全 文 ：2014年第 2期
前言
生物碱具有重要生物活性， 在畜禽饲料中的
应用也非常广，如作为营养性添加剂，在动物机体
内用作甲基供体与蛋氨酸的功能类似， 在配合饲
料中添加甜菜碱替代一部分蛋氨酸可以取得相同
的饲养效果，而且较经济；甜菜碱作为水产动物诱
食剂，能增强动物对其它氨基酸的味觉反应，对促
进摄食、提高增重、改善饲料报酬、降低死亡率均
有效果；作为动物减肥剂，甜菜碱可以促进脂肪代
谢，抑制脂肪在肝脏中蓄积，减少腹脂和降低背膘
厚度，改善肉产品品质。
在大多数地区， 茄子根被人们视为垃圾随意
丢弃或焚烧，这样不但没有将资源的合理利用化，
而且对环境造成了污染。目前，对茄子根中生物碱
提取文献尚少。 茄子根中生物碱的提取对生产生
活有很重要的现实意义， 本文拟通过微波法提取
茄子根中生物碱的工艺条件研究， 以期为充分利
用茄子根的提取提供参考。
1 实验材料
1.1 原料和试剂
茄子根： 采摘于陕西省汉中市镇巴县山区县
山区；
无水乙醇 （西安三浦化学试剂有限公司）；氢
氧化钠(分析纯)百事化工公司。
1.2 主要仪器和设备
WF-2000 微波快速反应系统：上海屹尧分析
仪器有限公司；标准检验筛：浙江上虞市道墟张兴
纱筛厂；DGG-9140B 型电热恒温鼓风干燥箱：上
海森信实验仪器有限公司；FW-117 中草药粉碎
机： 天津泰斯特仪器有限公司； HH-2 型电热恒
温水浴锅： 北京科伟永兴仪器有限公司；GR-200
电子天平：北京赛多利斯公司；电热恒温水浴锅：
北京科伟兴汉有限公司；旋片式真空泵：上海沪冈
真空泵制造有限公司；低速离心机：北京京立离心
机有限公司等。
2 实验方法
1.2.1 工艺流程
茄子根→恒温干燥→粉碎过筛→微波辅助处
理→静置→抽滤→离心→取上清液调节 pH→
得到下层沉淀烘干
1.2.2 详细操作流程
将茄子根在 55℃下烘箱烘干， 用万能粉碎机
粉碎后，过 60 目筛后置于烘箱中备用，称量 3.0g
茄子根粉末置于 25mL 容量瓶， 按设定的固液比
加入一定体积分数的乙醇，静置浸泡一段时间，在
60℃的微波温度下， 按设定微波时间和微波功率
的条件下用微波快速反应系统进行处理。 处理完
毕后在恒温水浴锅 40℃静置 5min， 趁热抽滤两
次，收集滤液。 然后经减压蒸馏，加入 5mL水后在
转速为 3000r/min下进行离心 10min。 取上清液加
入 10%NaOH 溶液调 pH，再次在 2000 r/min 下离
饲料研究
正交优化微波辅助萃取茄子根中
总生物碱的工艺研究
钟姣姣 李万林 杨忆群
(陕西理工学院化学与环境科学学院 陕西汉中 723001)
摘 要：乙醇作为提取剂，以茄子根中总生物碱得率为指标，选择乙醇体积分数、微波功率、 微波时间、固
液比 4 个因素进行正交试验，得最佳工艺条件为：乙醇体积分数 80%，微波时间 4min，微波功率 300 W，
固液比 1:20(g/mL)，在微波温度 60℃下茄子根中总生物碱提取率可达 1.610%。
关键词：茄子根；正交试验；优化；提取；总生物碱
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心 8min，得到下层沉淀，沉淀在恒温箱里 50℃下
烘干得到产品，称重并计算提取率。然后分别在相
应的条件下微波辅助提取，并重复上述步骤。
1.3 单因素和正交试验
选取乙醇体积分数、微波功率、微波时间、固
液比进行单因素试验， 在单因素试验的基础上进
行正交试验设计， 最后根据正交试验结果得出茄
子根中总生物碱的最佳提取工艺条件。
2 结果与分析
2.1 乙醇体积分数对提取率的影响
准确称取 2.0g 茄子根粉末， 在微波时间为
3min、微波温度为 60℃、微波功率为 300W、固液
比为 1：20(g/ml) 、浸提时间为 3min、PH 为 6 条件
下， 选取乙醇体积分数分别为 50%、60%、70%、
80%、90%， 研究不同乙醇体积分数对茄子根中生
物碱提取率的影响，结果见图 1。
图 1 乙醇体积分数对提取率的影响
如图 1 可知，在乙醇体积分数为 50%~80%之
间， 茄子根中生物碱提取率随着乙醇体积分数的
升高而增大， 在乙醇体积分数为 80%时生物碱提
取率最高， 可能是因为茄子根中生物碱的极性更
接近体积分数为 80%的乙醇的极性； 随着乙醇体
积分数的进一步增大，生物碱提取率反而降低，可
能是由于一些杂质也溶于乙醇， 导致生物碱提取
率下降，故选择 80%的乙醇体积分数为宜。
2.2 微波时间对提取率的影响
准确称取 2.0g茄子根粉末， 在乙醇体积分数
80%、微波温度 60℃、微波功率 300W、固液比 1：
20(g/ml) 、浸提时间 120S、PH 为 6 条件下，选取微
波时间分别为 2min 、3min、4min、5min、6min，研究
不同微波时间对茄子根中生物碱提取功率的影
响，结果见图 2。
如图 2 可知，在微波时间为 2~4 min 范围内，
茄子根中生物碱提取率随微波时间的延长而增
大，4min 时提取率最大，4min 之后茄子根中生物
碱提取率反而下降。可能因为提取时间过短时，微
波反应产生的辐射能不足以改变细胞结构和细胞
膜的电位变化，提取时间过长，溶剂挥发加剧，提
取率降低，故选择 4 min为较佳微波时间。
图 2微波时间对提取率的影响
2.3 微波功率对提取率的影响
准确称取 2.0g茄子根粉末， 在乙醇体积分数
为 80%、微波时间为 4min 微波温度为 60℃、固液
比为 1：20(g/ml) 、浸提时间为 120S、PH 为 6 的条
件下， 选取微波功率分别为 100W、200W、300W、
400W、500W，研究不同微波功率对茄子根中生物
碱提取功率的影响，结果见图 3。
图 3 微波功率对提取率的影响
如图 3可知，300~500W内随着微波功率的增
大，生物碱提取率逐渐降低，在 300 W 时茄子根
中生物碱提取率最高。 100~300W 之间茄子根中
生物碱提取率随微波功率的增大而增大， 当微波
功率较小时，由于生物碱溶解不完全，微波功率增
大， 强大的内压及分子间的摩擦力使茄子根细胞
膜破裂生物碱溶解速度加快， 提取率增大；300~
500W 之间，提取率下降，可能由于微波功率过大
产生的局部过热现象使生物碱变性。 因此， 选择
300W为最佳微波功率。
2.4 固液比对提取率的影响
准确称取 2.0g茄子根粉末， 在乙醇体积分数
为 80%、微波时间为 4min、微波温度为 60℃、微波
功率为 300W、 浸提时间为 120S、pH 为 7 的条件
下，选取固液比分别为 1:5(g/mL)、1:10(g/mL)、1:15
饲料研究
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(g/mL)、1:20(g/mL)、1:25(g/mL)，研究不同固液比对
茄子根中生物碱提取率的影响，结果见图 4。
图 4 固液比对提取率的影响
如图 4 可知，随着固液比的增大，茄子根中生
物碱提取率也在增大， 因为此时单位质量茄子根
周围的乙醇含量增大，传质速率提高，提取率变大；
但当固液比大于 1:20(g/mL)后，生物碱的提取率趋
缓，这是由于茄子根中生物碱已基本浸出，再增大
固液比茄子根中生物碱提取率变化不大，反而提高
了生产成本，故液比控制在 1:20(g/mL)为宜。
3 正交试验设计
在单因素的基础上，选择乙醇体积分数(A)、微
波时间(B)、微波功率(C)、固液比(D)为影响因素，以
提取率为指标，选择 L9(34)进行正交实验，正交实
验设计及结果的直观分析见表 1。
由表 1 可得， 从茄子根中提取生物碱的最佳
组合是 A2B3C2D2，即乙醇体积分数 80%、微波时间
饲料研究
5min、微波功率 400W、固液比 1:20(g/mL)，在此条
件下做三次平行试验，得其平均提取率为 1.610%。
各因素对总生物碱提取率影响的大小顺序为：微波
功率>固液比>微波时间>乙醇体积分数。
4 结论
在单因素的基础上通过正交试验优化了提取
工艺，得最佳提取工艺条件为：乙醇体积分数 65%，
微波时间 5min， 微波功率 400W， 固液比 1:30(g/
mL)，在此条件下，茄子根生物碱提取率达 1.610%。
各因素对茄子根生物碱提取率的影响次序为：微波
功率>微波时间>固液比>乙醇体积分数。
微波提取茄子根中生物碱具有时间短， 提取
率高等优点， 本文研究结果可为茄子根的研究开
发提供依据。
参考文献（略）
表 1 正交实验设计及结果的直观分析
实验
A
乙醇体积分数(%)
B
微波时间(min)
C
微波功率(W)
D
固液比(g/mL)
提取率(%)
实验 1 1(70) 1(3) 1(100) 1(1:15) 0.5601
实验 2 1 2(4) 2(200) 2(1:20) 1.5942
实验 3 1 3(5) 3(300) 3(1:25) 1.4154
实验 4 2(80) 1 2 3 1.5338
实验 5 2 2 3 1 1.2273
实验 6 2 3 1 2 1.4816
实验 7 3(90) 1 3 2 1.3265
实验 8 3 2 1 3 1.2679
实验 9 3 3 2 1 1.4650
均值 1 1.190 1.140 1.103 1.084
均值 2 1.414 1.363 1.531 1.467
均值 3 1.353 1.454 1.323 1.406
极差 0.224 0.314 0.428 0.383
最佳组合 A2B3C2D2
40