全 文 :现代食品科技 Modern Food Science and Technology 2009, Vol.25, No.8
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藤茶中二氢杨梅素的提取工艺研究
熊璞 1,姚茂君 2,肖凯军 1
(1.华南理工大学轻工与食品学院,广东 广州 510641)(2.吉首大学化学化工学院,湖南 吉首 416000)
摘要:本文采用热水提取法来获得藤茶中的二氢杨梅素,并通过液相色谱法测定其含量,对比研究一次提取和二级提取,并通
过正交试验对二级提取工艺条件进行了优化。结果表明二级提取最佳条件为:提取温度为 95 ℃,提取时间为 60 min,料液比为 1:25,
pH 为 8。此条件下二氢杨梅素提取率为 30.81%。
关键词:藤茶;二氢杨梅素;液相色谱;提取工艺
中图分类号:TS201.1;文献标识码:B;文章篇号:1673-9078(2009)08-0907-05
Extraction of Dihydromyricetin from Ampelopsis
XIONG Pu1, YAO Mao-jun2, XIAO Kai-jun1
(1.College of Light Industry and Food Sciences, South China University of Technology, Guangzhou 510641)
(2.College of Chemistry and Chemical Engineering, Jishou University, Jishou 416000, China)
Abstract: Dihydromyricetin was extracted from ampelopsis by hot-water extraction method and determined by HPLC. A compared study
was made between the conventional extraction and secondary extraction of dihydromyricetin. The secondary extraction was optimized by
orthogonal test and the best extraction temperature, extraction time, the ratio of solid-liquid and pH value were 95℃, 60min, 1:25 and 8,
respectively. Under these conditions, the extraction yield of dihydromyricetin was 30.81%.
Keywords: ampelopsis grossedentata; dihydromyricetin; HPLC; aqueous extraction
藤茶属葡萄科,蛇葡萄属,学名为显齿蛇葡萄
(Ampelopsis grossedentata),味甘、淡,性凉,具有清
热解毒、祛风湿、强筋骨、消炎、镇痛等功效。民间
将其幼嫩茎叶制成保健茶,用于治疗感冒发热、咽喉
肿痛、黄疸型肝炎、疱疖等症已有数百年的历史[1],
是一种典型的药食两用植物。藤茶主要有效成分为黄
酮类化合物,并以二氢杨梅素(Dihydromyricetin,简称
DMY)含量最高。研究表明,藤茶中总黄酮含量为
43.4%~44.0%(质量分数 ),二氢杨梅素含量高达
37.4%~40%[2~3],但与地理、气候环境等因素有关。
近年来,国内外已有部分学者开展了从植物中提
取二氢杨梅素的研究[4],通常是以有机溶剂为提取剂,
如醋酸乙酯、正丁醇、乙醇等。这种方法提取成本高,
回收溶剂的能耗高,还存在费时、提取率低、重现性
差等不足之处。而且所用溶剂通常有毒,不安全,易
对环境和操作人员造成危害。超临界萃取二氢杨梅素
虽具有节省试剂,无污染等优点, 但回收率较差,为
收稿日期:2009-01-13
基金项目:2007国家863计划重点项目(2007AA100405);2007年粤港关键
领域重点突破项目(2007Z1-E6011)。
作者简介:熊璞(1987-)男,硕士生.研究方向: 天然产物分离和食品工程.
通讯作者:肖凯军教授
了获得超临界条件,设备一次性投资较大,运行成本
高[5~7]。此外,还有大孔树脂吸附法、微波萃取法、逆
流法、乙醇辅助法[8]及超声波辅助溶剂提取法[9]。本课
题组通过对二氢杨梅素理化性质研究发现,二氢杨梅
素是极性化合物,在热水和冷水中的溶解度差别很大,
因此可用热水作为提取剂。本研究以藤茶为原料,热
水为提取剂,采用适量热水梯度提取,节约了用水量
和能源,探索出一条适宜于中小型企业生产二氢杨梅
素的工艺,为今后开发利用二氢杨梅素类新产品提供
理论参考。
1 实验部分
1.1 实验材料
1.1.1 实验仪器
JFSD-70 型实验室粉碎磨(上海嘉定粮油检测仪
器厂);HH-S 型数显恒温水浴锅(郑州长城科工贸有限
公司);RE52A 旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂);
2010HAT 高效液相色谱仪(日本岛津);检测器:紫外;
色谱柱:Hypersil300AC18柱;20 目筛;真空泵;索氏
提取器。
1.1.2 实验原料与试剂
藤茶干燥茎叶:经索氏提取法提取测定二氢杨梅
DOI:10.13982/j.mfst.1673-9078.2009.08.006
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素含量为 33.18%,二氢杨梅素对照品(纯度≥98%)(以
上原料由湖南保靖县秦简茶科技有限公司提供);95%
食用酒精(湖南酒鬼酒股份有限公司提供);石油醚、
无水乙醇、无水甲醇(分析纯);水为蒸馏水。
1.2 实验方法
1.2.1 索氏提取法提取测定二氢杨梅素含量
精确称取粉碎后并过20目筛的干燥藤茶粉末5g,
置索氏提取器中,用石油醚适量加热回流2h,脱脂后
的样品,用无水乙醇于80℃加热回流,提取6h,得醇
提取液,趁热过滤,滤液水浴蒸除部分乙醇,浓缩液
移至干燥皿,干燥至恒重,得提取物。平行做5次,
取平均值。测定原料中二氢杨梅素含量为 33.18%。
1.2.2 一次提取法
称取一定量粉碎后并过 20 目筛的藤茶粉末于锥
形瓶中,加入一定量的热水溶解,置于恒温水浴锅中
浸提,一段时间后,趁热抽滤,待冷却至室温置于冰
箱中静置,析出白色晶体,过滤,得到滤渣(二氢杨
梅素在高温时溶解度很大,低温时溶解度很低,结晶
析出),干燥至恒重,得粗提取物。
1.2.3 二级提取法
称取一定量粉碎后并过 20 目筛的藤茶粉末于锥
形瓶中,加入一定量的热水溶解,在恒温水浴锅中浸
提后,趁热抽滤;滤渣加等量的热水,在相同条件下
浸提一段时间,趁热抽滤;滤渣加少量热水清洗后再
过滤,合并滤液,可得到浸提液。冷却静置后,过滤,
得到滤渣,干燥至恒重,得粗提取物[10~11]。其中,总
用水量和提取时间与一次提取法相同。
取由以上方法制备的二氢杨梅素干燥粗提取物
按 1:20 的比例添加蒸馏水,加热使粗提取物充分溶
解,趁热抽滤,滤液置于 4℃冰箱中静置 24h,有大
量白色晶体析出,过滤,干燥滤渣,滤渣即为本试验
中所用的初步纯化的二氢杨梅素。用 HPLC 法测定其
中二氢杨梅素含量。
1.3 测定方法
1.3.1 提取率计算方法
二氢杨梅素提取率(%)=
×干燥后提取物质量 二氢杨梅素纯度
藤茶粉末质量
×100%
二氢杨梅素的纯度采用外标一点法[12]进行测定。
1.3.2 高效液相色谱测定二氢杨梅素含量
1.3.2.1 色谱条件
色谱柱:Hypersil300AC18柱;检测波长:UV-294
nm;流动相:甲醇-水(体积比 24:76);流速:1.0
mL/min;进样量:10 µL;柱温:25℃[13~14]。
1.3.2.2 标准溶液的配制及测定
精密称取已知含量的二氢杨梅素对照品10 mg(准
确至 0.01 mg)于 50 mL 烧杯中,搅拌溶解,用无水甲
醇定容至 100 mL 容量瓶中,充分摇匀,用 0.45 μm 滤
膜过滤备用。
按 1.3.2.1 的色谱条件,对标准品溶液进行测定。
二氢杨梅素标准品的 HPLC 色谱见图 1,该条件下,
二氢杨梅素的保留时间为 5.180 min。
1.3.2.3 样品溶液的配制及测定
精密称取初步纯化得到的样品 10 mg,用无水甲
醇在 50 mL 烧杯中搅拌溶解,定容至 100 mL 容量瓶
中,充分摇匀,经 0.45 μm 滤膜过滤备用。
按 1.3.2.1 中的色谱条件,采用外标一点法对样品
溶液进行测定。
图1 二氢杨梅素标准品的HPLC图
Fig.1 HPLC chromatogram of standard Dihydromyricetin
solution
2 结果与讨论
2.1 影响二氢杨梅素提取率的单因素试验
2.1.1 提取温度对二氢杨梅素提取率的影响
称取10份50 g粉碎并过20目筛的藤茶粉末于10
个相同锥形瓶中,在料液比为 1:20,提取时间为 60
min,pH 为 7 的条件下,提取温度分别为 60 ℃、70℃、
80℃、90℃、100℃,对一次提取法和二级提取法作比
较,试验结果见表 1。
表1 温度对二氢杨梅素提取率的影响
Table 1 Effect of temperature on extraction rate
温度/℃ 60 70 80 90 100
一次提取法(%) 4.89 8.92 14.16 18.03 20.88
二级提取法(%) 7.24 14.74 22.64 28.23 30.01
由表 1 可知,二氢杨梅素的提取率随着温度的提
高而增大。当温度低于 70℃时,提取率非常低。分两
级提取的提取率明显高于一次提取的提取率,这表明
多次提取的效果较好,而且在提取温度为 90 ℃以上
时,二级法提取率比一次提取法约高 10%。二氢杨梅
素在热水中的溶解度较高,但提取温度不能超过 100
℃,一方面受实验条件限制,另一方面在 100 ℃以上
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提取时,其他黄酮类会被提取出来,影响测定结果[15]。
考虑到工厂生产成本,选取 80~100 ℃之间为正交试
验的水平范围。
2.1.2 提取时间对二氢杨梅素提取率的影响
称取10份50 g粉碎并过20目筛的藤茶粉末于10
个相同锥形瓶中,在提取温度为 90 ℃,料水比为 1:20,
pH 为 7 的条件下,提取时间分别为 30 min、45 min、
60 min、75 min、90min,对一次提取法和二级提取法
作比较,试验结果见表 2。
表2 提取时间对二氢杨梅素提取率的影响
Table 2 Effect of extraction time on extraction rate
时间(min) 30 45 60 75 90
一次提取法(%) 6.35 12.67 18.15 18.26 18.39
二级提取法(%) 14.78 21.61 28.04 27.77 27.66
由表 2 知,提取时间少于 60 min 时随着提取时间
的延长,原料中二氢杨梅素的提取率会增大,当时间
达到 60 min 以后,提取率增加不明显。可以推断,当
提取时间达到 60 min 时,溶液体系中原料细胞内外二
氢杨梅素的浓度将达到平衡。此时再延长提取时间,
只会有助于其它杂质的溶出。在提取温度、料液比以
及 pH 值相同条件下,二级法的提取效果明显比一次
提取法好,提取时间为 60 min 时,提取率约高 10%。
试验还发现,二级提取法提取时,提取时间若过长,
提取液的黏度会变大,形成一种胶体状溶液,难以过
滤,所得沉淀物细小,难以自然沉降和分离,操作过
程中损失严重,从而导致实际收率下降。因此,不必
无限制地延长提取时间;从节能角度考虑提取时间为
60 min 较好。故选取 30~90 min 为正交试验水平范围。
2.1.3 料液比对二氢杨梅素提取率的影响
称取10份50 g粉碎并过20目筛的藤茶粉末于10
个相同锥形瓶中,在提取温度为 90 ℃,提取时间为 60
min,pH 7 的条件下,料液比分别为 1:10、1:15、1:20、
1:25、1:30,对一次提取法和二级提取法作比较,试
验结果见表 3。
表3 料液比对二氢杨梅素提取率的影响
Table 3 Effect of ratio of material and liquid on extraction rate
料液比 1:10 1:15 1:20 1:25 1:30
一次提取法/% 7.87 13.74 17.86 18.35 18.80
二级提取法/% 14.17 22.30 25.22 27.84 28.08
由表 3 可知,随着料液比的提高,原料中二氢杨
梅素的提取率不断增加,当料液比达到 1:25 时,提取
率增加不明显。可见,在此条件下,原料中的二氢杨
梅素溶出比较完全,没有必要继续增大料液比。二级
法提取比一次提取的提取率要高,料液比为 1:25 时,
约高 10%。试验还发现,当料液比太低,如 1:10 时,
由于溶液黏度太高而不利于二级提取。二氢杨梅素在
原料中的含量随原料来源、品质和储存时间的不同而
有很大差异,故在实际生产中,要根据实际,先做小
试以找到最佳的料液比。所以,选取 1:15~1:30 为正
交试验的水平范围。
2.1.4 溶液 pH 值对二氢杨梅素提取率的影响
称取 10 份 50g 粉碎并过 20 目筛的藤茶粉末于 10
个相同锥形瓶中,在提取温度 90℃,提取时间为
60min,料液比为 1:25,pH 值分别为 5、6、7、8、9
的条件下,对一次提取法和二级提取法作比较,试验
结果见表 4。由表 4 可知,在 pH 值为 5~9 的范围内,
pH 值的变化对二氢杨梅素的提取率影响并不显著。在
弱酸性和弱碱性条件下,二氢杨梅素的提取率略高于
中性条件,而弱碱性条件下的提取率比弱酸性条件下
的提取率高 1%左右。二氢杨梅素的等电点在 5.0 左右
[7],所以在弱碱性条件下更有利于二氢杨梅素的提取。
但碱性不可太强,因为二氢杨梅素在强碱性条件下会
发生开环反应。在酸性条件下,原料的细胞壁更容易
软化,也有利于二氢杨梅素的溶出。综合考虑本次实
验,调节 pH 值为 8 左右比较好,二级提取效果更好。
表4 pH值对二氢杨梅素提取率的影响
Table 4 Effect of pH on extraction rate
pH 值 5 6 7 8 9
一次提取法/% 20.53 20.45 20.31 21.28 21.55
二级提取法/% 29.06 28.88 28.79 29.87 30.01
2.2 提取级数对二氢杨梅素提取率的影响
在单因素试验的基础上,选取提取温度为 90℃,
料液比为 1:25,pH 值为 8 的条件下提取 60min,考察
提取级数对原料中二氢杨梅素提取率的影响。试验结
果如图 2 所示:
图2 提取级数对二氢杨梅素提取率的影响
Fig.2 Effect of extraction series on extraction rate
从图 2 中可以看出,二级提取法的提取率显著高
于一次提取的提取率,在二级提取以后,再增加提取
级数,提取率趋于平稳状态。原因可能是二氢杨梅素
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的提取已达到饱和,而增加提取级数,提取效果变化
很小,无实际意义,而且还加大了工艺的工作量。因
此,本试验采用的二级提取法比较得当。
2.3 二氢杨梅素提取的正交试验
根据单因素试验结果,选择提取温度、提取时间、
料液比作为试验因素进行考察,各取 3 个水平,进行
L9(3
3)正交试验。正交试验因素水平表及试验结果分别
见表 5、表 6。
表5 正交试验因素水平表
Table 5 Level of orthogonal experiments
水平 A(提取温度/ )℃ B(提取时间/min) C(料液比)
1 85 30 1:15
2 90 60 1:20
3 95 90 1:25
表6 正交试验结果
Table 6 The results of orthogonal experiments
编号 A B C 提取率/%
1 1 1 1 14.04
2 1 2 2 15.79
3 1 3 3 17.59
4 2 1 3 26.85
5 2 2 1 25.13
6 2 3 2 26.98
7 3 1 2 27.08
8 3 2 1 30.22
9 3 3 3 25.99
k1 15.81 22.66 23.13
k2 26.32 23.71 23.28
k3 27.76 23.52 23.48
R 11.95 1.05 0.35
正交试验结果表明,各因素对原料中二氢杨梅素
提取效果的影响大小顺序为:A>B>C,即提取温度对
二氢杨梅素的提取率影响最大,提取时间影响次之,
料液比影响较小。综合试验结果得出二氢杨梅素的最
佳提取条件为:A3B2C3,即提取温度为 95℃,提取时
间为 60min,料液比为 1:25。在此最佳参数组合条件
下,二氢杨梅素提取率最高。重做试验 8 和正交最佳
提取条件试验,其结果如表 7 所示。
表7 最佳工艺条件验证试验表
Table 7 The validate test of the optimum condition
因素
提取温
度/℃
提取时间
/min
料液比 pH 值
提取率
/%
试验 8 95 60 1:15 8 30.14
最佳提取条件 95 60 1:25 8 30.81
从表 7 可知,在最佳提取条件下的提取率为
30.81%,高于试验 8 的结果,结果合理。
3 结论
采用热水提取法,考察了提取级数为二级提取。
并对比研究了一次提取和二级提取对藤茶中二氢杨梅
素提取率的影响,并通过三因素三水平的正交试验设
计来探寻热水二级提取的最优工艺,得出最佳工艺参
数:提取温度为 95℃,提取时间为 60min,料液比为
1:25,pH 值为 8。此条件下,二氢杨梅素的提取率为
30.81%。本试验探索的工艺条件具有节约能源,提高
收率并且生产成本比较低等特点,适宜于企业生产。
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