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微波辅助法在山核桃果壳黄酮类物质提取中的应用

更新时间:2016-07-05

山核桃广泛种植于安徽省和浙江省的广大地区,但是其果壳的综合利用不足。据报道,山核桃果壳中的有效成分有氨基酸、多糖、皂苷、黄酮、强心苷、挥发油、生物碱类组分[1]。其中山核桃果壳黄酮被报道有抗氧化,抗衰老,降低氧自由基对机体损害的作用。微波辅助提取(MAE)最早利用家用微波炉对样品进行提取,提取效率比常规方法有显著的提高[2]。与其他常用于黄酮提取的方法相比,微波辅助提取法具有质量高、产量大、对萃取物具有高选择性,节省提取时间,溶剂用量少等诸多优点[3]。本文采用微波辅助法,通过一系列单因素实验与正交实验对山核桃果壳中的黄酮进行提取,确定最适提取条件。

业务专项审计,是我国商业银行内部审计的重点内容,开展的频率最高,其他方面的审计类似对高管的业绩评价则重视程度不足,相应的开展层次也不深。但尽管业务专项审计在我国商业银行的内部审计中已经算是经验较为丰富,但对其检查的程度也并不深入,大多数停留在合规性的层次上,偶尔也会稍微延展到新建非现场数据模型、开展飞行突检、实施整体接管式检查等层面。但是审计手段上的革新对于审计结果的价值并没有根本性提升,自然也就得不到管理者的重视。

1 仪器与实验材料

1.1 实验仪器

752型紫外可见光分光光度计(上海光谱分析仪器厂),UV-1600PC紫外扫描可见分光光度计(上海翱艺有限公司)、布氏漏斗、循环水式真空泵(上海科升仪器有限公司),旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂),EP高速离心机,真空冷冻干燥机(上海精科仪器公司),家用微波炉(格兰仕)。

1.2 实验试剂

氢氧化钠,氯化铝,甲醇,乙醇等均为分析纯;芦丁标准品(购于中国药品制品检定所,纯度>98%)。

1.3 实验材料

山核桃果壳购于安徽省宁国县万家乡林农家中,洗涮干净果壳表面尘土,于60 ℃烘箱中烘干至恒重,用万能粉碎机粉碎后,过100目筛后放入真空干燥器中备用。

2 实验方法

2.1 实验技术路线

将适量用品和提取溶液混合后,用磁力搅拌器充分混匀→预浸提一定时间,让提取溶液充分渗入到样品缝隙中→在一定微波作用时间与功率选择条件下萃取黄酮→高速离心机分离→提取液稀释至一定体积→测定其中的黄酮含量。

2.2 预实验

微波作用时间。分别在微波加热时间为1、2、3、4、5、6 min下进行处理,控制预浸提时间为2 h,料液比为1∶40,微波功率为396 W,进行平行试验。

2.3 微波作用下乙醇的温度曲线

由图7的趋势可以看出,当预浸提时间为0.5-2 h时,黄酮浸出含量随预浸提时间的增加而增加,当预浸提时间超出2 h时,黄酮得率增加并不明显,延长预浸提时间意义不大。为节约时间,提高效率,当微波功率为396 W,微波处理时间为3 min,料液比为1∶40时,可以选择预浸提时间为2 h。

图1 乙醇溶液核心温度与微波功率的关系

正交实验结果见表2。

2.4 芦丁吸收曲线的最适吸收峰的确立

采用扫描型紫外可见分光计UV-1600PC进行波长扫描:用万分之一电子天平精确称取芦丁标准品10.0 mg于烧杯中,加70%乙醇溶解,转移至50 mL的容量瓶中,用70%乙醇进行稀释,定容至容量瓶刻度,所得溶液即为0.2 mg/mL对照品溶液。精密称取无水氯化铝1.34 g,随后转移至100 mL容量瓶中,用70%乙醇稀释定容至刻度,所得溶液即为0.1 mol/mL显色试剂。查阅文献选用1 mL 对照品溶液加入0.5 mL 0.1 mol/L氯化铝为最佳显色条件。取两只试管,分别加入1 mL芦丁对照品溶液、0.5 mL 0.1mol/L氯化铝溶液、8.5 mL 70%乙醇和0 mL芦丁对照品溶液、0.5 mL 0.1 mol/L氯化铝溶液、9.5 mL 70%乙醇,摇匀后水浴锅设定30 ℃显色15 min[4]。用UV-1600PC型紫外可见分光光度计进行波长扫描确认芦丁的最佳吸收峰。波长扫描范围为200.0-700.0 nm,波长间隔选择0.5 nm,选用石英比色皿(见图2)。

图2 芦丁-乙醇吸光度扫描图

由图2可以看出,芦丁-乙醇溶液的波长扫描有三个波峰,在416 nm处有特异吸收峰。当加入AlCl3充分显色后,芦丁吸收峰从359 nm红移至416 nm,且吸光度有所增加[5]

2.5 芦丁含量的标准曲线建立

从芦丁对照品溶液中精密移取0.0,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5 mL 溶液,加入1 mL 0.1 mol/L 的AlCl3 溶液,70%乙醇定容至25 mL。摇匀,充分显色15 min,在416 nm处测定光吸收值。以空白溶液为对照,制作标准曲线(见图3)。

图3 芦丁含量标准曲线图

2.6 提取液中黄酮含量的测定

用千分之一分析天平精确称取0.500 g磨碎的核桃外果皮粉末于50 mL锥形瓶中,加一定量 70%乙醇,配制成一定料液比的浸提液。按照实验需要先进行预浸提,达到预浸提时间后进行微波辅助法提取,通过微波炉调节旋钮控制微波功率和微波处理时间。然后将得到的样品进行抽滤得到抽滤液,得到的抽滤液根据其浓度进行不同程度地稀释,使其在416 nm处的吸光度值位于芦丁标准曲线范围内。通过公式计算出提取液中的黄酮得率。

黄酮得率=

×100%

2.7 单因素实验

分别选取微波功率,微波作用时间,料液比,预浸提时间进行单因素实验。

微波功率。分别在微波功率为132、264、352、396、484、528 W下进行微波加热处理,控制微波处理时间为3 min,预浸提时间为2 h,料液比为1∶40。溶液在396 W时会从瓶口溅出,原因可能是由于三角瓶受热不均而造成的。当微波功率超过396 W时,可适当缩短微波处理时间间隔,取微波处理时间间隔为30 s,延长在冰水混合物中的冷却时间,进行平行实验。

通过预实验分别选取去离子水,无水甲醇,70%乙醇作为提取溶液,利用实验技术路线方法对山核桃果壳黄酮进行提取,最终的提取结果黄酮得率分别为0.64%,3.45%,2.83%,从结果可以看出,提取效率无水甲醇>70%乙醇>去离子水。虽然无水甲醇的提取效率较高,但是考虑到甲醇的毒性较大,挥发性强,在实验室废气处理条件不理想的情况下,还是选用70%乙醇为主要抽提溶剂。

料液比。分别按料液比为1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1∶60,配制溶液,控制微波处理时间为3 min,预浸提时间为2 h,微波功率为396 W,进行三组平行试验。

预浸提时间。分别将溶液预浸提0.5、1、1.5、2、3、4 h,控制料液比为1∶40,微波处理时间为3 min,微波功率为396 W,进行三组平行试验。

2.8 正交实验

在以上单因素实验的基础上,进行正交实验设计,采用L9(34)水平进行实验,得出正交实验因素水平表(见表1)。

表1 正交实验因素水平表

水平因素A微波功率/W B微波处理时间/s C料液比/g·mL-1 D预浸提时间/h13521501∶35223961801∶402.534402101∶453

3 实验结果分析

3.1 微波功率对山核桃果壳黄酮提取得率的影响

图4 不同微波功率对黄酮得率的影响

黄酮得率与微波功率存在相关性,如图4所示。微波功率在 132-396 W范围,黄酮得率在396 W时出现峰值。超过396 W,黄酮得率呈现下降趋势。原因可能是微波功率过小,能量不能通过浸提液充分达到山核桃果壳孔径中,因而黄酮不能得到充分浸提;微波功率过大,又会对黄酮起到破坏作用,黄酮本身耐热性较差,导致得率下降。因此可以得出在预浸提时间为2 h,微波处理时间为3 min,料液比为1∶40条件下,微波功率为 396 W是最佳的。

3.2 微波作用时间对黄酮提取得率的影响

由图5可知,在微波处理时间为1-3 min时,可以看到果皮粉中黄酮得率有明显的增加,在微波处理时间为3 min时,黄酮得率最高。而随着时间的增加,得率的总体趋势是下降的,可能的原因是由于黄酮耐热性的影响,较长的微波处理时间导致了黄酮得率下降。因此在微波功率为396 W,料液比为1∶40,预浸提时间为2 h时,提取效果最佳的微波处理时间为3 min。

图5 不同微波处理时间对黄酮得率的影响

3.3 料液比对山核桃果壳黄酮提取得率的影响

由图6可以看出,从开始提取到1∶30,二者同步缓慢增长,当超过1∶30到1∶40之间时,二者之间有短暂的迅速同步增长期,而后随着溶剂量的增加,有略微下降的趋势,但基本没有太大的变化。原因是随着料液比的降低,溶剂与溶质之间的比例也会随之改变,1∶40就是溶液的饱和点[6],此时不论增加溶质还是溶剂都不会有太大的变化,为履行实验节约的原则,当出现溶液饱和点之后就要停止对料液比的操作,所以最佳的微波提取黄酮条件是料液比1∶40,微波处理时间3 min,预浸提时间2 h,微波功率396 W。

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图6 不同料液比对黄酮得率的影响

3.4 预浸提时间对黄酮提取得率的影响

选用不同的微波功率、相同的时间,对装有相同体积的70%乙醇进行加热,并对其核心温度进行采样测量,获得其温度曲线(见图1)。

图7 预浸提时间对黄酮得率的影响

3.5 正交实验结果及分析

测定不同微波功率下70%乙醇溶液的核心温度变化是为了确定合适的微波功率,功率低于128 W,能量太低,不能有效地对山核桃果壳黄酮进行提取;功率高于528 W时,由于接近酒精的沸点78 ℃,温度出现波动,提取条件不稳定。实验选定的范围为132-528 W。

由极差分析可得,影响提取率高低的因素顺序是:微波功率>料液比>微波处理时间>预浸提时间。最优提取条件为微波功率396 W,微波处理时间180 s,料液比1∶35,预浸提时间2 h,此时黄酮得率3.54%。由于微波的工作方式,微波功率较高时对果皮粉的穿透力极强,微波炉内的电磁波可以直接对果皮粉内的细胞起作用,因此黄酮从果皮粉细胞溶出的速度较快。料液比在一定范围内对黄酮浸提效果影响比较大,有足够的溶剂才能够把果壳粉中的黄酮尽可能多地提取出来。预浸提时间对黄酮浸提效果的影响较小,达到一定的预浸提时间,提取溶剂已经完全渗入山核桃果壳的孔径中。微波处理时间过长会导致局部温度过高,引起黄酮的分解,影响提取得率。

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表2 正交实验结果L9(34)

实验号微波功率/W微波处理时间/s料液比/g·mL-1预浸提时间/h得率/%13521501∶3522.9523521801∶402.53.0733522101∶4533.2043961501∶4533.3753961801∶3523.5463962101∶402.53.4174401501∶402.53.2884401801∶4533.1394402101∶3523.18K13.0733.2003.1633.223K23.4403.2473.2073.253K33.1973.2633.3403.233R0.3670.0630.1770.030

4 结论

[1]姜著英,宣贵达.山核桃蒲壳化学成分定性鉴定及总生物碱提取工艺研究[J].浙江大学学报(理学版),2009,36(4):442-444.

参考文献:

毕重增,西南大学教授,重庆市人文社科重点研究基地心理学与社会发展研究中心副主任,西南大学心理学部人格发展与社会适应实验室负责人,集刊《社区心理学研究》常务副主编。在国内外发表论文80余篇,出版有专著《自信与社会适应》《德行与才智——幸福生活的社会认知基本维度》,以及教材《心理测量学》《消费心理学》等。

该实验结果证实了已被污染的水质对水蚤心脏确实产生一定的影响。教学即将结束之时,教师可以进一步引导学生思考:在泛滥使用杀虫剂或者洗涤剂的当今社会,水质或者环境的改变对自然界其他的生物带来了怎样的不幸呢,长期使用残留洗涤剂的水果蔬菜对人类的身体健康是否有隐患呢……这些开放性问题可鼓励学生积极搜索课外资料对社会热点问题关注并讨论,从而在提高科学素养的同时进一步提高人文素养。

本实验通过微波辅助法对山核桃果壳中的黄酮类物质进行了提取,通过一系列的单因素和正交实验,发现最佳提取条件为微波功率396 W,微波处理时间180 s,料液比1∶35,预浸提时间2 h,此时黄酮得率3.54%。本实验降低了提取时间,提高了提取效率,减少了相应的试剂消耗,对通过微波辅助法提取植物中黄酮类物质具有一定的参考价值。

[2]刘迎迎,李盼盼.微波萃取技术的应用与发展[J].济源职业技术学院学报,2015,14(3):16-18.

[3]符嫦娥,朝伟.微波萃取技术[J].化工技术与开发,2004,33(1):22-25.

水资源论证 水资源论证是指依据江河流域或者区域综合规划以及水资源专项规划,对新建、改建、扩建的建设项目的取水、用水、退水的合理性以及对水环境和他人合法权益的影响进行综合分析论证的专业活动。我国为促进水资源的优化配置和可持续利用,保障建设项目的合理用水要求,根据《取水许可制度实施办法》和《水利产业政策》,制定了相应的水资源论证法规。

[4]裴咏萍,李维林,张涵庆.三氯化铝比色法测定中药中总黄酮含量的方法改进[J].现代中药研究与实践,2009,23(4):58-60.

六是实施技术引领方略,提高水资源的可用性。开源方面,积极发展海水淡化技术、雨水利用技术及替代性水源开发技术;再利用方面,提升污水处理技术、中水回用技术、生物技术水平;节流方面,加强节水设备研发、规范产业节水管理技术,应用节水评价技术;科技支撑体系方面,建立水沙监测与预测预报体系,完善水资源监控体系,建立水安全预警系统等。

[5]马陶陶,张群林,李俊,等.三氯化铝比色法测定中药总黄酮方法的探讨[J].时珍国医国药,2008,19(1):54-56.

(4)漳河水利经济规范管理情况。漳河工程管理局先后制定了生产经营单位目标管理修订办法、经营议事规则、经营性合同管理办法等一系列生产经营管理制度,通过健全完善各项管理制度,坚持用制度来规范各项管理工作,努力实现强管增效。

[6]曾里,林龙辉,兰真.微波法从银杏叶中提取黄酮[J].食品工业,2003,10(3):3-5.

其内涵是:引导学生通过对具体情境的数学抽象获得数学对象,构建研究数学对象的基本路径,发现值得研究的数学问题,探寻解决问题的数学方法,获得有价值的数学结论,建立数学模型解决现实问题.

李赓
《蚌埠学院学报》 2018年第2期
《蚌埠学院学报》2018年第2期文献

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