山楂中黄酮的提取研究技术上课讲义.doc
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1、Good is good, but better carries it.精益求精,善益求善。山楂中黄酮的提取研究技术-山楂中黄酮的提取研究技术生物工程耿本涛指导老师张名爱摘要:研究提取工艺对提取山楂总黄酮含量的影响。方法:采用单因素和正交试验法方法研究不同工艺条件对山楂黄酮提取效率的影响,确定最佳浸提工艺及相关工艺参数。结果:溶剂:70乙醇;超声波频率:40kHz;超声波作用时间:15min。结论:乙醇超声波提取方法具有操作简单、超声波作用时间短、纯度高、得率高、无需加热,剩余物无有害残留,可以综合利用。关键词:山楂;黄酮;提取ExtractionofFlavonoidsfromHawthor
2、nresearchtechnologyStudentmajoringinBiologicalengineeringGengBentaoTutorZhangMingaiAbstract:StudyonExtractionTechnologyfortheextractionofflavonecontentinHawthornsinfluence.Methods:usingsinglefactorandorthogonaltestmethodtostudytheeffectofdifferentprocessconditionsonhawthornflavonoidsextractioneffici
3、encyandtheinfluence,todeterminetheoptimalleachingtechnologyandtherelatedtechnologyparameters.Results:thesolvent:70%ethanol;ultrasonicfrequency:40kHz;theeffectofultrasonictime:15min.Conclusion:ethanolultrasonicextractionmethodhastheadvantagesofsimpleoperation,shortactiontimeofultrasonicwave,highpurit
4、y,highyield,noheating,noharmfulresidueresidue,comprehensiveutilization.Keywords:Hawthorn;flavone;extraction目录摘要IAbstractII1引言11.1山楂植物的概述11.2黄酮提取的基本原理11.3黄酮的提取方法21.3.1浸渍法21.3.2索氏提取法21.3.3超声提取技术21.4研究背景及意义32材料与方法32.1材料、试剂与仪器32.1.1材料32.1.2试剂32.1.3仪器32.2黄酮测定及提取实验方法42.2.1总黄酮的测定方法42.2.2总黄酮提取方法42.2.3索氏提取法正
5、交实验设计5Table2-1Factorsandlevelsoforthogonalexperiment)52.2.4超声波提取法正交实验设计53结果53.1浸渍法对山楂中黄酮提取的影响53.1.1浸渍时间对山楂中黄酮提取的影响53.1.2乙醇浓度对山楂中黄酮提取的影响63.1.3温度对山楂中黄酮提取的影响73.2索氏提取法对山楂中黄酮提取的影响73.2.1实验极差分析73.2.2山楂正交设计方差分析93.3超声波提取法对山楂中黄酮提取的影响103.3.1实验极差分析103.3.2山楂的正交设计方差分析114讨论12参考文献:14致谢15-1引言1.1山楂植物的概述山楂(Hawthorn)又称
6、山里红、山楂果、山里红、红果、山梨等,为蔷薇科(Crataegus)植物。前两种习称“北山楂”,后一种习称“南山楂”。山楂、山里红主产河北、山东、河南、辽宁等省,多为种植1。野山楂主产江苏、云南、浙江,多为野生。北山楂多为饮片,果肉厚,颜色为浅棕色,质硬,气微清香,味酸甜。南山楂果实球形或半球形,表面多为棕红。在其顶端有圆形凹窝,基部有果柄或柄痕。南山楂果肉薄,气微弱,味酸涩。以片大,肉厚,核少者为最佳。山楂果多切成横切片或纵切片,果皮呈红色,具皱纹和白色小点,果肉深黄至浅棕色,中部横切片浅黄色果核,有的已脱落,极其坚硬,有的山楂片可见较短的果柄,气微香,味酸微甜。山楂味酸,微温,归脾、肝经、
7、胃,据文献报道2,山楂具有以下功效:行气散瘀,消食健胃,用于肉食积滞,胃脘胀满,产后瘀阻,泻痢腹痛,瘀血经闭,心腹刺痛,瘀气疼痛等。焦山楂消食导滞作用强,常用于肉食积滞,泻痢不爽。山楂入药在我国有悠久历史,李时珍释其名日“山楂味似楂子,故亦名楂”,本草衍义补遗载有“山楂”,本草纲目记载:此品“酸甘味温,消食积,补脾”。另外山楂除生吃外,根据不同的要求有炒山楂、焦山楂等规格、不同制品功效各有侧重,山楂制品历来采用清炒法,其主要目的是不同程度地破坏部分有机酸,从而降低酸度,减少刺激,现主要采用糖炒山楂既可抑制其酸性,又不降低有效成分3。山楂植物一般在年平均气温为25226,年积温为22005100
8、,无霜期在100天以上的地区均能栽培;山楂有非常发达的根系能从深层的土壤中吸收营养物质和水分:叶表面有厚且光滑的角质层,其具有反光作用,茎表面有白色的蜡质层不利于蒸发,因此耐旱。能在海拔为100m1500m的沙岩、山坡和石灰岩等土壤贫瘠地区生长。山楂植物生命力旺盛、适应性强、易于管理,因此对于绿化荒山防止水土流失,发展林果生产具有重要意义4。1.2黄酮提取的基本原理黄酮的提取是根据相似相溶原理进行的,其实质是黄酮从山楂内部向溶剂中转移的过程,溶剂从溶剂主体传递到固体颗粒的表面后溶剂渗入固体内部和内部孔隙内,黄酮慢慢溶解进入溶剂,然后通过固体孔隙通道中的溶液扩散至表面,黄酮从固体表面传送到溶剂。
9、在这一系列步骤中,最影响黄酮提取的控制因素是所选用溶剂中溶解度的大小以及向溶剂扩散的难易5。由于黄酮来源和结构的不同,所以溶解特性差异也很大,应根据其极性和水溶性的大小来来选择合适的溶剂进行提取。6目前,对于苷类和极性较大的苷元,一般用极性较大的混合溶剂(甲醇一水(1:1)、水、甲醇、乙醇等进行提取,而对于大多数苷元如异黄酮、黄烷酮等则采用苯、乙醚或乙酸乙酷等极性较小的溶剂来进行提取7。1.3黄酮的提取方法黄酮传统提取方法主要是溶剂提取法,乙醇和甲醇为常用的黄酮提取溶剂,高浓度醇(90,95)适于提取黄酮苷元,中等浓度醇(60左右)适用于提取黄酮苷8。提取次数一般是2-4次。溶剂提取法又分为:
10、浸渍法、渗漉法、索氏提取法和加热回流提取法9,但渗漉法由于其提取时间太长、溶剂用量大、操作麻烦、不利于产业化等缺陷使得对它的研究较少,故不展开讨论。1.3.1浸渍法该法用于黄酮的提取不多。尽管该法过程简单,可操作性比较强,不用加热,能量消耗较少。但黄酮含量较低,对资源的充分利用有一定的影响,而且提取过程周期比较长、溶剂消耗大,如果用于工业化生产,频繁回收溶剂也不是很合理10。1.3.2索氏提取法该法的优点是提取液成分较简单,容易分析,但其黄酮得率和含量却不高,主要因为索氏抽提是静态提取而且醇是首先被蒸上。11该法的缺点是加热时间较长,能量消耗较大,索氏抽提的过程实际为:醇的加热一汽化一冷凝的循
11、环,且乙醇的汽化潜热是846KJKg,因此考虑到工业化生产成本过高,经济上对工业不合理。1.3.3超声提取技术对于提取黄酮类物质,目前使用最多的是超声法12。其应用于山楂中黄酮的提取主要利用它的空化作用,就是一定频率的超声波作用于溶液的时候,溶液中尺寸适宜的气泡发生共振现象,其强烈的冲击波使得细胞壁破裂,有效成分会溶出。在综合考虑等可行性因素的情况下,超声波法明显优于其他的提取法,提取时间缩短,产率也比较高,而且实验可在室温下进行,设备简单宜操作,是提取黄酮类物质的一种有效方法13。1.4研究背景及意义中国是山楂的世界主产国之一14。但受某些客观原因的限制,山楂的应用开发研究比较滞后,随着人们
12、对健康的日益关注,山楂开始逐渐受到人们的重视,尤其是维生素C和黄酮类药品,具有良好的前景15。在对山楂黄酮研究中,大都集中在黄酮的药理作用及其保健功能,然而对山楂总黄酮的提取缺乏系统的研究,使得这成为制约其更进一步开发的瓶颈。16因此,针对研究的不足,本文对山楂总黄酮的提取主要在以下内容展开:(1) 紫外吸光光度法快速准确测定山楂中黄酮的优化研究(2)几种不同方法提取总黄酮的比较(3)山楂总黄酮的含量变化2材料与方法2.1材料、试剂与仪器2.1.1材料山楂:购于城阳大润发商场。2.1.2试剂芦丁中国药品生物制品检定所提供三氯化铝分析纯,河南焦作市化工三厂95%乙醇莱阳市康德化工有限公司甲醇莱阳
13、市康德化工有限公司2.1.3仪器754型紫外分光光度计上海福玛实验仪器有限公司SHZ一95A型循环水氏多用真空泵河南巩义市英峪予华仪器厂RE52A型旋转蒸发器上海亚荣生化仪器厂破碎仪上海超虎电机有限公司电子天平北京赛多斯仪器系统有限公司KQ100DV型数控超声波振荡仪昆山市超声波仪器有限公司2.2黄酮测定及提取实验方法2.2.1总黄酮的测定方法2.2.1.1芦丁标准液精密称取芦丁15.0mg,加甲醇溶解并定容至100ml,配制成150ugml的芦丁标准溶液,作为对照品溶液。2.2.1.2标准曲线分别精密吸取芦丁标准液000、100、200、300、400、500ml相当于含芦丁0、150、30
14、0、450、600、7501g,置于125ml比色管中,加30的乙醇补至5ml,各加入5亚硝酸钠溶液030ml,摇匀后放置5min,加入10硝酸铝溶液03ml摇匀后放置6min,加1.0molLNaOH溶液200ml,用30乙醇定容至刻度,摇匀,放置15min,以零管为空白。摇匀后用1cm的比色杯,在510nm处波长处测定吸光度,测3次取平均值,经回归处理,得标准曲线的回归方程和相关系数。绘制芦丁含量与吸光度的标准曲线,结果表明,芦丁浓度在150750gml范围内具良好的线性关系。2.2.2总黄酮提取方法2.2.2.1浸渍法在室温的条件下对山楂进行乙醇提取,乙醇浓度分别为20、30、50、70
15、、80、90,提取时间分别为30min、1h、2h、4h、6h、8h、12h、24h,进而选择最佳溶液浓度和提取时间,根据这两个条件,比较不同提取条件下黄酮的提取量,浸渍温度分别为室温(18)、30、50、60、70、80、90。然后采用单因素实验的方法,考察提取时间、提取时溶剂浓度、提取温度这3个因素对山楂中黄酮提取的影响。得出最佳提取条件为4h、70乙醇和40提取,黄酮含量为335mgg。2.2.2.2索氏提取法根据浸渍法得出最佳乙醇提取浓度的水平,对样品在提取温度(70、80、90),提取时间(15h、3Oh、6Oh),乙醇浓度(60%、70%、80%),加入液料比(20倍、25倍、30
16、倍)进行提取比较。2.2.2.3超声波提取法根据浸渍法和索氏提取法的结果选择最佳浓度,在超声时间(15min、30min、45min),液料比(1:5、l:10、l:15)条件下进行寻求最佳超声波提取的方法。2.2.3索氏提取法正交实验设计正交实验因素和水平水平A提取温度B提取时间C乙醇浓度1701.5h60%2803.0h70%3906.0h80%表21(正交实验因素和水平)Table2-1Factorsandlevelsoforthogonalexperiment)2.2.4超声波提取法正交实验设计正交实验因素和水平水平A超声时间B液料比C乙醇浓度115min1;560%230min1;1
17、070%345min1;1580%表22(正交实验因素和水平)Table2-2Factorsandlevelsoforthogonalexperiment)3结果3.1浸渍法对山楂中黄酮提取的影响在浸渍法对黄酮的提取过程中,均用烘干后的干样,进行粉碎,所以浸渍时间、乙醇浓度和浸渍温度是影响黄酮提取的主要因素。3.1.1浸渍时间对山楂中黄酮提取的影响由图可以得,随着时间的不断增加,不同难度的乙醇所提取出来的黄酮的含量随着时间的增加而增加,但是当浸渍时间从4h到12h的时候,黄酮提取量随着时间增加而上升缓慢,提取时间的延长对浸渍效果影响不大,但是当时间延长到24小时的时候,黄酮的提取量又有一个明显
18、的增加。考虑到生产,可选取4h并结合加温若不加温也可选取长时间浸渍。图3-1浸渍时间对山楂中黄酮提取的影响Fig3-1Effectofdifferentextractingtimeonthecontentofflavonoidinhawthornfruit3.1.2乙醇浓度对山楂中黄酮提取的影响由图3-2可以得,乙醇浓度从30到50逐渐的增加,提取出的黄酮含量基本不变,当乙醇浓度达到60的时候,黄酮提取量增大,当浓度升到70时黄酮提取量上升比较大并达到最高值。但是随着乙醇浓度的继续增加,黄酮提出量下降,70乙醇所提取出的黄酮最多。图3-2乙醇浓度对山楂中黄酮提取的影响Fig3-2Effecto
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