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鸢尾根黄酮提取工艺优化的研究



全 文 :鸢尾根(IristectorumMaxim)是鸢尾科鸢尾属的多
年生草本植物的根,生长在开阔的山坡草地[1],主产于安
徽、江苏、湖北、贵州等地。其含有黄酮类化合物和挥发
油等功效物质[2],可用于清热解毒、消痰利咽、咽喉肿痛、
痰咳气喘[3]。鸢尾根晒干后可散发出令人愉悦的类似紫
罗兰的香味,因此被用于很多香水中;同时鸢尾根中的
黄酮类物质在裂解过程中会产生致香成分,大大增强其
在焦甜香类产品中的应用[4]。查阅相关文献,以鸢尾根为
原料进行鸢尾根黄酮提取分离的文献报道很少,为此,
本文拟进行鸢尾根黄酮的提取工艺研究,以期为后续工
业化生产提供科学依据。
1 实验部分
1.1 材料与设备
鸢尾根,购于亳州药材市场;黄酮标准品:芦丁(中
国食品药品检定研究院);乙醇,食品级;亚硝酸钠、硝酸
铝、氢氧化钠等试剂均为分析纯。
UV1600紫外-可见分光光度计,上海菁华。
1.2 材料的处理方法
鸢尾根干燥后用中药粉碎机粉碎,过80目筛,混合
均匀备用。
1.3 鸢尾总黄酮含量的测定
1.3.1 测定波长的选择与标准曲线的绘制[5]
精密量取芦丁对照品 3.2mg 用 70%乙醇定容于
100mL容量瓶中。精密量取芦丁对照品溶液0.00mL、
1.00mL、2.00mL、3.00mL、4.00mL、5.00mL、6.00mL 分别置
于25mL容量瓶中,各加入体积分数 70%乙醇 6mL和
5%亚硝酸钠溶液1.00mL,摇匀,放置6min再加入10%
硝酸铝溶液1.00mL,摇匀,放置6min;然后再加入4%氢
氧化钠溶液10.00mL,用蒸馏水稀释至刻度,摇匀,放置
15min。以第一支试管溶液为空白,用10mm比色皿,在
200nm~600nm扫描,以确定最大吸收波长,然后在此波
长下测定不同浓度的芦丁吸光度。以样品浓度X为横坐
标,吸光度Y为纵坐标绘制标准曲线,得线性回归方程
为:Y=0.0099X+0.0094,R2=.9995。
1.3.2 提取液和提取物中总黄酮含量的测定
取1mL提取后的试液按 1.3.1 的方法测定样品的
吸光度Y,然后根据线性回归方程计算出总黄酮含量。
1.4 实验设计
1.4.1 单因素实验
影响鸢尾根中总黄酮浸取效果的因素有溶剂浓度、
料液比、浸取时间、温度、次数、pH值等,分别对其进行
单因素试验,以确定各因素的影响效果及适宜范围。
1.4.2 正交试验
根据单因素试验结果,选择影响突出的因素水平进
行正交试验,并对结果进行分析。
2 结果与讨论
2.1 单因素试验
2.1.1 溶剂浓度对提取效果的影响 (图 1)
用不同浓度的乙醇水溶液对鸢尾根进行提取,可以
发现,随着乙醇浓度的增加,提取液颜色由褐色逐渐变
鸢尾根黄酮提取工艺优化的研究
任少伟 2,宁 敏 1,徐迎波 1,王程辉 1,徐志强 1,胡永华 1,董秀丽 2,张文成 2
(1.烟草化学安徽省重点实验室(安徽中烟工业有限责任公司),安徽合肥 230088;
2.合肥工业大学农产品生物化工教育部工程研究中心,安徽合肥 230009)
摘要:以鸢尾根为原料,采用食用级乙醇水为溶剂,通过单因素和正交试验法,优选出鸢尾黄酮的最佳提取工艺参数。结果表明:在温度
为80℃、pH值为7的条件下,用10(v:m)倍于鸢尾根的70%乙醇,提取2h/次、2次,鸢尾黄酮提取效果最好,得率在5%以上,提取物中
黄酮含量大于15%。
关键词:鸢尾根;黄酮;提取工艺
doi:10.3969/j.issn.1008-553X.2015.01.008
中图分类号:TQ654+.2 文献标识码:A 文章编号:1008-553X(2015)01-0036-04
收稿日期:2014-09-09
基金项目:烟草化学安徽省重点实验室2013年开放课题基金项目“鸢尾根黄酮的靶向分离及其在焦甜香品类中的应用研究”(项目编号:0920140109016)
作者简介:任少伟(1988-),男,在读研究生,研究方向:农产品超级加工;通讯联系人:张文成(1973-),男,博士,教授,从事农产品超级加工新技术、新方
法研究工作,15665516373,0551-62902862,zwc1012@163.com。
安 徽 化 工
ANHUI CHEMICAL INDUSTRY
第 41卷,第 1期
2015年 2月
Vol.41,No.1
Feb.201536
(80℃,固液比 1∶10,乙醇浓度 70%,pH=7,提取 2 次)
图5 提取时间对提取效果的影响
为黄褐色。当乙醇浓度低于50%时,杂质含量高,浓缩、
分离有困难。结果表明:乙醇浓度在60%~80%时提取
效果较好,提取率和浸膏黄酮含量都较高。如对黄酮含
量要求更高,可选择95%的乙醇。
2.1.2 料液比对提取效果的影响(图 2)
以溶剂可以浸没鸢尾根为最低标准,选择水平进行
试验。结果表明:随着料液比的增加,提取率也随之提
高,当料液比为1∶10时,浸膏总黄酮含量达到最高。随
着料液比的增加,浸膏总黄酮含量略降,为此料液比选
择在1∶8~1∶12为宜。
2.1.3 提取温度对提取效果的影响(图 3)
由图 3 可知,在一定范围内,温度越高,浸取率越
高,浸膏黄酮含量越大。这是因为鸢尾根黄酮在乙醇中
的溶解度随着温度的升高而增大,浸取液的黄酮浓度增
高,同时由于粘度减少,扩散系数增加,促使提取速度加
快,浸取率提高。当温度过高时,某些活性成份可能遭到
破坏,杂质溶出增多且操作成本增加。综上所述,提取温
度选择在70~90℃为宜。
2.1.4 溶剂 pH对提取效果的影响 (图 4)
由图4可知,鸢尾黄酮在酸性条件下有利于提取,
当pH=6时黄酮提取率最大,但当pH值过高时,强碱加
热会破坏黄酮类化合物母核,致使浸取率和浸取物黄酮
含量降低,故pH值以5~7为宜。
2.1.5 提取时间对提取效果的影响(图 5)
随着提取时间的增加,提取率增加,由图5发现,在
2h之后,提取时间的长短对提取率影响不大,可能原因
是鸢尾根已粗略打细,在2h后鸢尾根细胞内外浓度已
(80℃,固液比 1∶10,pH=7,提取 2 次,2h/次)
图1 浓度对提取效果的影响
(80℃,乙醇浓度 70%,pH=7,提取 2 次,2h/次)
图2 固液比对提取效果的影响
(乙醇浓度 70%,固液比 1∶10,pH=7,提取 2 次,2h/次)
图3 温度对提取效果的影响
(80℃,固液比 1∶10,乙醇浓度 70%,提取 2 次,2h/次)
图4 pH对提取效果的影响
任少伟,等:鸢尾根黄酮提取工艺优化的研究 37
试验号/因素
乙醇浓度(%)
A
料液比
B
提取温度(℃)
C
溶剂pH
D
黄酮提取率
(%)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
K1
K2
K3
极差
60
60
60
70
70
70
80
80
80
4.413
4.990
4.340
0.650
1∶8
1∶10
1∶12
1∶8
1∶10
1∶12
1∶8
1∶10
1∶12
4.500
4.623
4.620
0.123
70
80
90
80
90
70
90
70
80
4.473
4.667
4.603
0.194
5
6
7
7
5
6
6
7
5
4.547
4.530
4.667
0.137
4.19
4.49
4.52
5.08
5.02
4.87
4.72
4.36
4.43
表2 正交试验结果
达到饱和,所以从省时、省力、省财的角度考虑,选择提
取时间2h为佳。
2.2 正交试验
根据单因素试验结果,选择乙醇浓度、料液比、提取
温度、pH为影响因素,以黄酮提取率为指标,L9(34)正交
优化提取工艺,考查综合因素对黄酮提取效果的影响,
确定最佳的鸢尾根黄酮提取工艺参数。试验水平见表
1,试验方案与结果见表2。
料液比 提取温度 溶剂pH
1∶8
1∶10
1∶12
70℃
80℃
90℃
5
6
7
水平
因素
乙醇浓度
1
2
3
60%
70%
80%
表1 正交试验因素水平表
对正交试验结果进行方差分析,结果如表3所示,
可以看出四因素对鸢尾根中粗黄酮提取率影响大小:A
(乙醇浓度)>C(提取温度)>D(pH)>B(料液比),其中乙
醇浓度为显著条件。
从表 2 可知,通过直观分析得到的最优组合是
A2B1C2D3,而通过极差分析最优组合是A2B2C2D3,二者存
在差异,需要进一步验证。
因素 偏差平方和 自由度 F比 F临界值 显著性
A
B
C
D
误差
0.760
0.030
0.058
0.033
0.88
2
2
2
2
8
3.451
0.136
0.263
0.150
3.110
3.110
3.110
3.110
*
表3 方差分析结果
表4 验证试验方案与结果
试验号 试验组合方案 黄酮提取率(%)
10
11
A2B1C2D3
A2B2C2D3
4.98
5.02
验证试验结果如表4所示,A2B2C2D3方案的粗黄酮
提取率略大于A2B1C2D3方案,表明在温度80℃、pH值
为7的情况下,用10倍于鸢尾根量的浓度为70%乙醇
溶液,浸提2次,每次2h,鸢尾根黄酮提取效果最好。
3 结论
通过单因素试验和四因素三水平正交试验,对鸢尾
根黄酮的提取工艺进行了优化研究。实验结果表明,在
温度80℃、pH值为7的条件下,用10倍于鸢尾根量的
浓度为70%的乙醇,提取2h/次,提取2次,鸢尾根黄酮
浸取效果最好,浸取率在5%以上,浸出物黄酮含量大于
15%。该工艺操作安全、简单、可靠,较适于鸢尾根黄酮
提取物的工业化制备。
参 考 文 献
[1]中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物志第16卷(第一
分册)[M].北京:科学出版社,1985:161.
总第 193期 2015年第 1期(第 41卷) 安 徽 化 工
(下转第 41页)
38
OxfordSciencePublications,Oxford,1998.
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Synthesis of Nicomethanol Coumarin-3-carboxylate
LI Xiang-hua,WU Ya-xian,HE Li-qin
(AnhuiUniversityofChineseMedicine,Hefei230031,China)
Abstract: Objective: To search for effective antiatherogenic agent,Nicomethanol coumarin-3-carboxylate was synthesized.
Methods: Salicylide reacted with diethyl malonate under piperidine catalysis,then coumarin-3-carboxylic acid was gained
through hydrolysis and acidification. The target compound was obtained by coupling coumarin-3-carboxylic acid with
nicotinyl alcohol in the presence of dehydration agents. Results and Conclusion: Nicomethanol coumarin-3-carboxylate was
synthesized.ThechemicalstructureofthetargetcompoundwasconfirmedbyIR,MS,and1H-NMRspectra.
Key words: coumarin-3-carboxylicacid;nicotinylalcohol;synthesis
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Optimum Technology of Extracting Flavonoids from Orris root
REN Shao-wei2,NING Min1,XU Ying-bo1,WANG Cheng-hui1,XU Zhi-qiang1,HU Yong-hua1,
DONG Xiu-li2,ZHANG Wen-cheng2
(1.AnhuiKeyLaboratoryofTobaccoChemistry(ChinaTobaccoAnhuiIndustrialCO.,LTD),Hefei230088,China;
2.EngineeringResearchCenterofBio-processfromMinistryofEducation,HefeiUniversityofTechnology,Hefei230009,China)
Abstract:The optimum extracting technology of flavonoids fromOrris rootwas investigated by using the factorial and
orthogonal design. The results proved that the optimum technological parameters are temperature of 80℃, H of 7,70%
ethanoltoOrrisrootweigh of10∶1(v:m),extracttimeof2hoursandextracting2times.Theflavonoidsyieldwasabove5%
andtheflavonoidcontentofextractwasabove15%.
Key words:Orrisroot;flavonoids;extractingtechnology
Synthesis of Undecanal by Selective Oxidation of Undecanol
CHEN Wen-kang
(HuaianWanbangAromaticChemicalsIndustryCo.,Ltd.,Huaian223300,China)
Abstract: Highboilingaliphaticalcoholoxidizedintoaldehyde,connectedbystrongelectrophilicaldehydegroup (X),then
H+withX-eliminate.Thissynthesisusesdimethylsulfoxide(DMSO)withactivator,aliphaticalcoholoxidizedintoaldehyde,
conversionrateashighas96.7%.
Key words:undecanol;ethanedioylchloride;dichloromethane;undecanal
陈文抗:十一醇选择性氧化合成十一醛的研究
(上接第 35页)
(上接第 38页)
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