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木槿叶中混合氨基酸的提取工艺研究



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第 32卷第 2期
2007年 6月
广 州 化 学
Guangzhou Chemistry
Vol.32, No.2
June, 2007


木槿叶中混合氨基酸的提取工艺研究
肖 劲, 廖 律, 任凤莲*
(中南大学 化学与化工学院,湖南 长沙 410083)

摘 要:以浓盐酸和乙醇溶液为提取剂,分别通过加热回流和超声波组织破碎法提取了木槿叶中
的混合氨基酸,确定了氨基酸提取的最佳工艺条件。结果表明,用盐酸回流提取,盐酸与木槿干
粉的液料比为 25 1∶ ,盐酸浓度 6 mol/L,100℃下回流提取 5 h,提取 3次,氨基酸的提取效果
最佳,提取率可达 16.76%,产品收率可达 8.6%。用 80%乙醇溶液,室温下超声波提取 30 min,
提取 3次,提取效果最好,提取率可达 17.42%,产品收率可达 8.93%。
关键词:木槿叶;氨基酸;提取;超声波
中图分类号:R284.2 文献标识码:A 文章编号:1009-220X(2007)02-0041-05


木槿(Hibiscus Syriacus L.),锦葵科木槿属落叶灌木,其花又名白槿花、榈树花、大
碗花、篱障花、喇叭花、白玉花等,产于我国中部,现湘苏、浙、鲁、鄂、川、闽、粤、滇、
陕、辽、冀、晋等省有栽培,是集药用、食用、观赏、绿化、纤维原料价值于一身的木本植
物[1-2]。木槿叶的医药作用在我国早有记载。据《品江精要》载:主肠风,痢后热渴。据《本
草江言》载:能除诸热,滑利能导积滞,善治赤白积痢,干涩不通,下坠欲解而不解,捣汁
和生白酒温饮。木槿嫩叶可食,做汤味鲜美,也可代茶饮,其叶中含丰富的营养成分与无机
元素:蛋白质、氨基酸、脂肪、粗纤维、糖类和原花青素,可洗发;富含人体必需的微量元
素,如钙、镁、铁、锌等[3]。
迄今为止,对木槿花、叶、籽中化学活性成分的研究报道不多,而对于其活性成分的提
取纯化等研究就更少。本研究对木槿叶中的氨基酸进行了提取纯化,以期为开发丰富的木槿
资源提供参考依据。
1 材料、仪器与试剂
将采自洞庭湖边的新鲜木槿叶放在烘箱里,在80℃下烘干,研磨成粉过2目筛即为原料,
于干燥的广口瓶中保存备用。
SHB-3循环水多用真空泵,郑州杜甫仪器厂。W201恒温水浴锅,上海申生科技有限公
司。旋转蒸发器,上海申生科技有限公司。GL-2型恒温加热磁力搅拌器,郑州长城科工贸
有限公司。CSF-1A超声波发生器,杭州无线电五厂。
氢氧化钠,汕头市西陇化工厂。盐酸,湖南株洲开发区石英化玻有限责任公司。无水乙
醇,天津市大茂化学试剂厂。活性炭,广州省台州市化工厂。D-果糖(分析纯),成都市科

收稿日期:2006-04-27 * 通讯联系人。任凤莲,女,教授,博士生导师。
作者简介:肖劲(1981-),女,湖南长沙人,硕士研究生,主要从事天然产物的研究和分析。
DOI:10.16560/j.cnki.gzhx.2007.02.009






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龙化工试剂厂。茚三酮(分析纯),国药集团化学试剂有限公司。谷氨酸(生物纯),上海化
学试剂有限公司。
2 测定方法
提取条件的比较以茚三酮显色分光光度法测定的吸光度值为根据。将提取液脱色后,稀
释到一定浓度,移取2 mL至25 mL比色管中,加入1 mL茚三酮溶液,沸水浴加热15 min,取
出,在室温冷却30 min以后,加入5 mL KIO3溶液,在分光光度计上以试剂空白为参比,于
566 nm处测定吸光度。
氨基酸提取率为提取液中氨基酸含量与干粉原料质量的比值,氨基酸产品收率为提取得
到的晶体质量与干粉原料质量的比值。
3 实验步骤
根据国内外关于植物中游离氨基酸提取的报道[4-7],本实验分别以盐酸和乙醇作为溶剂,
用常用的加热回流和超声波提取木槿叶中的氨基酸。
3.1 以盐酸为提取剂加热回流提取
(1)称取5 g粉末原料置于250 mL的烧瓶中,加入一定浓度盐酸,接上回流冷凝器,一
定温度下加热回流数小时,使氨基酸水解完全。
(2)过滤,滤液中加入活性炭脱色,85℃下加热30 min,充分搅拌,趁热过滤。
(3)将滤液减压蒸馏,反复几次,将盐酸赶尽,浓缩至小体积,加入两倍量体积的无
水乙醇沉淀去除水溶性的糖和蛋白质,用氨水调节pH值至3左右,离心分离去除沉淀,将溶
液减压浓缩,至有晶体析出时放入冰箱中过夜,析出晶体,倾出上层清液继续将其浓缩析出
晶体,合并两次晶体。
(4)用水溶解晶体,加入少量活性炭,充分搅拌后过滤,滤液中通HCl气体至饱和后,
放入冰箱中过夜,析出氨基酸晶体,再将其用无水乙醇洗涤干净,于烘箱里50℃烘干可得氨
基酸晶体。提取工艺流程如图1所示。
新鲜木槿 浓盐 滤渣 活性炭

烘干,粉碎,过筛 加热回流 抽滤 脱色

结晶 通HCl气体至饱和,冷冻 无水乙醇沉淀
离心分离
过滤。无水乙醇洗涤,干燥 抽滤 减压浓缩
滤液
氨基酸晶体 热水溶解脱色 晶体
图1 氨基酸回流提取工艺流程图
Fig 1 Flowchart of extraction amino acids
3.2 以乙醇为提取剂用超声波提取
用此方法提取时是用乙醇溶液浸泡原料,然后在室温下超声波提取后抽滤脱色,减压浓






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缩去除乙醇,调节pH值到3,其余步骤与[3.1]项
相同,不再重复说明。
3.3 提取条件的优化
为了提高提取率,分别对提取过程中的液料
比、盐酸浓度、加热回流温度、提取次数、加热
回流时间和超声波组织破碎提取法中的乙醇溶
液的体积分数、超声波提取时间以及提取次数进
行了考察,以得到最优的提取条件。
4 结果与比较
4.1 盐酸加热回流提取条件的研究
4.1.1 盐酸和原料的液料比
用6 mol/L盐酸在95℃下水解5 h,提取1次,
考察液料比对氨基酸提取率的影响,以茚三酮显
色分光光度法测定的吸光度为依据。
由图 2可知,随着液料比的增大,吸光度先
增大后减小,液料比为 25时增到最大。液料比
过小,盐酸用量少,会引起热传递不良,易焦糊,
且起催化作用的酸少,故提取率低;而液料比过
大,盐酸过多,会加速副反应,使蛋白质水解生
成的氨基酸发生二次反应,使提取率降低,故液
料比选择 25为宜。
4.1.2 盐酸提取加热回流时间
用6 mol/L的盐酸,液料比为25,在95℃下
加热回流数小时,提取1次,考察水解时间的影
响。由图3可知,随着水解时间的延长,氨基酸
含量递增,5 h以后,氨基酸浓度达到最大值,
再继续水解,氨基酸浓度增加甚微,氨基酸副反
应的速度却由小变大,所以水解时间不是越长越
好,最佳水解时间为5 h。
4.1.3 盐酸浓度的影响
用不同浓度盐酸回流提取,提取时间 5 h,提取温度 95℃,液料比 25,提取 1次,考察
盐酸浓度对氨基酸提取率的影响,以茚三酮显色分光度法测得的吸光度为标准。由图 4可知,
随着盐酸浓度的增加,氨基酸提取率也随之增加,6 mol/L处达到最大,而后又显著下降。
这可能是因为浓度过高,水解生成的氨基酸又被浓酸破坏,生成副产物,而使氨基酸提取率
降低,而且酸浓度过高,提取过程中安全性不高,因而最佳的盐酸浓度为 6 mol/L。
4.1.4 水解温度的影响
用 6 mol/L盐酸不同提取温度下回流提取 5 h,液料比 25,提取 1次,考察不同提取温



















图 3 回流时间的影响
Fig 3 Effect of time on the extraction of
amino acids









图 4 盐酸浓度的影响
Fig 4 Effect of hydrochloric acid concentration
3 4 5 6 7 8 9 10
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50



回流 提 取时 间/ h
4 6 8 10 12 14 16
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
0.55



/ 液料比 mL·g 1-
图 2 液料比的影响
Fig 2 Effect of the ratio of liquid to material
0 2 4 6 8 10 12 14
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6




盐酸浓度/mol·L-1






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度对氨基酸提取率的影响。由图 5 可知,氨基
酸含量随着温度的升高而逐渐增加。蛋白质水
解,肽键断裂需要能量,温度越高,水解越完
全,但超过 100℃,到达盐酸沸点,溶液沸腾,
盐酸气体容易冒出,污染环境,因此水解温度
选在 90 ~ 100℃ ℃为宜。
4.1.5 提取次数的影响
固定其它提取条件,改变提取次数,每次
提取出来的滤渣用4 mol/L盐酸反复提取,如图6
所示,提取次数越多,氨基酸的提取率越好。
但是,提取次数越多,所需要的溶剂用量和提
取时间也增加。经实验确定提取次数为3次。
4.2 超声波提取条件的研究
4.2.1 乙醇体积分数的影响
用一定体积分数的乙醇溶液 100 mL浸泡 5
g原料,超声波提取(中档 400 w)30 min,提
取 1 次,抽滤和活性炭脱色后,取滤液用茚三
酮显色分光光度法测其吸光度,考察乙醇溶液
体积分数对氨基酸提取率的影响。由图 7可知,
氨基酸浓度随着乙醇体积分数的增加而增加,
80%时最大,而后,由于乙醇浓度太高,使植
物细胞蛋白质很快凝结,妨碍乙醇向植物细胞
内渗透,影响浸出,所以氨基酸浓度又缓慢下
降,故乙醇体积分数以 80%为宜。
4.2.2 超声波提取时间的影响
使用80%乙醇溶液在室温下超声波提取氨
基酸,以茚三酮显色分光光度法测得吸光度为
标准,考察不同提取时间对氨基酸提取率的影
响。从图8我们可以看出,超声波提取30 min后
氨基酸浓度基本到达最大,再增加时间、浓度
没有明显增大,出于对提取工艺简单化和耗资
少的考虑,选30 min为宜。
4.2.3 提取次数的影响
用80%乙醇溶液超声波提取30 min,提取不
同次数,考察不同提取次数对氨基酸提取效果
的影响,结果发现,提取次数越多,提取效果
越好,提取3次后,提取效果增加不明显,综合
考虑,选择提取3次为好。
50 60 70 80 90 100 110 120
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
0.55



提取温度/℃


0 1 2 3 4 5
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6



提取次数/次

50 60 70 80 90 100
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6



乙醇体积分 数/%










图8 超声波提取时间的影响
Fig 8 Effect of ultrasonic extraction time
20 30 40 50 60 70
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50



提取时 间/ min
图 5 提取温度的影响
Fig 5 Effect of extraction temperature
图6 提取次数的影响
Fig 6 Effect of times on the extraction
图 7 乙醇体积分数的影响
Fig 7 Effect of alcohol volume fraction






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4.3 加热回流提取和超声波提取的比较
从上述实验可以看出,在回流提取法中,氨基酸的浓度基本在5 h后达到最大,而使用
超声波提取法,在30 min内即达到最大,且趋于稳定,大大节省了时间和试剂。所以,两种
提取方法相比,超声波提取法比较好。
加热回流提取和超声波提取的机理有很大的不同。前者只能加热溶剂,通过溶剂的传热
作用在基体上,而超声波组织破碎提取过程是一个物理过程,提取过程中无化学变化,被浸
提的生物活性物质在短时间内保持不变,缩短了破碎时间。研究表明,利用超声波产生的强
烈振动、高的加速度、强烈的空化效应、搅拌作用等都可加速植物的有效成分进入溶剂,从
而提高了提取率,缩短了提取时间,节约了溶剂,且低温提取有利于有效成分的保护[8-9]。
5 结论
由以上实验可知,用盐酸为溶剂加热回流提取最佳条件为:6 mol/L盐酸,液料比为25,
90 ~ 100℃ ℃下加热回流5 h,提取3次,提取率可达16.76%。经过抽滤、脱色、沉淀除杂、
调节pH值、浓缩结晶和重结晶后,5 g木槿干粉可得到0.4293 g氨基酸,产品收率达8.6%。
用乙醇溶液为提取剂,超声波组织破碎提取最佳条件为:80%乙醇溶液,在室温下超声
波提取30 min,提取3次,提取率可达17.42%。经过抽滤、脱色、调节pH、浓缩结晶和重结
晶后,5 g木槿干粉可得到0.4463 g氨基酸,产品收率达8.93%。
木槿集药用、食用和观赏价值于一身,其花绚丽夺目,叶、花均可入药,还可食用,烹
调做汤是很好的保健品,可以说浑身是宝,其研究价值远不如此,我国民间妇女用木槿叶洗
头,即可去污,又有其它保健作用,因为木槿叶中富含对头发亲和性较强的氨基酸,可将其
开发成洗发水或护发素。本实验对木槿叶中氨基酸提取纯化方法的研究以及氨基酸含量的测
定,可为氨基酸的综合开发利用提供参考。

参考文献:
[1] 徐任生. 天然产物化学[M]. 北京: 科学出版社, 2005, 448-475.
[2] 任全进, 单文典, 刘友良. 木本经济植物——木槿的开发利用[J]. 资源开发与市场, 2000, 16(1): 29.
[3] 苏万楷, 李欲, 等. 木槿植物资源的利用价值及开发潜力[J]. 四川林业科技. 2005, 26(2): 80-83.
[4] 李朝阳, 杨朝霞. 木槿叶中营养成分测定[J]. 吉首大学学报: 自然科学版, 2002, 23(4): 95-96.
[5] 罗娟, 赵立刚, 江雯平. 蛋白质水解法制取谷氨酸的工业研究[J]. 应用化工, 2002, 12(6): 21-23.
[6] 许瑞波, 王明艳, 史继斌, 孙霞. 荠菜中混合氨基酸的提取工业研究[J]. 食品科技, 2004, 8: 15-18.
[7] GABOR SIMON, LASZOL HANAK, TIBOR SZANYS, et al. Ion-exchange parametric pumping: A cleaner
separation method for producing amino acids from waste of the leather industry [J]. Journal of Cleaner
Production, 1998, 6(3): 329-334.
[8] PAPPAS C, TARANTILIS P A, DALIANI I, et al. Comparison of classical and ultrasound-assisted isolation
procedures of cellulose from kenaf and eucalyptus [J]. Ultrasonics Sonochemistry, 2002, 9: 19-23.
[9] MARIA INES SOARES MELECCHI, VALERIA FLORES PERES, CLAUDIO DARIVA, et al. Optimization of
the sonication extraction method of Hibiscus tiliaceus L.flowers [J]. Ultrasonics Sonochemistry, 2006, 3: 242-250.
(下转第 56页)






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第 32卷

Determination of Trace Mercury by Hydride Generation
Atomic Absorption Spectrophotometry
after Cloud Point Extraction

SONG Ji-ying1, LI Jun-de2, ZHANG Li-xiang3, WANG Yan-li1
(1. Science College,Laiyang Agricultural College,Qingdao,Shandong 266109,China;
2. Hospital of Laiyang Agricultural College,Qingdao,Shandong 266109,China;
3. Department of Materials and Chemistry,Guilin University of Technology,Guilin,Guangxi 541004,China)

Abstract:The method for the determination of trace mercury in water samples by hydride
generation atomic absorption spectrophotometry after cloud point extraction was proposed. The
effects of pH, concentration of surfactant, and equilibrium time on cloud point extraction were
discussed. The enhancement factor of 20 and the detection limit of 0.039 µg/L were obtained for
mercury with relative standard deviation of 4.8% (n = 11).
Keywords : cloud point extraction , mercury , hydride generation atomic absorption
spectrophotometry


(上接第 45页)

The Extraction Technique of Mixed Amino Acids
from Hibiscus Syriacus L. Leaves

XIAO Jin, LIAO Lv, REN Feng-lian*
(School of Chemistry and Chemical Engineering,Central South University,Changsha 410083,China)

Abstract:Using hydrochloric acid and ethanol solution as extraction reagents,the mixed amino
acids in Hibiscus syriacus L.leaves were extracted through acid hydrolysis method and ultrasonic
extraction,respectively. The extraction conditions were optimized. The results show that the
optimum extraction conditions obtained are as follows: using acid hydrolysis method, the ratio of
liquid to solid of 25 1, hydrochloric acid of ∶ 6 mol/L, temperature of 100 , extraction time of 5 ℃
h and extraction of 3 times, the extraction rate can reach 16.76% and the yield of amino acids can
reach 8.9%; using ultrasonic extraction method, alcohol volume fraction of 80%, extraction time
of 30 min , extraction of 3 times, the extraction rate can reach 17.42%, and the yield of amino
acids can reach 8.93%.
Keywords:Hibiscus syriacus L.leaves,amino acid,extraction,ultrasonic