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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流何鹏程修改稿.精品文档.目 录摘要1 关键词1 Abstract.1 Key words11 绪论21.1葛根的概述21.2 国内外研究现状32 葛根黄酮的提取32.1 主要仪器与试剂32.2 黄酮含量的测定42.2.1 黄酮含量测定原理42.2.2 芦丁标准溶液的制备42.2.3 标准曲线的绘制42.3 水浸法提取葛根黄酮42.4 纤维素酶法提取葛根黄酮42.5 超声辅助法提取葛根黄酮42.6 微波辅助法提取葛根黄酮53 结果与分析53.1 传统水浸法提取葛根黄酮53.1.1 料液比对葛根黄酮提取率的影响53.1.2 浸提时间对葛根黄酮提取
2、率的影响53.1.3 浸提温度对葛根黄酮提取率的影响63.2 纤维素酶法提取葛根黄酮73.2.1 纤维素酶用量对黄酮提取率的影响73.2.2 纤维素酶酶解时间对黄酮提取率的影响73.3 超声辅助法提取葛根黄酮83.3.1 超声功率对葛根黄酮提取率的影响83.3.2 超声时间对葛根黄酮提取率的影响93.4 微波辅助法提取葛根黄酮94 结论10参考文献10致谢11 葛根黄酮的提取工艺研究 何鹏程(湖南城市学院化学工程与工艺专业2012届学生)摘 要 目的:建立葛根黄酮提取优选方案。方法:采用传统水浸提法、纤维素酶法、超声辅助法和微波辅助法4种不同处理方法葛根黄酮进行提取。结果:纤维素酶法较优案为料
3、液1:40、酶解温度50、pH 4.5,200 U/ml作用2 h;微波辅助法较优方案为料液比1:40、 微波功率档位为中火、作用时间为8 min预处理后,80下水浸提1.5h;超声辅助法较优方案为料液比1:40、超声功率300W、超声时间6 min预处理后,80下水浸提1.5h;传统水浸提法较优方案为料液比1:40、温度80下水浸提1.5h。结论:纤维素酶法提取葛根黄酮效果最佳,是葛根黄酮提取首选方案,传统水浸提法宜结合超声辅助法和微波辅助法。 关键词 葛根黄酮;传统水浸提法;纤维素酶法;超声辅助法;微波辅助法Sdudy on Extraction of Flavanoid from Rad
4、ix Pueraria He Pengcheng (2012 Year Student of Chemical Engineering and Technology Major, Hunan City University)Abstract Objective: To establish an optimum method of extraction flavanoid from Radix pueraria. Method: Tradition water leach, cellulose enzyme, ultrasonic assistant and microwave assistan
5、t extracting procedures were used for flavanoid extraction. Result: The optimum condition of extraction of Pueraria flavanoid was as follows: solid to liguid ratid was 1:40 with enzyme of 200 U/ml extraction for 2 hours at 50 , pH 4.5 in cellulose enzyme extraetion; the third-gears microwave power w
6、as used for 8 minutes pretreatment, then extracted at 80 for 1.5 hours in the mierowave assistance extracting; the ultrasonic power 300 W and 6 minutes of pretreatment were used with solid to liquid ratio of 1:40, then extracted at 80 for 1.5 hours in the mierowave assistance extracting; and extract
7、ed at 80 for 1.5 hours with solid to liquid ratio of 1:40 in tradition water leach extracting. Conclusion: The highest yield for Radix Pueraria flavanoid extracted occurred in cellulose enzyme extracting, which was the preferred alternative. Tradition water leach extracting should be combined with u
8、ltrasonic assistant and microwave assistant extracting.Key words Pueraria flavanoid; tradition water leach extracting; cellulose enxyme extracting; ultrasonic assistant extracting; microwave assistant extracting1 绪论1.1 葛根的概述葛 (Pueraria.)为多年生豆科缠绕藤本植物,侧蔓和须根多,但块根深生,呈纺锤形或长棒形,表皮为淡黄色,有皱褶,是主要食用和药用部分。葛根(Rad
9、ix pueraria.)为野葛(Pueraria lobata)或粉葛(P.thomsonii Benth)的干燥根,野葛因总异黄酮含量较高而淀粉含量较少,对其有效成分异黄酮研究较多,粉葛中淀粉含量较高而总异黄酮含量较少,故对其食用成分淀粉研究较多。葛根药食同源,含有异黄酮、淀粉和膳食纤维三种主要成分。葛根作为传统中药,主要有效成分是异黄酮,还含有少量的三菇类、幽体类及芳香类化合物。葛根中异黄酮的含量随产地和品种而变化,例如野葛中总异黄酮含量约7.6%,峨嵋葛为1.7%,三裂叶葛为1.55%,云南葛为0.5%。葛根中异黄酮种类很多,除含有类似于大豆中的大豆普(daidzin)、染料木素普(g
10、enistin)等糖普及其普元,葛根素(puerarin)是葛根中的主要有效成分,也是本属的特有成分,其含量约占总异黄酮的一半以上。因此,葛根的质量通常以其所含葛根素和总黄酮量的多少作为评价指标。葛根的食用营养成分以淀粉为主,粉葛风干后淀粉含量可达35%一40%,还含有13种人体必需氨基酸,以及钙、铁、锌、硒等10多种微量元素。野葛中除了含有6.58%的异黄酮类物质,还含有16.41%淀粉,4.780k蛋白质,以及6.02%的灰分,是具有较高食用价值的块根类食物。葛根异黄酮具有防治和改善心脑血管疾病、抗肿瘤、抗氧化、护肝、调节内分泌系统等多种药理作用。葛根总异黄酮含量高达7.6%,有葛根素、大
11、豆苷、大豆苷元等30多种异黄酮成分,其中葛根素是本属特有成分和主要有效成分,约占总异黄酮含量的50%。葛根素的含量与总异黄酮含量常被作为评价葛根质量的主要指标。目前,以葛根素、大豆昔等异黄酮为主的葛根类药物有落液林、愈风宁心片、欣康片、葛根大豆普片、葛根大豆普胶囊等13一4。除在医药上有广泛应用,葛根异黄酮在功能食品开发方面也越来越受到重视,把它作为功能食品的改良剂、天然抗氧化剂、天然色素等,开发了葛根面包、葛根面条、葛根罐头、葛根酸乳、葛江苏大学硕士学位论文根饮料、葛根冰淇淋、葛根保健酒、葛根软糖、葛根松化牛肉干、葛根豆腐、葛晶、葛冻等大众化食品卜,2。另外目前技术含量高的葛根制品也在不断地
12、问世,如江西省粮油科学技术研究所研制的葛根口服液、绿野有限公司的葛根黄酮茶和横峰皇同有机葛开发有限公司的皇同葛参茶在2000年均被列入江西重点新产品开发项目,重庆葛恩生物科技开发有限公司研制开发的葛根低聚糖填补了国内空白,其除了具有原来的生理功能,还具有防止便秘、保护肝脏、预防龋齿的功能,在低能量食品中还可以最大限度地满足糖尿病人和肥胖病人的食用。1.2 葛根黄酮的研究现状 黄酮类化合物是植物中普遍存在的植物次级代谢产物,结构母核是以C6一Q一C6为骨架的2一苯基色原酮,存在游离的普元和与糖结合的糖普两种形式,主要包括黄酮、异黄酮、黄酮醇、黄烷酮、异黄烷酮、喳尔酮等及其衍生物。黄酮类化合物彼此
13、之间结构上的差别往往是因饱和程度以及取代情况,以及所连糖链类型、数目、位置不同而异,容易与糖共扼结合形成糖普,在自然界中常以单糖普或双糖普的形式存在。相对于黄酮类化合物的分布广泛,异黄酮的分布范围则十分有限,几乎全部存在于豆科植物Papilionoideae亚科的一些属中,如常见的食用植物大豆、药食两用植物葛根和饲用植物三叶草、首蓓等。葛根与葛藤、花、叶中所含化学成分不尽相同。葛根中除含有优质淀粉、人体必需氨基酸(赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、异亮氨酸、亮氨酸等)和微量元素(硒、锌、锰、锗等)外,还含有大量的具有生理活性和药理作用的异黄酮。随着科学技术和社会经济的发展,人们自我保健意识日益增强,回
14、归自然的热潮席卷全球,对天然产物的研究也越来越重视。其中对天然产物中具有一定的生理活性和药理作用的有效成分更加的热衷。目前认为这些生理活性物质主要有黄酮类、生物碱、贰类、有机酸、氨基酸、菇类、香豆素等四,以其安全性和有效性在治疗和保健方面备受重视。天然黄酮类化合物的食用和医疗作用,尤为受到世界各国政府和医药食品等行业的关注和重视,被广泛应用于医药、食品、化工原料、化妆品、饲料等多个领域,取得了良好的效果和效益。70年代以来,国内外学者对葛根有效成分的药理研究发现,葛根异黄酮可调整血管平滑肌的收缩,有助于冠状血管的扩张和微循环的改善,从而具有降低血压、减慢心率、延缓动脉硬化和改善心脑循环等作用,
15、葛根类药物在防治心血管疾病、增强免疫力、抗肿瘤、解酒护肝、降低血糖、调节内分泌系统等方面有显著效果,对冠心病、心绞痛、突发性耳聋、中老年骨质疏松症和妇女更年期综合症等也有特殊功效。2. 葛根黄酮的提取2.1 主要仪器与试剂 主要仪器为 752 紫外-可见分光光度计;美的微波炉 WD800G;JY92-超声波细胞粉碎机;恒温数显水浴锅;FC104电子天平等。芦丁标准品、甲醇、亚硝酸钠、硝酸铝、氢氧化钠。葛根材料为野葛的干燥根。2.2 黄酮含量的测定2.2.1. 黄酮含量测定原理 利用黄酮类化合物结构上的酚羟基特征及其还原性进行显色,有邻二位酚羟基或3,5 -羟基取代的黄酮可以与金属离子形成黄色或
16、红色络合物,这些络合物在特定波长有最大吸收。最常用的显色剂NaNO2-Al(NO3)3-NaOH溶液,它们能与黄酮类化合物生成铝络合物,在510 nm处有最大吸。2.2.2 芦丁标准溶液的制备 精密称取干燥至恒重的芦丁对照品25.0 mg置于50ml容量瓶中以50%甲醇溶解并定容至刻度,配置成0.5mg/ml的对照品溶液。2.2.3 标准曲线的绘制 分别精密吸取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 ml 于10 ml 容量瓶中,加入5%亚硝酸钠0.3ml,摇匀,放置6 min;再加入10%硝酸铝0.3ml,摇匀,放置6 min;再加入4%氢氧化钠4.0 ml,摇匀,加入50%甲醇定容
17、至刻度,放置15 min,的510nm波长下测其吸光值。以质量浓度C(mg/ml)为横坐标X,吸光度A为纵坐标Y,的回归方程Y=0.0113+7.29X,R=0.99987,的0.010.06 mg呈良好的线性。黄酮含量/(mg/g)=CDV/m 100,其中C 为样品溶液质量浓度/(g/mL),V 为样品溶液稀释后总体积/mL,D为样品稀释倍数,m 为样品质量/g2.3 水浸法提取葛根黄酮以水为溶剂,称取3 g葛根粉研磨,依次考察料液比(1:20、1:30、1:40、1:50、1:60)、温度(60、70、80、90、100)、时间(0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 h)对葛根黄酮提取
18、率的影响。2.4 纤维素酶法提取葛根黄酮以pH 4.5的HCl为溶剂,以2中较好的料液比、酶解温度50、pH 4.5分别依次考察纤维素酶量(50、100、150、200、300 U/ml)、作用时间(0.5、 1.0、1.5、2.0、2.5 h)对葛根黄酮提取率的影响。2.5 超声辅助法提取葛根黄酮 以水为溶剂,称取3 g葛根粉研磨,以2中较好的料液比、考察超声功率(100、200、300、400 W)和超声时间(2、4、6、8、10 min)预处理后,在80下水浸提1.5h,研究其对葛根黄酮提取率的影响。2.6 微波辅助法提取葛根黄酮以水为溶剂,称取3 g葛根粉研磨,以2中较好的料液比,分别
19、依次考察微波功率不同档位解冻、低火、中火、高火和微波时间(2、4、6、8、10 min)预处理后,在80下水浸提1.5h,研究其对葛根黄酮提取率的影响。3 结果与分析3.1 传统水浸法提取葛根黄酮3.1.1 料液比对葛根黄酮提取率的影响 以浸提时间1.5 h、浸提温度80为条件,研究料液比对葛根黄酮提取料液比率的影响。黄酮提取率随着料液比的增大而提高,料液比1:30时黄酮提取率比1:20时增加较多,料液比1:40时黄酮提取率比1:30时增加较多,之后随着料液比的进一步增加黄酮提取率增加趋缓,见图1,显然随着料液比的加大,提取成本会相应增加,因为当料液比过大时,水的比例过大增加了后续浓缩处理的工
20、作量和能耗,不利于后续实际操作和生产。因此本试验中以下研究均在料液比为1:40条件下进行。图1 料液比对葛根黄酮提取率的影响3.1.2 浸提时间对葛根黄酮提取率的影响 以料液比1:40、浸提温度80为条件,考察浸提时间对葛根黄酮提取率的影响。由图2可以看出,随着浸提时间的延长,黄酮提取率先增加,1.5 h后达到46.3 mg/g,再往后加量相当少。这可能是时间过长会溶出过多的杂质,同时也可能引起黄酮的变化,从而使黄酮提取率增加趋于平稳。所以控制提取时间既可以缩短生产时间又能节约能源。图2 浸提时间对葛根黄酮提取率的影响3.1.3 浸提温度对葛根黄酮提取率的影响 以浸提时间1.5 h、料液比1:
21、40为条件,考察浸提温度对葛根黄酮提取率的影响。由图3可以看出,黄酮提取率在80达到最大,之后随着温度的进一步提高,黄酮提取率有下降的趋势。这是因为温度升高增加了黄酮溶解度并提高了传质速度,同时高温对葛根细胞壁有一定的破坏作用,有利于黄酮的浸出。故而黄酮提取率随着温度的升高而提高,但当温度超过80黄酮提取率开始下降,温度过高,可能使黄酮变性,同时也可能使杂质被提取出来,黄酮的相对含量下降。图3 浸提温度对葛根黄酮提取率的影响 由上述研究比较,考虑能量、成本和效率等因素,本课题认为用传统水浸法提取葛根黄酮较为可取的工艺条件为:料液比1:40、温度80下水浸提1.5h,重复该条件进行提取实验,与预
22、期的结果没有显著性差异。3.2 纤维素酶法提取葛根黄酮3.2.1 纤维素酶用量对黄酮提取率的影响 以料液比1:40、酶解温度50、pH 4.5、酶解时间2 h考察纤维素酶用量对黄酮提取率的影响。如图4,随着纤维素酶用量增加,黄酮提取率不断增加;当纤维素酶用量在200 U/ml时,黄酮提取率达到较大值73.2 mg/g,浓度再高黄酮提取率增加呈现出相对平缓的趋势。图4 纤维素酶用量对黄酮提取率的影响3.2.2 纤维素酶酶解时间对黄酮提取率的影响 以料液比1:40、酶解温度50、pH 4.5、纤维素酶用量在200 U/ml考察纤维素酶酶解时间对黄酮提取率的影响。如图5,随着处理时间的增加,黄酮提取
23、率不断增加,当大于2 h时,黄酮提取率变化不大,黄酮提取率曲线趋于平缓。与未加纤维素酶对比,经纤维素酶酶解处理后,黄酮提取率都有显著的提高,主要原因也是因为植物细胞壁的主要成分是纤维素,纤维素被酶解后,加快了黄酮的溶出,从而提高了黄酮提取率。图5 纤维素酶酶解时间对黄酮提取率的影响 由上述研究比较,认为用纤维素酶法提取葛根黄酮较为可取的工艺条件为:以料液比1:40、酶解温度50、pH 4.5、酶解时间2 h、纤维素酶用量在200 U/ml,重复该条件进行提取实验,与预期的结果没有显著性差异。3.3 超声辅助法提取葛根黄酮3.3.1 超声功率对葛根黄酮提取率的影响 在超声处理6 min、料液比1
24、:40、温度80下水浸提1.5h提取,研究不同的超声功率对提取葛根黄酮的影响。见图6,从图中可以看出,随着超声波功率的增加,葛根黄酮提取量显著提高,当功率达到300W时,黄酮提取率达到最大值;继续增大功率,黄酮提取率有所下降。超声波压强产生的骚动效应、空化效应和热效应,引起机械搅拌作用都可以加快植物有效成分进入溶剂,从而能够更有效地提高黄酮提取率;当超声波功率过大时,可能是因为超声波的剧烈振动使黄酮分解,也可是太高的声强产生的大量空泡通过反射波而减少了能量的传递,并且与声强的增加呈非线性关系,同时因加速了提取液的流动,从而物料停留在超声场中的时间表减少,破壁作用随之减弱,从而使得黄酮提取率出现
25、了下降的趋势。微波、超声功率对黄酮提取率的影响51525354555657580100200300400500功率黄酮提取率(mg/g)超波微波 图63.3.2 超声时间对葛根黄酮提取率的影响 在超声功率300W、料液比1:40、温度80下水浸提1.5h提取,研究不同的超声时间对提取葛根黄酮的影响。由图7可知,超声处理时间6 min黄酮提取率最大;随着超声时间的进一步延长,黄酮提取率开始下降。原因可能是超声引起的热量积聚或机械剪切作用,长时间的作用会使黄酮分子断裂,使部分黄酮分解,得率下降。微波、超声时间对黄酮提取率的影响49505152535455565758024681012时间(min)
26、黄酮提取率(mg/g)超波微波 图7 由上述研究比较,认为超声辅助法提取葛根黄酮较为可取的工艺条件为:在超声功率300W、料液比1:40、超声处理6 min、温度80下水浸提1.5h提取,重复该条件进行提取实验,与预期的结果没有显著性差异。3.4 微波辅助法提取葛根黄酮 由图6和图7可知,微波功率大小和处理时间对葛根黄酮提取率的影响趋势与超声波功率大小和处理时间的影响很相似,只是提取率比超声处理稍高,但相着不是很大。微波处理中随着低火、解冻、中火依次提取率上升,在高火时稍有下降;微波处理时间在8 min以下时,随着处理时间的延长,黄酮提取率上升较快,并在处理时间为8 min时达到最大值。这是由
27、于微波辐射在短时间内对细胞膜的破碎作用比较大,溶出物多,所以产率上升较快,但当溶解度达到饱和时,有效成分不再被溶解,产率也就不再有明显的提高,而且随着微波辐射时间的延长,细胞膜时一步破裂,溶解的杂质也会相应增多,同时,时间过长时微波的强热效应可能开始对黄酮的结构产生影响,导致黄酮提取率下降。所以微波辐射的时间不宜过长,根据实验结果选择在8 min左右为宜。4 结论结果表明葛根黄酮提取率最高的为纤维素酶法73.2 mg/g;其次是微波辅助法57.0 mg/g;现次为超声辅助法55.8 mg/g;最低为传统水浸法46.3 mg/g。维素酶法较优方案为料液比1:40、酶解温度50、pH 4.5、酶解
28、时间2 h、纤维素酶用量在200 U/ml;微波辅助法较优方案为微波功率档为中为、作用时间8 min预处理后,80下水浸提1.5h;超声辅助法较优方案为超声功率300W、料液比1:40、超声处理6 min、温度80下水浸提1.5h提取;传统水浸法较优方案为料液比1:40、温度80下水浸提1.5h。参考文献:1 李敏, 杨建华, 李渊, 等. 酒花黄酮提取工艺和含量测定J. 食品科学, 2011, 32(6) : 16-19. 2 刘石泉, 赵运林, 董萌, 等. 疏花石斛中石斛多糖的提取工艺J. 中国实验方剂学杂志, 2011, 17(1): 5-8.3 李文芳, 向宁, 郑志兵, 等. 水煮
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