玉竹氨基酸的微波提取工藝

王曉林+于麗穎+鐘方麗+等

摘要：以提取率為指標(biāo)，通過單因素和正交試驗(yàn)探索玉竹氨基酸的微波提取條件。結(jié)果表明，玉竹氨基酸最佳的微波提取工藝為：以25%乙醇為提取溶劑，料液比1 g ∶30 mL，微波功率600 W，提取溫度75 ℃，提取3次，每次提取時(shí)間25 min。該條件下，玉竹氨基酸的提取率達(dá)到24.15 mg/g。

關(guān)鍵詞：玉竹；總氨基酸；微波提取

中圖分類號(hào)： R284.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2014）06-0266-03

收稿日期：2013-09-09

作者簡介：王曉林（1969—），男，碩士，副教授，從事天然產(chǎn)物有效成分的提取及純化工藝研究。E-mail：wangxiaolin69@eyou.com。玉竹[Polygonatum odoratum（Mill.）Druce]為百合科植物，別名鈴鐺菜、尾參、地管子、甜草根，因該植物形態(tài)似竹、光瑩如玉，故名玉竹，玉竹資源豐富，廣泛分布在我國各個(gè)地區(qū)，在山區(qū)和平壩都可栽培[1-3]。現(xiàn)代藥理學(xué)研究結(jié)果表明，玉竹的根莖具有擴(kuò)張冠脈、降血脂、降血糖、改善肝臟微循環(huán)、抗腫瘤、抗衰老和增強(qiáng)免疫力等作用，為滋養(yǎng)強(qiáng)壯劑，其綜合利用經(jīng)濟(jì)價(jià)值已逐漸引起人們的重視[4-9]。玉竹富含微量元素、維生素、氨基酸、甾體皂苷、黃酮、生物堿、多糖等成分。氨基酸作為蛋白質(zhì)的基本組成單位，直接參與生物體內(nèi)的新陳代謝和其他生理活動(dòng)，在醫(yī)藥方面可用作營養(yǎng)劑、代謝改善劑、抗?jié)儭⒎婪?、抗菌、治癌、催眠、?zhèn)痛以及為特殊病人配制人工合成膳食等[10-11]，氨基酸在食品行業(yè)可用作調(diào)味劑[12-13]，在農(nóng)業(yè)中可用作無害農(nóng)藥，增強(qiáng)植物抗菌能力，其易被微生物分解，無毒性、不污染環(huán)境[14]。微波提取是一種最新發(fā)展起來的新技術(shù)，可以提高提取效率，有效保護(hù)提取物質(zhì)的功能成分，同時(shí)節(jié)省提取時(shí)間[15-18]。本試驗(yàn)采用微波法對玉竹氨基酸的提取工藝及影響氨基酸提取率的各工藝參數(shù)進(jìn)行了研究，確定適宜的微波提取條件，為玉竹的進(jìn)一步綜合利用與開發(fā)提供參考。

1材料與方法

1.1材料

MAS-Ⅱ型常壓微波輻射萃取儀（上海新儀微波化學(xué)科技有限公司生產(chǎn)）；752N型紫外可見分光光度計(jì)（上海申光儀器儀表有限公司生產(chǎn)）；BS-600L型電子天平（上海精密科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)）；W5-100SP型恒溫水浴鍋（上海申生科技有限公司生產(chǎn)）；BPG-9070A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)）；RE-52A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海亞榮生化儀器廠生產(chǎn)）；SHZ-D型循環(huán)水真空泵（河南省鞏義市英峪儀器一廠生產(chǎn)）；谷氨酸（分析純，湖州生物化學(xué)廠生產(chǎn)）；玉竹購于安徽省亳州市華申藥業(yè)有限公司；水為重蒸餾水；茚三酮（分析純，天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所生產(chǎn)）；磷酸二氫鉀、氫氧化鈉、無水乙醇均為分析純試劑。

1.2方法

1.2.1檢測波長的選擇精密稱取105 ℃干燥至恒質(zhì)量的分析純谷氨酸10.0 mg，置于100 mL容量瓶中，加入蒸餾水適量，超聲使其溶解，蒸餾水定容，配制成濃度0.10 mg/mL的谷氨酸對照品溶液。稱取干燥的玉竹粉末5 g，加入20倍量50%乙醇，微波功率為500 W，溫度為75 ℃提取25 min，并用50%乙醇定容至100 mL容量瓶中，即得供試品溶液。精密吸取上述谷氨酸對照品溶液、供試品溶液、蒸餾水各 1.0 mL，分別置于50 mL容量瓶中，分別加1.0 mL茚三酮溶液和2.0 mL磷酸鹽緩沖液，搖勻，沸水浴加熱15 min，冷卻，蒸餾水定容至50 mL，在波長240～700 nm進(jìn)行掃描，供試品、對照品溶液在568 nm均出現(xiàn)最大吸收峰，所以選擇 568 nm 為檢測波長。

1.2.2標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備精密吸取上述谷氨酸對照品溶液1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 mL，分別置于50 mL容量瓶中[19]，按方法1.2.1的方法，在568 nm波長處測定吸光度。以吸光度（D）為縱坐標(biāo)，濃度（C）為橫坐標(biāo)，進(jìn)行直線回歸，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，回歸方程為D=0.090 3C-0.059 9，R=0.999 0，結(jié)果表明谷氨酸在2.0～12.0 μg/mL范圍內(nèi)吸光度與濃度呈良好的線性關(guān)系。

1.2.3氨基酸含量測定精密吸取玉竹提取液2.0 mL，置于50 mL容量瓶中，以相應(yīng)試劑為空白，按“1.2.1”節(jié)的方法于568 nm處測定吸光度，通過回歸方程計(jì)算出玉竹提取液中氨基酸的濃度，從而計(jì)算出提取液中氨基酸的質(zhì)量及提取率。

氨基酸提取率（mg/g）=提取液中總氨基酸的質(zhì)量（mg）/玉竹粉末的質(zhì)量（g）。

1.2.4玉竹氨基酸的微波提取稱取玉竹粉末5 g，置圓底燒瓶中，按預(yù)定提取方案加入不同體積不同濃度的乙醇溶液，放入常壓微波輻射萃取儀中，分別在不同微波功率下，并在設(shè)定溫度下按規(guī)定時(shí)間進(jìn)行微波提取、過濾，合并提取液，精密吸取上述提取液適量，按“1.2.1”節(jié)的方法測定提取液中氨基酸含量，計(jì)算總氨基酸提取率。以玉竹氨基酸提取率為考察指標(biāo)，分別考察料液比、提取時(shí)間、提取次數(shù)、乙醇濃度、微波功率、提取溫度等因素對玉竹氨基酸提取率的影響。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以氨基酸提取率為考察指標(biāo)，固定提取次數(shù)為3次，提取溫度為75 ℃，選擇提取時(shí)間（25、30、35 min）、微波功率（400、500、600 W）、乙醇濃度（25%、30%、50%）、料液比（1 ∶25、1 ∶30、1 ∶35，g：mL）作為考察因素，按4因素3水平進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2結(jié)果與分析

2.1提取時(shí)間對玉竹氨基酸提取率的影響

玉竹粉末在料液比為1 g ∶20 mL，加入濃度為50%的乙醇，微波提取2次，微波功率為500 W，溫度為75 ℃的提取條件下，提取2次，每次分別提取5、15、20、25、35、40 min，由結(jié)果（圖1）可知，氨基酸提取率隨提取時(shí)間的延長而增加，在提取時(shí)間達(dá)到25 min時(shí)，提取率達(dá)到最高，之后提取率隨提取時(shí)間的延長有所下降，其原因可能是隨著提取時(shí)間的延長，導(dǎo)致部分氨基酸被破壞所致。endprint

2.2提取次數(shù)對玉竹氨基酸提取率的影響

玉竹粉末在料液比為1 g ∶20 mL，加入濃度為50%乙醇，微波功率500 W，微波提取溫度75 ℃的提取條件下，微波提取1、2、3、4、5次，每次25 min，結(jié)果見圖2。由圖2可知，提取3次后氨基酸提取率達(dá)到總提取率的91.8%，且提取3次后繼續(xù)提取，提取率增加較小，所以確定最佳提取次數(shù)為3次。

2.3乙醇濃度對玉竹氨基酸提取率的影響

玉竹粉末在料液比1 g ∶20 mL，分別加入蒸餾水及10%、30%、50%、70%、90%的乙醇溶液，微波功率500 W，溫度 75 ℃ 的提取條件下，微波提取3次，每次25 min。結(jié)果表明，提取率開始隨著乙醇濃度的增大而提高，在乙醇濃度為30%時(shí)氨基酸提取率達(dá)到最高值，之后隨乙醇濃度的增加提取率有所下降（圖3）。

2.4微波功率對玉竹氨基酸提取率的影響

玉竹粉末在料液比1 g ∶20 mL，加入濃度為30%的乙醇，溫度75 ℃提取條件下，微波功率分別為300、400、500、600、700 W，微波提取3次，每次25 min，過濾，合并提取液，結(jié)果表明提取率開始隨微波功率的增大而提高，在微波功率為500 W時(shí)氨基酸提取率達(dá)到最高值，之后隨微波功率的增大提取率有所下降（圖4）。

2.5提取溫度對玉竹氨基酸提取率的影響

玉竹粉末在料液比1 g ∶20 mL，加入濃度為30%的乙醇，微波功率500 W的提取條件下，微波提取溫度分別為50、60、70、75、85 ℃，微波提取3次，每次25 min，過濾，合并提取液。圖5顯示，玉竹氨基酸提取率開始隨提取溫度的升高而提高，在提取溫度為75 ℃時(shí)氨基酸提取率達(dá)到最高值，之后隨提取溫度的升高提取率有所下降。

2.6料液比對玉竹氨基酸提取率的影響

設(shè)定料液比（g ∶mL）分別為1 ∶5、1 ∶10、1 ∶20、1 ∶30、1 ∶40，加入濃度為30%的乙醇，微波功率500 W，提取溫度 75 ℃，微波提取3次，每次25 min，過濾，合并提取液，結(jié)果表明，玉竹氨基酸提取率開始隨提取劑的增加而升高，在料液比達(dá)到 1 g ∶30 mL 時(shí)，提取率已達(dá)到最高水平（圖6）。

2.7正交試驗(yàn)結(jié)果

2.8微波提取工藝驗(yàn)證結(jié)果

稱取5 g玉竹粉末，加入濃度為25%的乙醇，料液比為 1 g ∶30 mL，設(shè)定微波功率為600 W，提取溫度為75 ℃，提取3次，每次25min，過濾，合并提取液，測定玉竹氨基酸含量，重復(fù) 3次，結(jié)果表明，玉竹氨基酸提取率分別為24.21、23.63、24.60 mg/g，平均為24.15 mg/g。說明優(yōu)選出的玉竹氨基酸微波提取工藝穩(wěn)定性良好。

3結(jié)論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，玉竹氨基酸的微波提取工藝為微波功率為600 W，料液比1 g ∶30 mL，乙醇濃度25%，提取溫度為 75 ℃，提取3次，每次微波提取25 min，在該條件下，玉竹氨基酸的提取率達(dá)到了24.15 mg/g，為玉竹的進(jìn)一步開發(fā)利用提供了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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2.2提取次數(shù)對玉竹氨基酸提取率的影響

玉竹粉末在料液比為1 g ∶20 mL，加入濃度為50%乙醇，微波功率500 W，微波提取溫度75 ℃的提取條件下，微波提取1、2、3、4、5次，每次25 min，結(jié)果見圖2。由圖2可知，提取3次后氨基酸提取率達(dá)到總提取率的91.8%，且提取3次后繼續(xù)提取，提取率增加較小，所以確定最佳提取次數(shù)為3次。

2.3乙醇濃度對玉竹氨基酸提取率的影響

玉竹粉末在料液比1 g ∶20 mL，分別加入蒸餾水及10%、30%、50%、70%、90%的乙醇溶液，微波功率500 W，溫度 75 ℃ 的提取條件下，微波提取3次，每次25 min。結(jié)果表明，提取率開始隨著乙醇濃度的增大而提高，在乙醇濃度為30%時(shí)氨基酸提取率達(dá)到最高值，之后隨乙醇濃度的增加提取率有所下降（圖3）。

2.4微波功率對玉竹氨基酸提取率的影響

玉竹粉末在料液比1 g ∶20 mL，加入濃度為30%的乙醇，溫度75 ℃提取條件下，微波功率分別為300、400、500、600、700 W，微波提取3次，每次25 min，過濾，合并提取液，結(jié)果表明提取率開始隨微波功率的增大而提高，在微波功率為500 W時(shí)氨基酸提取率達(dá)到最高值，之后隨微波功率的增大提取率有所下降（圖4）。

2.5提取溫度對玉竹氨基酸提取率的影響

玉竹粉末在料液比1 g ∶20 mL，加入濃度為30%的乙醇，微波功率500 W的提取條件下，微波提取溫度分別為50、60、70、75、85 ℃，微波提取3次，每次25 min，過濾，合并提取液。圖5顯示，玉竹氨基酸提取率開始隨提取溫度的升高而提高，在提取溫度為75 ℃時(shí)氨基酸提取率達(dá)到最高值，之后隨提取溫度的升高提取率有所下降。

2.6料液比對玉竹氨基酸提取率的影響

設(shè)定料液比（g ∶mL）分別為1 ∶5、1 ∶10、1 ∶20、1 ∶30、1 ∶40，加入濃度為30%的乙醇，微波功率500 W，提取溫度 75 ℃，微波提取3次，每次25 min，過濾，合并提取液，結(jié)果表明，玉竹氨基酸提取率開始隨提取劑的增加而升高，在料液比達(dá)到 1 g ∶30 mL 時(shí)，提取率已達(dá)到最高水平（圖6）。

2.7正交試驗(yàn)結(jié)果

2.8微波提取工藝驗(yàn)證結(jié)果

稱取5 g玉竹粉末，加入濃度為25%的乙醇，料液比為 1 g ∶30 mL，設(shè)定微波功率為600 W，提取溫度為75 ℃，提取3次，每次25min，過濾，合并提取液，測定玉竹氨基酸含量，重復(fù) 3次，結(jié)果表明，玉竹氨基酸提取率分別為24.21、23.63、24.60 mg/g，平均為24.15 mg/g。說明優(yōu)選出的玉竹氨基酸微波提取工藝穩(wěn)定性良好。

3結(jié)論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，玉竹氨基酸的微波提取工藝為微波功率為600 W，料液比1 g ∶30 mL，乙醇濃度25%，提取溫度為 75 ℃，提取3次，每次微波提取25 min，在該條件下，玉竹氨基酸的提取率達(dá)到了24.15 mg/g，為玉竹的進(jìn)一步開發(fā)利用提供了基礎(chǔ)。

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[14]朱?？? 氨基酸在飼料中的應(yīng)用[J]. 氨基酸和生物資源，1995，17（1）：51-52.

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2.2提取次數(shù)對玉竹氨基酸提取率的影響

玉竹粉末在料液比為1 g ∶20 mL，加入濃度為50%乙醇，微波功率500 W，微波提取溫度75 ℃的提取條件下，微波提取1、2、3、4、5次，每次25 min，結(jié)果見圖2。由圖2可知，提取3次后氨基酸提取率達(dá)到總提取率的91.8%，且提取3次后繼續(xù)提取，提取率增加較小，所以確定最佳提取次數(shù)為3次。

2.3乙醇濃度對玉竹氨基酸提取率的影響

玉竹粉末在料液比1 g ∶20 mL，分別加入蒸餾水及10%、30%、50%、70%、90%的乙醇溶液，微波功率500 W，溫度 75 ℃ 的提取條件下，微波提取3次，每次25 min。結(jié)果表明，提取率開始隨著乙醇濃度的增大而提高，在乙醇濃度為30%時(shí)氨基酸提取率達(dá)到最高值，之后隨乙醇濃度的增加提取率有所下降（圖3）。

2.4微波功率對玉竹氨基酸提取率的影響

玉竹粉末在料液比1 g ∶20 mL，加入濃度為30%的乙醇，溫度75 ℃提取條件下，微波功率分別為300、400、500、600、700 W，微波提取3次，每次25 min，過濾，合并提取液，結(jié)果表明提取率開始隨微波功率的增大而提高，在微波功率為500 W時(shí)氨基酸提取率達(dá)到最高值，之后隨微波功率的增大提取率有所下降（圖4）。

2.5提取溫度對玉竹氨基酸提取率的影響

玉竹粉末在料液比1 g ∶20 mL，加入濃度為30%的乙醇，微波功率500 W的提取條件下，微波提取溫度分別為50、60、70、75、85 ℃，微波提取3次，每次25 min，過濾，合并提取液。圖5顯示，玉竹氨基酸提取率開始隨提取溫度的升高而提高，在提取溫度為75 ℃時(shí)氨基酸提取率達(dá)到最高值，之后隨提取溫度的升高提取率有所下降。

2.6料液比對玉竹氨基酸提取率的影響

設(shè)定料液比（g ∶mL）分別為1 ∶5、1 ∶10、1 ∶20、1 ∶30、1 ∶40，加入濃度為30%的乙醇，微波功率500 W，提取溫度 75 ℃，微波提取3次，每次25 min，過濾，合并提取液，結(jié)果表明，玉竹氨基酸提取率開始隨提取劑的增加而升高，在料液比達(dá)到 1 g ∶30 mL 時(shí)，提取率已達(dá)到最高水平（圖6）。

2.7正交試驗(yàn)結(jié)果

2.8微波提取工藝驗(yàn)證結(jié)果

稱取5 g玉竹粉末，加入濃度為25%的乙醇，料液比為 1 g ∶30 mL，設(shè)定微波功率為600 W，提取溫度為75 ℃，提取3次，每次25min，過濾，合并提取液，測定玉竹氨基酸含量，重復(fù) 3次，結(jié)果表明，玉竹氨基酸提取率分別為24.21、23.63、24.60 mg/g，平均為24.15 mg/g。說明優(yōu)選出的玉竹氨基酸微波提取工藝穩(wěn)定性良好。

3結(jié)論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，玉竹氨基酸的微波提取工藝為微波功率為600 W，料液比1 g ∶30 mL，乙醇濃度25%，提取溫度為 75 ℃，提取3次，每次微波提取25 min，在該條件下，玉竹氨基酸的提取率達(dá)到了24.15 mg/g，為玉竹的進(jìn)一步開發(fā)利用提供了基礎(chǔ)。

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