紅松樹皮中原花青素提取工藝研究

宋應華,陶 冶,羅小武

1重慶工商大學環境與生物工程學院,重慶 400067;2煤炭科學研究總院重慶研究院,重慶 400037

紅松樹皮中原花青素提取工藝研究

宋應華＊,陶 冶2,羅小武1

1重慶工商大學環境與生物工程學院,重慶 400067;2煤炭科學研究總院重慶研究院,重慶 400037

采用溶劑回流提取的方法,以紅松樹皮中原花青素的提取率為考察指標,考察了提取溶劑種類、溶劑濃度、提取溫度、料液比、提取時間、提取次數等因素對原花青素提取效果的影響。通過正交實驗,確定紅松樹皮中原花青素的最佳提取工藝條件為:提取溶劑 60%乙醇,提取溫度 50℃,料液比 1:7,提取時間 60 min。

紅松;原花青素;提取

原花青素 (PC)是廣泛存在于植物界中的聚多酚類物質,分布于植物的葉、花、果、皮內[1-6]。松樹皮[7-9]提取物的主要成分是水溶性極高的 PC低聚物(OPC),同時還含有多種對人體有用的生物活性成分,具有顯著的清除自由基、抗氧化、保護心血管、抗腫瘤、防輻射及抗突變等多種生理功效,具有良好的開發前景。本文以我國浙江地區引進種植的美國紅松樹皮為原料,采用溶劑回流提取法,對紅松樹皮中所含 PC進行提取。在單因素試驗的基礎上,采用正交試驗方案,以 PC提取率為參考指標,對紅松樹皮 PC的溶劑回流提取工藝進行優選,得出了紅松樹皮 PC溶劑回流提取工藝的最佳參數組合。

1 材料與方法

1.1 材料及儀器

原料:美國紅松樹皮由湖州恩貝希生物原料有限公司友情提供。

試劑:PC標準品,成都曼思特生物科技有限公司;甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、鹽酸硫酸鐵銨,均為分析純。

主要儀器:9FZ-35A型多用植物粉碎機,四川國營簡陽機械廠;UV1102型紫外/可見分光光度計,上海天美科學儀器有限公司;PL203型電子天平,瑞士梅特勒-托利多公司;HH型恒溫水浴,江蘇金壇市中大儀器廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 松樹皮中 PC的提取方法

準確稱取粉碎后的松樹皮 10 g于 250 mL圓底燒瓶中,在一定料液比、溶劑濃度和溫度條件下熱回流提取一定時間,取出過濾,減壓濃縮,將濃縮液定容,測定溶液中 PC含量。分別對溶劑濃度、提取溫度、料液比、提取時間進行單因素試驗。在單因素試驗的基礎上,以溶劑濃度、提取溫度、時間、料液比設計L9(34)正交試驗 (見表 1),探討最佳提取工藝。為了提高試驗精度,每號試驗均重復兩次。

表 1 正交實驗的因素和水平Table 1 Factors and levels of the orthogonal exper iment

本文以所提取 PC的質量分數表示提取率,即每 100 g松樹皮中經提取得到的 PC量。

1.2.2 PC含量的測定——正丁醇-鹽酸法[10]

1.2.2.1 標準曲線的繪制

精確稱取一定質量 PC標準品,用無水乙醇溶解并定容,將其稀釋成不同濃度,分別取 1 mL不同濃度的 PC標準品溶液于 25 mL具塞試管中,分別加入 6 mL正丁醇-濃鹽酸 (v/v=95∶5)和 0.2 mL 2%鹽酸-硫酸鐵銨溶液,搖勻后,于 95℃水浴中加熱 40 min,然后用自來水迅速冷卻至室溫。以空白為對照,用紫外分光光度計在 550 nm處測出其吸光度值,所取標準溶液的濃度和吸光度數據經回歸處理,回歸方程 Abs=0.0028c+0.0155,R2=0.9931。結果表明,PC在 22～110 ug/mL范圍內具良好的線性關系。

1.2.2.2 PC含量測定

取1 mL粗提物樣液進行稀釋,定容。取上述溶液 1 mL于具塞試管中,分別加入 6 mL正丁醇-濃鹽酸(v/v=95:5)和 0.2 mL2%鹽酸-硫酸鐵銨溶液,搖勻后,于 95℃水浴中加熱 40 min,然后用自來水迅速冷卻至室溫。以 1 mL乙醇代替提取液重復上述操作,作為參比液,用紫外分光光度計在 550 nm處測出其吸光度值,并根據回歸方程計算待測液中的 PC含量,從而根據式(1)計算出 PC提取率。

式中,c為由回歸方程計算得到的濃度,ug/mL; m為稀釋倍數;v為待測液體積,mL;w為稱取松樹皮質量,g。

2 結果與討論

2.1 提取溶劑的確定

在熱回流提取條件下,選用相同濃度的乙醇、乙酸乙酯、丙酮和蒸餾水進行提取,確定最佳提取溶劑,結果見圖 1。

圖 1 不同提取溶劑對提取效果的影響Fig.1 Effect of extracting solvents on the yield of proanthocyanidins

由圖 1可知,采用蒸餾水提取的效果較差,而乙醇的效果最好。由于丙酮、乙酸乙酯等均有一定毒性,若去除不完全會對人體造成傷害,而水的提取效果太差,從安全、經濟的角度考慮,本實驗選擇乙醇作為松樹皮 PC的最佳提取溶劑。

2.2 單因素實驗

考察了提取溶劑濃度、提取溫度、固液比和提取時間等因素對 PC提取率的影響,以確定較佳工藝條件,結果如圖 2～5所示。

圖 2 乙醇濃度對提取效果的影響Fig.2 Effect of ethanol concentration on the yield of proanthocyanidins

由圖 2可見,隨著乙醇濃度增加,PC提取率增大。當乙醇濃度為 70%時,PC提取率最高,如繼續增大乙醇濃度,則可能會使一些醇溶性雜質和親脂性較強成分溶出增加,導致 PC提取率有所下降,同時,乙醇濃度過高,還會增加后續減壓濃縮回流操作時間,增加原料和操作成本,因此,以 70%乙醇對PC進行提取較為適宜。

由圖 3可見,隨著溫度的升高,PC的提取率呈先上升后下降的趨勢,當溫度為 50℃時,PC的提取率最高,如溫度進一步升高,則將破壞活性成分,使PC的提取率下降。因此,確定50℃為松樹皮 PC提取的最佳溫度。

由圖 4可以看出,隨著提取溶劑用量的增加, PC提取率也會相應地增加,當料液比為 1:7(g/mL)時,如溶劑用量繼續增加,則 PC的提取率增加并不明顯。考慮到溶劑消耗,選用 1:7為適宜料液比。

圖 5 提取時間對提取效果的影響Fig.5 Effect of extracting time on the yield of proanthocyanidins

由圖 5可以看出,隨著提取時間的延長,PC提取率也不斷增大,當提取時間超過 50 min后,松樹皮內外組分濃度逐漸趨于平衡,PC提取率增加得并不明顯,同時,提取時間的延長還會導致其受熱時間過長而變性,故選取 50 min為最佳提取時間。

2.3 正交實驗

按 1.2.1所述 L9(34)正交實驗設計因素水平安排,考察松樹皮中原花素的提取效果。試驗結果及分析見表 2和表3。

表 2 正交實驗方案及結果Table 2 The project and result of the orthogonal experiment

2.09 0.63 0.85 0.53 K21+K22+K2 R 6860.88 6768.38 6775.85 6767.47 G=∑yi=142.42 CT=G2/(9×2)=1126.86 K21+K22+K2 3 3 3×2 1143.48 1128.06 1129.31 1127.91 Sj=K21+K22+K2 3 3×2 -CT 16.62 1.20 2.45 1.05優水平 A2 B1 C2 D3

表 3 方差分析表Table 3 The analysis of variance

由表 3可知,料液比、乙醇濃度、提取溫度和提取時間等四個因素對 PC的提取效果均有顯著影響,而料液比和提取溫度對其有著極顯著影響。由表 2分析可得,影響 PC提取效果的順序為:A>C >B>D,且 A2B1C2D3為最佳方案,即為正交實驗設計表中的第 4號試驗,在該試驗條件下,PC的提取率為 9.84%,均高于其它各組試驗所得提取率,試驗結果合理可行。

2.4 提取次數的確定

由圖 6可知,隨著提取次數增加,PC提取率也有所增加。但當提取次數大于 3次時,曲線趨勢已趨于平緩,即 PC提取率增加并不明顯。從溶劑用量和操作時間綜合考慮,確定提取次數為 3次。

圖 6 提取次數對提取效果的影響Fig.6 Effect of extracting times on the yield of proanthocyanidins

3 結論

通過單因素和正交實驗設計,考慮各因素對 PC提取效果的影響,紅松樹皮中 PC提取的最佳工藝條件為:提取溶劑 60%乙醇,提取溫度 50℃,料液比 1∶7,提取時間 60 min,提取 3次。

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Extracting Process of Proanthocyan idins fromPinus koraiensisBark

SONG Ying-hua1＊,TAO Ye2,LUO Xiao-wu11Institute of Environm ental and B iology Engineering,Chongqing Technology and Business University,Chongqing 400067,China;2Chongqing Research Institute of Chinese Coal Research Institute,Chongqing 400037,China

The solvent reflux extraction process for proanthocyanidins fromPinus koraiensisBark was optimized by orthogonal design with L9(34)model.The extraction yield of proanthocyanidinswas regarded as the index of examination. The influence of the extraction solvent concentration,temperature,solid-liquid ratio and extracting time were investigated herein.Optimum extraction conditionswere determined as follows:extracting solventwas60%ethanol,extracting temperature was 50℃,solid-liquid ratio was 1∶7,extracting time was 60 min and extracting thrice.

Pinus koraiensis;proanthocyanidins;extract

1001-6880(2010)02-0339-04

2009-09-02 接受日期:2009-10-27

重慶市科委自然科學基金計劃資助項目 (CSTC, 2009BB7374);重慶工商大學青年科研基金項目(0752004)

＊通訊作者 Tel:023-62769785;E-mail:yhs wjyhs@126.com

R284.2;TS202.3

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