶液 ，摇匀，静置 ，再加入 （）溶液 ，摇匀，静置 后，加入 溶液 ，最后加入体积分数%乙醇至刻度，摇匀，静置 。以 号为空白对照，于波长 处测吸光度。以芦丁标准品质量浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线，得到回归方程 ，相关系数 。芦丁对照品在质量浓度 呈良好的线性关系。罗布麻、荷叶的预处理及提取工艺按文献操作，分别取罗布麻、荷叶以 干燥至恒重，粉碎后过 钢筛，密封保存。分别称取一定量的罗布麻、荷叶粉末。荷叶粉末在、条件下按料液比 （）加入体积分数%乙醇作溶剂，抽提 次，每次超声；罗布麻粉末在 、条件下按料液比 （）加入体积分数%乙醇作溶剂，抽提 次，每次超声 ；收集提取物后分别以 离心，取上清液，对荷叶、罗布麻中总黄酮含量进行测定。提取液中总黄酮含量测定提取液于波长 处测吸光度，经标准曲线方程计算得到提取液中总黄酮质量浓度。按式（）计算总黄酮含量。总黄酮含量%（）式中：为提取液中总黄酮质量浓度，；为洗脱液的体积，；为洗脱液干燥后的质量，。大孔树脂的预处理与筛选按文献操作，将大孔树脂进行预处理使上清液 呈中性。通过大孔树脂的静态吸附 解吸试验选取最优树脂。吸附率和解吸率按式（）（）计算。吸附率%（）解吸率%（）式中：为初始质量浓度，；为吸附后质量浓度，；为解吸液中黄酮质量浓度，。上样量的确定按文献操作，称取已处理完毕的 大孔树脂，湿法上柱维持柱体积 ，以流出液总黄酮质量浓度为考察指标，加入一定体积的上样液，荷叶粗提液以上样流速为 ，罗布麻粗提液以上样流速 进行动态吸附，每 接 管，测定总黄酮的质量浓度，当 大孔树脂达到吸附饱和时，停止上样并记录上样量，绘制泄露曲线。粮食与油脂 年第 卷第 期 单因素试验 上样流速的确定分别以、的上样流速，收集流出液，测定上样流速对总黄酮流出液质量浓度的影响。上样质量浓度的确定将荷叶、罗布麻总黄酮提取液分别以 、与、进行上样，收集流出液，测定上样质量浓度对总黄酮吸附率的影响。洗脱液体积分数的确定分别用体积分数%、%、%、%乙醇进行洗脱，收集流出液，测定不同体积分数的乙醇对总黄酮流出液质量浓度的影响。正交试验在单因素试验的基础上，以上样流速（）、上样质量浓度（）、乙醇体积分数（）为变量、总黄酮含量为指标，设计正交试验，因素水平见表。表 （）正交试验因素水平表水平因素 上样流速（）上样质量浓度（）乙醇体积分数%、注：每个因素的水平左边数值表示为荷叶总黄酮上样条件，右边数值表示为罗布麻总黄酮上样条件。结果与分析 树脂筛选结果由表 可知：对于荷叶总黄酮，吸附率最强，为%，次之，为%，而 解吸率最强，为%，远高于其他树脂；对于罗布麻总黄酮，吸附率最强，为%，解吸率最强，为%，而 解吸率是中等水平，为%。综合吸附率和解吸率，荷叶和罗布麻表 种大孔树脂对总黄酮的吸附率及解吸率树脂型号极性荷叶总黄酮吸附率%解吸率%树脂型号极性罗布麻总黄酮吸附率%解吸率%非极性非极性 非极性 非极性 弱极性 弱极性 弱极性 弱极性极性极性均选择极性树脂 型进行后续动态吸附试验。上样量的确定由图 可知：当荷叶提取液上样量达到 时出现泄露点，因此在最佳吸附条件下，荷叶选取上样量为。罗布麻的泄露点在 且上样量为 时泄露明显，因此，罗布麻选取上样量为 。图 荷叶和罗布麻总黄酮的泄漏曲线 单因素试验 上样流速的确定由图 可知：荷叶、罗布麻样品液的上样流速均在 时，泄漏点出现最早。荷叶、罗布麻样品液上样流速分别在 时，泄漏点出现较晚。因此，选择荷叶、罗布麻上样流速均为 。图 不同上样流速对总黄酮流出液质量浓度的影响 上样质量浓度的测定 年第 卷第 期 粮食与油脂由图 可知：超过一定质量浓度范围后，随着上样液质量浓度的增大，大孔树脂对 种样液总黄酮动态吸附率均逐渐下降。其原因可能是随着上样质量浓度的增大杂质增多，造成对 大孔树脂表面的堵塞，从而影响吸附效果。因此，选择荷叶上样质量浓度为 ，罗布麻上样质量浓度为 。图 不同的上样质量浓度对 大孔树脂吸附率的影响 洗脱液体积分数的确定由图 可知：荷叶总黄酮用体积分数%、%乙醇洗脱出的峰形比较宽，且均有一定的拖尾现象，用体积分数%、%乙醇洗脱效果较好，峰形较窄，洗脱效果相差不大。罗布麻总黄酮用体图 不同体积分数乙醇对总黄酮流出液质量浓度的影响积分数%、%乙醇洗脱时效果较好，峰形较窄，洗脱效果相差不大。综合成本考虑，荷叶、罗布麻总黄酮分别选用体积分数%、%乙醇进行洗脱。正交结果分析由表 可知：荷叶总黄酮的最佳纯化条件为。罗布麻总黄酮的最佳纯化条件为。在最佳提取纯化工艺条件下，分别进行 次验证实验，测得荷叶总黄酮含量平均为%，罗布麻总黄酮含量平均为%。表 （）正交试验设计及结果表试验号（空白）荷叶总黄酮含量%罗布麻总黄酮含量%注：、为荷叶，、为罗布麻。结论以静态吸附率和解吸率为指标，筛选出适合荷叶、罗布麻总黄酮纯化的最佳大孔树脂，用其进行动态吸附考察。采用单因素试验和正交试验，得到纯化荷叶、罗布麻总黄酮的最佳条件。结果表明：荷叶、罗布麻总黄酮纯化的最佳树脂均为 型大孔树脂，荷叶总黄酮最佳纯化工艺为上样流速 、上样质量浓度 、乙醇体积分数%、上样量 ，在此条件下荷叶总黄酮含量为%；罗布麻总黄酮最佳纯化工艺为上样流速 、上样质量浓度 、乙醇体积分数%、上样量 ，在此条件下罗布麻总黄酮含量为%。本研究可为荷叶、罗布麻的深入开发、产业附加值的提高提供参考依据。（下转第 页）粮食与油脂 年第 卷第 期显著；回归模型中一次项、，二次项、对咖啡的感官评价影响极显著（）；交互项 对咖啡的感官评价影响显著（）；一次项，交互项、对咖啡的感官评价影响不显著（）。各因素对咖啡感官评价的影响依次为 。经过 软件分析，得到微波真空干燥冷萃咖啡的最佳工艺条件为微波功率密度 、铺盘旋转速度 、咖啡铺盘厚度 。从实际操作考虑，调整咖啡原液铺盘厚度为 ，其余参数不变。在该修正工艺条件下冷萃咖啡的感官评分为 ，与模型预测的最佳理论值 仅有%的误差，说明该模型得到的结果可靠，利用 建立的模型合理。微波真空干燥与冷冻真空干燥产品的感官对比经感官评价可知，真空冷冻干燥咖啡、微波真空干燥冷萃咖啡的评分分别为 、。微波干燥冷萃咖啡比冷冻干燥咖啡的感官略差，并未达到显著水平。这与张威等分别用冷冻干燥与真空低温连续干燥绿橙浓缩汁的结果相似。结论以加压提取的冷萃咖啡液为原料，以成品咖啡粉的感官评分为指标，在单因素试验的基础上采用响应面法优化微波真空干燥工艺。结果表明：微波真空干燥的最佳工艺为微波密度 、铺盘旋转速度 、咖啡铺盘厚度 ，在此工艺下制作的冷萃咖啡的感官评分达到 ；采用该工艺制备的咖啡粉与冷冻干燥制备的咖啡粉无显著差异。本研究成果可为速溶咖啡干燥工艺改进提供参考依据。参考文献 朱晓,方海琴,张立实,等 咖啡的健康效应研究进展 中国食品卫生杂志,():丁莉,侯媛媛 中国咖啡产业形势分析及发展建议 热带农业科学,():胡荣锁,段其站,董文江,等 冻干咖啡粉的研制及风味品质特性研究 热带作物学报,():于欣洋 浓缩茶汁的香气分析 福州:福建农林大学,毕金峰,冯舒涵,金鑫,等 真空冷冻干燥技术与产业的发展及趋势 核农学报,():王文成,胡银凤,饶建平,等 微波真空干燥速溶绿茶工艺优化 食品与发酵工业,():李优优 不同干燥方式对暗纹东方鲀风味的影响研究 上海:上海海洋大学,郑梅霞,肖荣凤,陈梅春,等 不同干燥方式对细菌纤维素复水性能的影响 福建农业学报,():张倩,李世榆,李秀辰,等 裙带菜微波真空干燥质热传递特性与品质优化 食品与机械,():孙铜生,吴慧栋,王金志,等 基于改进粒子群算法的大豆微波真空干燥工艺优化 中国粮油学报,():孙振春 咖啡香气消褪机制及控制 无锡:江南大学,王亚娟,张凤娟,滕建文,等 胡萝卜片微波真空干燥动力学数值拟合 食品工业科技,():张威,陈悦水 茶(果)汁真空低温连续干燥与其它干燥工艺的应用比较研究 食品工业科技,():（上接第 页）参考文献 郄冰冰,王璐,郭瑞锋,等 大孔吸附树脂分离纯化荷叶提取物 中国药业,():李浩然,高丽 荷叶黄酮提取工艺的研究 农业机械,():耿岩玲,李福伟,王晓,等 罗布麻中黄酮的超声波强化提取及高速逆流色谱分离纯化 食品科学,():刘东彦,石晓峰,胡鹏斌,等 大孔吸附树脂富集纯化雪松松针总黄酮工艺的优化 中成药,():韦琴,梅辉,乐薇,等 金鸡毛草叶和茎总黄酮的超声波提取工艺优化 粮食与油脂,():徐曌 荷叶中黄酮类化合物的提取、分离纯化工艺及其抗氧化性研究 武汉:武汉理工大学,张强祖 中药材黄酮的大孔树脂吸附工艺研究及生产线设计 上海:华东理工大学,:,():粮食与油脂 年第 卷第 期