正交优化桑叶中1-脱氧野尻霉素酸水提取的工艺
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36 第31卷第1期 0 食品研究与开发 瓦明町^司丌,叉 基础研究 正交优化桑叶中1一脱氧野尻霉素酸水提取的 工艺 马静 ,万志平 (1.长江大学生命科学学院,湖北荆州434025;2.中国人民95825,湖北孝感432111) 摘要:利用单因素试验和正交试验研究酸水提取法桑叶中DNJ的提取工艺。确定最佳工艺条件为:桑叶粉末粒度 60目、提取温度55℃、pH3盐酸溶液、料液比为l:20(g/mL)、提取时间为15h,DNJ的得率为0.062%,纯度为19.7%。 关键词:酸水;桑叶;DNJ;提取 Study Oil Technology of Extracting 1-Deoxynojirimycin in Mulberry Leaves Using the Acid Water by Orthogonal Designing Method MA Jing ,WAN Zhi-ping2 (1.Life ScienceCollege,YangtzeUniversity,Jingzhou434025,Hubei,China;2.TheChinesePeople SLiberationArmy 95825 Troops,Xiaogan 4321 1 1,Hubei,China) Abstract:The optimal parameters of extraction of DNJ from mulberry leaves using the acid water were obtained by single factorexperiments and orthogonal teats.The optimum condition:smash state 60 mesh,temperature 55℃, pH 3 hydrochloric acid,extractind 1.5 hours,solid to liquid ratio 1 I20(g/mL).According to the analysis of extract,the yield of DNJ was 0.062%,the amount of DNJ reached to 1 9.7%in total solid substance. Key words:the acid water;mulberry leaves;DNJ;extraction 桑叶,为桑科桑属植物桑树(MorusalbcaL)的叶子。 1材料与方法 1.1材料与试剂 桑叶:采自陕西咸阳;DNJ标准品:购于Sigma公 其含有人体必需的氨基酸、维生素、无机盐、黄酮类、生 物碱、多酚类多种功能性成分 。特别是桑叶中特有 的生物碱l一脱氧野尻霉素(1--deoxynojirimycin,DNJ) ̄4J, 是植物中唯有桑叶含有的。1~脱氧野尻霉素可以同小 司;其他试剂均为分析纯。 754紫外分光光度计:上海第三分析仪器厂;电热 恒温水浴锅:天津泰斯特仪器有限公司;电子天平:北 京赛多利斯仪器有限公司;循环多用真空泵:郑州杜甫 仪器厂;精密pH计:上海雷磁仪器厂;旋转蒸发器:上 海亚荣仪器有限公司。 1.2方法 肠中的麦芽糖酶、蔗糖酶和乳糖酶等2一糖苷酶结合, 使Disaecharide二糖不能进一步分解为单糖所吸收, 从而明显地抑制了食后血糖值急剧升高的现象,延缓 糖尿病的发作和恶化[51。桑叶具有极高的营养价值和 药用价值,成为食品科技和医药界关注的热点。随着 人民生活水平不断提高,桑叶食品将成为人类重要的 功能食品之一。本试验为探讨提取工艺的科学性,正 1.2.1样品制备 称取一定目数的桑叶粉末,放入250mL锥形瓶 中。按照一定比例加入盐酸溶液,在水浴锅中反应一定 交试验优选其提取工艺的最佳条件,从而为实现桑叶 DNJ的工业化生产提供科学参考,具有一定的实际 应用价值。 时间,离心取上清液,碱化,用一定体积正丁醇溶液萃 取,得出萃取液,再挥去正丁醇,用2%盐酸溶液溶解, 进行测定。 作者简介:马静(1977一),女(汉),讲师,硕士研究生,研究方向:食品 新资源及安全性。 1.2.2最大吸收波长的确定 DNJ属于一种哌啶生物碱,它可以与wangner试 基础研究 食品研究与开发 第32011卷第10年10月 0期 剂生成一种络合物,在紫外条件下可以将其检测出[61。 取0.1 mg/mL DNJ标准溶液5 mL于25 mL容量瓶中, 取一定量加入wangner试剂并用水定容,振荡,在 240 hill~450 nm范同内进行扫描以确定DNJ的最大吸 收波长。 1.2-3标准曲线的绘制 取0.02 mg/mL的DNJ标准溶液0、0.05、0.1、0.2、 0.3、0.4、0.5 mL按以上方法进行比色测定DNJ的量与 吸光度的关系,以DNJ的浓度为横坐标,以吸光度为 纵坐标,作标准曲线。 1.2.4单因素试验 选用酸性水为提取剂,考察了水的pH值、物料目 数、料液比、提取温度和提取时间等因素对桑叶中的 DNJ的得率的影响。 1.2.5提取T艺条件的优化 在单因素试验的基础上,采用 (3 )正交试验对 提取T艺作进一步优化。 2结果与分析 2.1最大吸收波长的确定 DNJ的紫外吸收光谱,见图l。 O.20 0.15 0.10 O.05 250 3O0 350 400 450 波长/nm 图1 DNJ的紫外吸收光谱 Fig.1 UV spectrum of DNJ DNJ标准溶液加入wangner试剂于紫外条件下扫 描,由图1可知,DNJ标准品溶液在284 rim和356 nm 处都有吸收峰,比较2个峰形,在284 nm峰值高而尖, 而在356 nm处低而宽,并且,356 rim接近可见光区, 所以为了保证检测的灵敏度,这里所取的检测DNJ最 大吸收波长取为284 nm。 2.2标准曲线的绘制 比色测定时的标准曲线如图2所示。 经过线性吲归得回归方程为Y=0.093 2X一0.002 8, R2=0.992 3,表明在一定范围,DNJ的含量与吸光度具 有一定线性关系。 37==- 25 2O l5 10 05 0 0 l 2 3 DNJ的浓度/(I ̄g/mL) 图2 DNJ标准曲线图 Fig.2 Standard curve of DNJ 2.3 pH值的确定 提取的原理是由于溶剂的渗透作用和扩散作用 逐渐通过细胞壁透入到细胞内,溶解了可溶性物质,而 造成细胞内外的浓度差,此时细胞内的浓溶液不断向 外扩散,溶剂又不断地向内补充,最终达到一个动态平 衡而将其中的活性成分提出的过程。采用水作为提取 溶剂时,pH值对DNJ的得率的影响如图3所示。 0.07 0.06 蒋 0.05 0 1 2 3 4 5 6 pH 图3 pH值对DNJ得率的影响 Fig.3 Influence of pH on the DNJ extraction ratio 由图3可知水的pH值对DNJ的提取有影响,pH 值为3时,得率是最大的。实际选定提取的pH值为3。 2.4料液比的确定 料液比对得率的影响如图4。 模} 驻 料液1:14,1(g/mL) 图4料液比对得率的影响 Fig.4 Influence of the solid-liquid rate on the DNJ extraction ratio 由图4可知开始DNJ的得率随着料液比的增加 而增加,但是当液料比增大到20倍以后,DNJ的得率 变化很小,说明此时细胞内外DNJ已经达到溶解平 衡,DNJ已经尽可能的转入提取液中,最佳料液比选为 1:20 mL。 2.5物料粒度的选择 物料粒度对得率的影响如图5。由图5可知DNJ 的得率随着粒度的减小而增加,因为物料粒度大,物料 第卷第1期 31 0 ’食品研究与开发 艮明町 -1丌 基础研究 -==38 0.07 O.06 蓬0.05 0.O4 O.O3 2O 4U 6U 8O 10O 粒度/目 图5物料粒度对DNJ得率的影响 Fig.5 Influence of the granularity OB the DNJ extraction ratio 传质作用面积小,不易与溶剂充分混合接触,此时DNJ 的得率相对要小。物料粒度的减小,固液两相接触的面 积增大,溶剂向原料中渗透以及所提成分从固体颗粒 表面向溶剂主体的传质速率增加。粒度6O目 80目 时,DNJ的提取率趋于稳定,当逐渐增大时,得率减小, 是因为粒度减小,其他可溶性成份的溶解速率也增加, 使得溶液的黏度也增大,溶液的扩散系数减小,这样不 利于DNJ的溶出,根据以上的分析,选择物料粒度为 60目。 2.6提取时间的确定 提取时间对得率的影响如图6所示。 瓣 驰 时间,Il 图6提取时间对得率的影响 Fig.6 Influence of time on the DNJ extraction ratio 从图6中可以看出,在0.5 h-1.5 h范围内,得率 是随着时间的增加而增加的。当达到1.5 h后,DNJ的 提取率是基本趋于稳定,说明此时细胞内外DNJ已经 达到溶解平衡,随着提取时间的延长,其他杂质在提 取液中的含量也会增加。同时,时间在增加,可能会引 起DNJ发生变化,而使得含量下降。并且为了减少其 他杂质的含量,减轻后续分离工艺的负担,不宜继续 延长提取时间。综合考虑以上各个因素,选用提取时 间为1.5 h。 2.7提取温度的确定 温度对得率的影响如7所示。随着温度的增加, DNJ的得率是逐渐增加的,但是温度增加到一定程度, 得率出现下降趋势,原因可能有:其一,温度增加,蛋 白质和糖类等可溶性成分的量也会加大,提取液的浓 度加大,黏度增大,传质阻力加大,这样在后续操作过 褂 温度/℃ 图7提取温度对得率的影响 F .7 Influence of temperature on the DNJ extraction ratio 程中也会使得损耗加大;其二,DNJ本身在一定范围内 是稳定的,温度增加达一定程度,其结构可能会发生 变化,而使得其得率减少。这样,选择50嘞提取温度。 2.8提取工艺条件的优化 通过对影响桑叶中DNJ得率单因素试验分析,选 择料液比、水的pH、提取温度、提取时间4个因素,通 过正交试验确定最佳提取工艺。正交试验设计如表l 及表2所示。 2 3 4 5 6 7表1正交试验因素水平表 Table 1 The factors and levels of orthogonal experiment 一 一, 。 :,一~一。 ,。 。表2正交试验表L (3‘) Table 2 The orthogonal experiment味 t一abl蝴e (34)一。 , 编号 一嗽一。 。 一一一一蝴一 一一由极差分析表可知影响酸水提取的得率因素由 主到次为提取温度、提取剂的pH值、料液比、时间,较 佳的工艺条件为AzB。CzD ,即提取温度为55 oc、pH3盐 酸溶液、料液比为l:20(g/mL)、提取时间为1.5 h。 。 。基础研究 食品研究与开发 第32011卷第10年10月 d蝴 39 笔架茶色素的提取、鉴定及稳定性研究 王晓娟 ,吴海强 ,李静 ,刘志刚21" (1.深圳大学生命科学学院,广东深圳518060;2.深圳大学医学院,广东深圳518060) 摘要:提取笔架茶色素并对其进行鉴定和稳定性分析。以清远笔架茶为原料,用加热和有机溶剂萃取法制取茶色 素,分析提取时间(A)、料液比(B)对笔架茶色素提取率(仅)的影响,采用三氯化铁试剂等方法对其进行鉴定,并分析 酸碱、光和加热等外界因素对笔架茶色素稳定性的影响。A和B对笔架茶色素提取率的影响各不相同,优化提取条件 为A 1:30,B 30min, 为4.966%,鉴定结果表明笔架茶色素主要成分为多酚类衍生物和黄酮类化合物,该类茶色素 在酸性条件下对光和热的稳定性较高。笔架茶色素主要成分为茶黄素和茶红素,在酸性条件下稳定性较高,为笔架茶 资源的进一步研究及开发提供理论支持。 关键词:笔架茶;色素;提取;稳定性试验;鉴定 Extraction,Characterization and Stability Analysis of Pigments from BiJia Tea WANG Xiao-juan ,WU Hai—qiang ,LI Jing ̄,LIU Zhi-gangz (1.College of Life Sciences,Shenzhen University,Shenzhen 5 1 8060,Guangdong,China;2.College of Medicine, Shenzhen University,Shenzhen 5 1 8060,Guangdong,China) Abstract:The purpose was to research the extraction and characterization of pigments from BiJia tea.Extraction of BiJia tea pigments was studied using hot-regurgitation and liquid-liquid extraction by acetic ether and optimized from two factors including regurgitating time(A)and the ratio of material to liquid(B).The extractions were identiifed by Fehling—reagent and other reactions.The stability of BiJia tea pigments to light,acid—base and heat was also characterized.The optimal technics was A 1:30.B30 rain.ct4.966%and the main components of extracted pigments were phenolic compounds and flavonoids.The extracted pigments was stable in acid solutions,even it was treated with light and heat.The main components of BiJia tea pigments were theaflavinsas and thearubigins and they were stable in acid environment. Key words:BiJia tea;pigments;extraction;stability test;characterization 作者简介:王晓娟(1986一),女(汉),硕士研究生,研究方向:生化与分子生物学。 ◆●◆●◆◆I1◆◆●◆◆◆◆◆◆◆◆●◆◆◆◆◆◆◆◆◆●◆●●●●●●●◆◆◆◆◆◆◆ 2.9优化工艺条件的验证 选择物料粒度为60目,提取温度为55℃、pH3盐 酸溶液、料液比为1:20(g/mL)、提取时间为1.5 h。按照 参考文献: 【1】中国医学科学院药物研究所.中药志【M】.北京:人民出版社,1960 【2]江苏新医学院.中药大辞典(下册)【M].上海:上海科学技术出版 社.1985 优化工艺条件所得提取液中,DNJ的得率为0.062%, 纯度为19.7%。 3结论 【3]Hang Sub Kim,Young Ho Kim,Young Soo Hong,et a1.a-glucosidase inhibitors from commelina communk,;IJJ.Planta Medica,1999,65:437— 439 [4]Naoki Asno,Makoto Nishida,Miwa Miyauchi.et a1.Polyhydroxylated pyrrolidine and piperidne alkaloids from adenophora triphylla var. 通过单因素试验和正交优化试验,得到酸水法提 取桑叶中DNJ的较佳工艺条件为:提取温度为55℃、 pH3盐酸溶液、料液比为l:20(g/mL)、提取时间为15 h, DNJ的得率为0.062%,纯度为l9.7%。这样可以为以 japonica(campanu1.....)[J].Phytochemistry,2000,53:379—382 [5]杨海霞,朱祥瑞.1一脱氧野尻霉素(DNJ)的研究进展『J1.蚕桑通报, 2002,34(1):6-10 【6]刘珍.化验员读本[M】.北京:化学工业出版社,2003:57—64 收稿日期:2010—06—05 后桑叶的综合利用提供一定的理论依据。