超聲波的選擇性好,穿透能力非常強,非常容易于獲得比較較集中的聲能,在水中傳播距離非常遠,應用非常廣泛,可用于測速、清洗、碎石殺菌消毒等方面。超聲波提取法是利用超聲波幫助溶劑進行提取,可以產生高速度、強烈的空化效應和攪拌,破壞植物體內的細胞壁[1],使溶劑分子滲透到植物細胞中,從而縮短了提取時間,提高了提取率,還可以避免溫度過高對提取成分的影響。近年來,超聲波提取法被普遍應用在天然物的提取方面,超聲波技術廣泛應用于提取植物中的植物堿、植物體類活性物質等[2 -4],目前黃酮類化合物提取的方法很多,本次實驗采用超聲波輔助提取香樟果中的黃酮類化合物。
1 實驗材料
儀器: AE240 電子分析天平( 梅特勒 - 托利多) ,可見分光光度計( 722N) ,離心機( TDL5 -100 - A) ,超聲波恒溫水浴槽( SBL -30DT) ,高速粉碎機( JSP -100) .
試劑: NaNO3,Al( NO3)3,NaOH,蘆丁標準品 ( 國藥集團化學試劑有限公司,含量大于 95%) ,無水乙醇均為分析純( AR) .
材料: 春香花園網店買回的大葉香樟果。
樣品預處理: 將買回的成熟的香樟果在 55 ℃下烘至衡重,再粉碎成粉末,裝入密封袋中備用。
2 實驗方法
2. 1 吸光度的測量方法
在 100 mL 容量瓶中,分別加入 50% 乙醇 5 mL 和 5% 亞硝酸鈉溶液 2 mL,混合均勻后靜置 6 min,再加 10% 硝酸鋁溶液2 mL,混合均勻后靜置 6 min,最后加 4% 氫氧化鈉試液 10 mL,靜置15 min 后,用50%乙醇定容,搖勻后靜置15 min,用可見分光光度計以試劑空白為參比,在 510nm 波長處測定吸光度。
2. 2 單因素實驗
稱取 2. 0000 g 香樟果粉末于錐形瓶中,分別對乙醇體積分數、時間、超聲波功率、溫度、料液比等做單因素超聲波提取。結束后,冷卻離心,再轉移至 100 mL 容量瓶中,并用相同體積分數的乙醇溶液定容至刻度線。從中移取 2 mL 溶液于100 mL 容量瓶中定容后按照 2. 1 步驟測定其吸光度,計算黃酮類化合物的提取率,來確定最佳提取條件。
2. 3 提取率的計算
先由蘆丁標準曲線計算出總黃酮的質量,在由計算式得出香樟果中黃酮類化合物的提取率: 黃酮類化合物提取率( %) =( C ×100 ×50 ×10- 3) /m ×100%,式中 C 為標準曲線黃酮濃度( μg/mL) ,m 為樣品的質量( g) .
3 結果與討論
3. 1 標準曲線
準確稱取蘆丁標準品 0. 0200 g,并向其中加入 30 mL 無水乙醇,水浴加熱攪拌使其溶解,然后將冷卻后的溶液轉至100 mL 容量瓶,定容備用。準確移取上述制備的蘆丁溶液0. 00 mL、1. 00 mL、2. 00 mL、3. 00 mL、4. 00 mL、5. 00 mL、6. 00 mL 分別置于 6 支 100 mL 容量瓶中。按步驟 2. 1,測定其吸光度,以吸光度( A) 為縱坐標,黃酮類化合物質量溶度( mg/mL) 為橫坐標,繪制如圖 1 所示的蘆丁標準曲線[5],得到回歸方程 y =13. 800x -0. 0040,相關系數 R2= 0. 9985.表明蘆丁在0. 00 ~ 0. 10 mg / mL 之間與吸光度值的線性關系。
3. 2 單因素實驗
3. 2. 1 乙醇體積分數對香樟果中黃酮類化合物提取率的影響
準確稱取 2. 0000 g 香樟果粉末 5 份分別置于 5 個錐形瓶中,分別加入體積分數為 30%、40%、50%、60%、70% 的40 mL 乙醇,在超聲功率 300 W,超聲溫度 50 ℃ ,超聲時間30 min 條件下,進行超聲波提取試驗。結果如圖 2 所示,表明: 黃酮類化合物的提取率隨乙醇體積分數的增加先增大后減小,當乙醇體積分數為 40%時提取率長而達最高,50% 時有所下降。其主要原因為在 40%乙醇溶液中黃酮類化合物溶解比較為充分,提取率相對比較高。
稱取 2. 0000 g 香樟葉粉末 5 份分別置于 5 個錐形瓶中,分別在40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃下和在超聲功率為300 W,超聲時間 30 min,乙醇濃度為 40%,料液比 1∶20 條件下進行超聲波輔助提取。結果如圖 3 所示,表明: 黃酮類化合物提取率隨溫度的升高先升高后降低,當達到 50 ℃,提取效果最好。
可能是溫度比較高可能造成溶劑揮發損失一部分; 也可能破壞了結構,降低了其穩定性,溫度升高使分子的運動加速,軟化和破壞了細胞壁從而使細胞浸出更多的黃酮類化合物,從而影響其測定,故溫度在 50 ℃左右為宜。
3. 2. 3 時間對香樟果中黃酮類化合物提取率的影響
準確稱取 2. 0000 g 的香樟果粉末 5 份分別置于 5 個錐形瓶中,在超聲波時間分別為 20、30、40、50 和 60 min 和超聲功率300 W,乙醇濃度40%,超聲溫度50 ℃,料液比1∶20 條件下進行實驗。結果如圖 4 所示,結果表明: 黃酮類化合物提取率隨時間的延長先升高后降低,當超過 30 min 后,其提取率有所降低??赡苁羌訜釙r間比較長導致部分黃酮類化合物分解,使得提取率有所降低,因此提取時間 30 min 為宜。
3. 2. 4 功率比對香樟果中黃酮類化合物提取率的影響
準確稱取 2. 0000 g 的香樟果粉末 5 份分別置于 5 個錐形瓶中,分別在功率為 240、300、360、420、480 W 的條件下和超聲時間30 min,乙醇濃度 40%,料液比 1∶20,超聲溫度 50 ℃條件下進行超聲處理試驗。結果如圖 5 所示,隨著超聲功率的增大,黃酮提取率先增大,當超聲功率達到 300 W 以上時,黃酮提取率減小。由于超聲波工作的功率本身不宜過高,而且在高功率條件下運行時產生較大的噪音,影響黃酮類化合物的提取,所以本次確定功率 300 W 為最宜。
準確稱取 2. 0000 g 的香樟果粉末 5 份分別置于 5 個錐形瓶中,分別在液料比 1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30 的條件下和超聲功率為 350 W,超聲時間 30 min,超聲溫度 50 ℃,乙醇濃度為 40%的條件下進行超聲處理。結果如圖 6 所示,表明: 黃酮類化合物提取率隨料液比的升高先逐漸上升后逐漸下降,當達到 1∶20 時達到最高。
3. 3 正交實驗
由單因素的實驗結果表明,選取時間、液料比、體積分數,超聲波功率為四因素選擇三水平進行表格設計,根據實驗數據可知溫度對提取率的影響比其他因為較小,故選擇溫度為最佳值50 ℃,見表1.設計 L9( 34) 正交表來進行正交實驗。操作: 分別準確稱取 2. 0000 g 香樟果粉末于錐形瓶中,按正交表進行實驗,得出黃酮提取液,配制成 100 mL 溶液,用移液管移取 2 mL 于 100 mL 容量瓶中再按 2. 1 方法測定不同條件下提取液中黃酮類合物的吸光度,并計算出提取率。
由表 2 可知,各因素的影響順序為 體積分數 > 功率 > 超聲波時間 > 液料比。其中體積分數的極差最大,即最大影響因素。結果分析,A2B2C1D2( 液料比 1∶20、體積分數 40%、溫度50 ℃、超聲波時間 30 min) 為最佳工藝提取條件。
3. 4 驗證實驗
在溫度 50 ℃的條件下,按提取最佳工藝 A2B2C1D2的條件進行提取。提取后的溶液移取 2 mL 溶液于 100 mL 容量瓶中按照 3. 1 的實驗方法測定吸光度,進行 3 次平行實驗驗證,提取率 分 別 為 2. 512%、2. 497%、2. 503%, 平 均 提 取 率 為2. 504% ,為最大值。
4 結 論
本次實驗利用超聲波提取法提取香樟果中的黃酮類化合物的研究,并分別考察了溫度、乙醇體積分數、功率、時間、料液比對本實驗提取率的影響,采用了可見分光光度計測定了香樟果中黃酮含量的吸光度,并計算出黃酮類化合物的含量。通過單因素實驗和正交試驗確定了最優提取條件為: 溫度為50 ℃ ,乙醇的體積分數為 40% ,時間為 0. 5 h,料液比為 1∶20.在最佳條件下總黃酮化合物的提取率能夠達到 2. 504% .
參考文獻
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