超高壓輔助提取稻殼基阿魏酸的工藝研究

續京+朱桂知+張月梅

摘要：采用超高壓輔助的方法，以NaOH為提取液，考察了從稻殼中提取阿魏酸的主要影響因素。結果表明，阿魏酸提取的適宜條件為氫氧化鈉溶液濃度3%，提取壓力350 MPa，保壓時間5 min，料液比1∶12（g∶mL）時，阿魏酸的提取率為2.122 mg/g（稻殼）。通過正交試驗得到影響阿魏酸提取率的主要因素，其顯著性依次為提取液濃度>提取壓力>料液比>保壓時間。

關鍵詞：阿魏酸；稻殼；超高壓；提取

中圖分類號：R282 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）17-3320-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.17.033

Study of Extracting Ferulic Acid from Rice Husk by Ultra-high Pressure

XU Jing，ZHU Gui-zhi，ZHANG Yue-mei

（College of Chemistry and Chemical Engineering，North University of Nationalities，Yinchuan 750021，China）

Abstract： Using the ultra-high voltage auxiliary method，NaOH as extracting solution，examined the main influencing factors of ferulic acid extracted from rice husk. The results showed that the suitable conditions for ferulic acid extraction was extracting solution concentration with 3%， the extraction pressure of 350 MPa， the extraction for 5.0 min， and solid-liquid ratio of 1∶12（g∶mL），the ferulic acid extraction rate was 2.122 mg/g（rice husk）. Through the orthogonal experiment to get the main factors influencing saliency of the ferulic acid extraction rate：extracting solution concentration>extraction pressure>solid-liquid ratio>the extraction time.

Key words： ferulic acid；rice husk；ultra-high voltage；extraction process

阿魏酸（Ferulic acid，CH3OC6H3（OH）CH=CHCOOH），化學名稱為4-羥基-3-甲氧基肉桂酸或3-（4-羥基-3-甲氧苯基）-2-丙烯酸[1]。阿魏酸有順式和反式兩種異構體，順式為黃色油狀體，反式為白色至微黃色結晶物，有較高的藥用價值，在食品和化妝品等領域也有很廣泛的運用[2-5]。游離態的阿魏酸在植物中含量很低，以酯的形式存在于細胞壁中，在稻殼中的含量較高[6-8]。中國是世界第一產稻大國，占世界總產量的30%以上，因此從稻殼中提取阿魏酸成為近年的研究方向。如利用甲醇-甲酸提取法、乙醇提取法、超聲提取等方法從稻殼中進行提取阿魏酸的研究[9，10]。

超高壓提取技術是一項全新的技術，利用100 MPa以上的流體靜壓力作用于溶劑和提取物的混合液，保壓一段時間后進行分離純化[11]。其優點是提取時間短、溶劑消耗少、提取效率高、提取溫度低和工藝簡單、安全，常溫超高壓提取的有效成分生物學活性和藥理作用均優于傳統的蒸煮和回流提取方法，目前已經被應用于提取多種中藥的有效成分，適合現代化生產。

本研究采用超高壓技術從稻殼中提取阿魏酸，以氫氧化鈉堿液為提取液，通過對提取液濃度、提取壓力、保壓時間和料液比等主要影響因素的研究，提出提取阿魏酸的適宜工藝條件，從而提高阿魏酸的提取率。

1 材料與方法

1.1 材料和儀器

試劑：阿魏酸標準品（上海阿拉丁試劑公司）；正己烷、鹽酸、乙酸乙酯、氫氧化鈉、甲醇、無水乙醇等，均為分析純。

儀器：HPP.L2-60010.6型超高壓設備（天津華泰森淼生物工程有限公司）；UV754N紫外-可見分光光度計（上海精密科學儀器有限公司）；RE-52A型旋轉蒸發器（上海亞榮生化儀器廠）；SF130型高速中藥粉碎機（長沙岳麓區制藥廠）；KQ-2000DEB型數控超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；Anke KA-1000型離心機（上海安亭科學儀器廠）。

1.2 方法

1.2.1 稻殼預處理 將清水清洗并干燥的稻殼放入粉碎機中粉碎，過40目篩；正己烷（1∶2，m/V）+水 （1∶3，m/V）浸泡脫脂8 h，60 ℃烘干。

1.2.2 超高壓提取 將處理過的稻殼用提取液浸泡置于保鮮袋中密封混勻，控制料液比、提取液濃度、提取壓力和保壓時間，超高壓提取結束后，抽濾提取液，減壓蒸餾至無乙醇；濃HCl調濾液pH為1，抽濾得上清液，離心分離，乙酸乙酯萃取，減壓蒸餾出乙酸乙酯，得到殘渣溶于50 mL的甲醇中，用紫外可見分光光度計在324 nm處測定阿魏酸的含量。

2 結果與分析

2.1 標準曲線

準確稱取阿魏酸標準品，以甲醇為空白樣，得到324 nm處測定的濃度與吸光度間的關系，標準曲線如圖1所示。回歸方程為y=0.104 1x+0.002 9，R2=0.999 9。endprint

2.2 單因素試驗結果

2.2.1 提取液濃度 當料液比為1∶12（g∶mL，下同），保壓時間為5 min，提取壓力為350 MPa時，分別取氫氧化鈉提取液的質量濃度為1%、2%、3%、4%、5%，考察不同提取液濃度對阿魏酸提取率的影響，結果如圖2所示。由圖2可知，阿魏酸的提取率隨氫氧化鈉溶液濃度的變化呈先增后降的趨勢，當提取液濃度為3%時，提取率最高。繼續提高提取液濃度，水解出的阿魏酸易被氧化，從而使阿魏酸的提取率量下降。因此，選取適宜的提取液濃度為3%。

2.2.2 保壓時間 提取液濃度為3%，料液比1∶12，在350 MPa下分別保壓1、3、5、7、9 min，測定阿魏酸的提取率，結果如圖3所示。由圖3可知，隨著保壓時間的延長，阿魏酸提取率也隨著增加。保壓時間達到5 min時，稻殼中阿魏酸的溶出基本達到平衡，此時再延長保壓時間，阿魏酸的提取率變化不大。因此，選擇保壓時間為5 min。

2.2.3 料液比 提取液濃度為3%，350 MPa下保壓5 min，料液比分別為1∶5、1∶8、1∶10、1∶12、1∶15時，研究不同料液比對阿魏酸提取率的影響，結果如圖4所示。由圖4可知，隨著料液比的增加，阿魏酸的提取率也隨著增加。但當料液比達到1∶12后，提取率增加的趨于平緩。若繼續提高料液比，溶劑的量會隨之增加，會導致分離純化困難。因此，選擇料液比為1∶12。

2.2.4 提取壓力 提取液濃度為3%，料液比1∶12，分別在200、300、350、400、500 MPa下保壓5 min，研究提取壓力對阿魏酸提取率的影響，結果如圖5所示。由圖5可知，當提取壓力為200～350 MPa時，隨著提取壓力的增大，阿魏酸提取率也隨之升高，但當提取壓力超過350 MPa后，阿魏酸提取率的增大不再明顯。分析原因可能是在350 MPa壓力條件下，稻殼的細胞壁已受到破壞，提取液進入細胞內，阿魏酸已被基本溶出。因此，選擇提取適宜壓力為350 MPa。

2.3 正交試驗

由單因素試驗結果可以看出，提取液濃度、提取壓力、保壓時間、料液比均會影響阿魏酸的提取率。因此采用正交試驗設計進行提取條件的顯著性分析，選用正交表L9（34），以阿魏酸提取率為考察指標，正交試驗因素和水平見表1，正交試驗結果見表2。

通過比較各個單因素極差值（R）可以看出，影響阿魏酸提取率的因素順序為A>B>D>C，即提取液濃度>提取壓力>料液比>保壓時間，得到的最佳提取條件是A2B2C3D3，即提取液濃度為3%，提取壓力為350 MPa，保壓時間為5 min，料液比為1∶12。

3 結論

以NaOH為提取液，采用超高壓技術對稻殼中的阿魏酸進行提取工藝研究，結果表明，提取稻殼中阿魏酸的適宜條件為提取液濃度3%，提取壓力350 MPa，保壓時間5 min，料液比1∶12。在該條件下，阿魏酸的提取率可達到2.122 mg/g（稻殼）。正交試驗結果表明，影響阿魏酸提取率的因素顯著性依次為提取液濃度>提取壓力>料液比>保壓時間。

超高壓技術提取稻殼中的阿魏酸具有提取率高，雜質少，易分離純化，提取時間短，耗能低等特點，為稻殼中阿魏酸的開發利用提供新方法，有重要的現實意義和良好的應用前景。

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