超声辅助提取荠菜中总生物碱的工艺研究_许瑞波.pdf

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1、食品研究与开发2 0 0 6.V o l.2 7.N O.1 0作者简介:许瑞波(1 9 7 2-),女(汉),在读博士,讲师,研究方向:天然产物提取及配合物合成。从表6中数据可知,U V-9、U V-3 4、U V-4 0的产量分别为6.0 9 m g/L、6.6 2 m g/L、7.1 0 m g/L,但在传斜面一代后,发现U V-9的斜面颜色变淡了,而U V-3 4、U V-4 0则仍然保持较好的长势,继续传三代,测定细胞类胡萝卜素含量稳定,所以我们选定U V-4 0进行下一步复合处理筛选。4讨论法夫酵母经诱变后形成无色、黄色、粉红色和红色菌落。无色和黄色菌株是不产色素和主要产-胡萝卜素

2、的诱变株。虾青素及其酯都显鲜艳的红色,因此挑选红色最深的菌落于麦芽汁斜面。实验结果表明紫外线-氯化锂复合处理效果好,而且设备简单、操作简便、安全可靠。但诱变处理菌株工作量相当大,一次诱变结束能选出上百个菌落,如果上百个菌落都测定菌落的色素含量,工作量大、周期长、设备跟不上。我们采取把筛选的上百个斜面传一代2 5 培养4 8 h后,观察斜面菌落的颜色和长势,如果颜色淡的就淘汰,选择颜色红的斜面再传一代按上法进行选择,这样工作量减少很多,而且容易筛选到高产稳定的菌株。诱变剂的复合处理常有一定的协同效应,增强诱变效果,其突变率普遍比单独处理的高,这对育种很有意义。复合处理有几类:同一种诱变剂的重复使

3、用;两种或多种诱变剂先后使用;两种或多种诱变剂同时使用。本文设计通过两种或多种诱变剂先后使用的方法获得高产菌株,初步进行了诱变剂与筛选剂的合适浓度的选择以及U V-L i C l复合处理的实验,为进一步的诱变育种奠定基础。参考文献:1 董玉华,赵元凤.虾青素生物学来源和功能的研究进展 J .水产科学,2 0 0 5,2 4(1 0):5 0 5 2.2 陈晓明,徐学明,金征宇.法夫酵母色素的组成与性质 J .无锡轻工大学学报,2 0 0 1,2 0(2):1 6 9 1 7 3.3 L e w i sM J,R a g o t N,B e r l a n t M C,e t a l.S e l

4、 e c t i o no f a s t a x a n t h i no v e r p r o d u c i n g m u t a n t s o f P h a f f i a r h o d z y m a w i t h b e t a-i o n o n e J .A p-p l i e d a n d E n v i r o n m e n t a l M i c r o b i o l o g y,1 9 9 0,5 6(9):2 9 4 4 2 9 4 5.4 A NG i l-H w a n,S c h u m a nD o n a l dB,J o h n s o

5、nE r i cA.I s o l a t i o no fP h a f f i ar h o d o z y m am u t a n t sw i t hi n c r e a s e da s t a x a n t h i nc o n t e n t J .A p p l i e d a n d E n v i r o n m e n t a l M i c r o b i o l o g y,1 9 8 9,5 5(1):1 1 6 1 2 4.5 田小群,朱明军,梁世中.高产类胡萝卜素红法夫酵母的筛选 J .食品与发酵工业,2 0 0 3,2 9(6):3 9 4 3.6 N

6、a m k y uS u n,S e u n g h e e L e e,K y u n g B i nS o n g.C h a r a c t e r i z a t i o no f ac a r o t e n o i d-h y p e r p r o d u c i n g y e a s t m u t a n t i s o l a t e d b y l o w-d o s e g a m m ai r r a d i a t i o n J .I n t e r n a t i o n a l o f f o o d m i c r o b i o l o g y,2 0

7、0 4,9 4:2 6 3 2 6 7.7 刘颐屏.抗生素菌种选育的理论和技术 M .北京:中国医药科技出版社,1 9 9 2:3 1 4 1.8 吴红艳,郑喜群,姚蕤.紫外线-氯化锂复合诱变选育羧肽酶高产菌株 J .中国调味品,2 0 0 4,(6):1 5 1 7.收稿日期:2 0 0 6-0 5-2 2许瑞波,王明艳,刘炜炜,杨树平,张爱萍(淮海工学院化工系,江苏 连云港2 2 2 0 0 5)超声辅助提取荠菜中总生物碱的工艺研究摘要:研究了以乙醇为溶剂超声辅助提取荠菜中总生物碱的工艺。首先通过预试验确定荠菜中生物碱的存在,然后通过单因素和正交实验设计考察各因素对荠菜总生物碱提取率的影响

8、。实验结果表明:7 0%乙醇为提取溶剂,料液比(原料质量:乙醇体积)为1:1 0,水浴温度7 0,超声提取2 0m i n,再重复浸泡、超声提取1次,加酸浸泡时间为3 0 m i n,原料粉无需脱色处理,在此条件下荠菜中总生物碱的提取效果最好。关键词:超声辅助;提取;荠菜;总生物碱S T U D YO NT H EE X T R A C T I O NT E C H N O L O G YO F A L K A L O I D S F R O MC A P S E L L AB U R S A-P A S T O R I S(L.)B YU L T R A S O N I CWA V EA I

9、 D E DM E T H O DX UR u i-b o,WA N GM i n g-y a n,L I UWe i-w e i,Y A N GS h u-p i n g,Z H A N GA i-p i n g(D e p t.o f C h e m i c a l E n g i n e e r i n g,H u a i h a i I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y,L i a n y u n g a n g 2 2 2 0 0 5,J i a n g s u,C h i n a)!科学研究3 9食品研究与开发2 0 0 6.V o l

10、.2 7.N O.1 0荠菜学名C a p s e l l a b u r s a-p a s t o r i s(L.),又名血压草、护生草、净肠草等,系十字花科草本植物,共二百余属,两千余种。荠菜含有荠菜酸、生物碱、黄酮类化合物和多种氨基酸、维生素等成分,具有丰富的营养和很高的药用价值,是药食同源植物(清明前后采取带花的全草作中药)。名医别录、本草纲目 现代食用中药等记载:荠菜有清肝明目、凉血止血、和脾利水、杀诸毒之功 1 3。生物碱是一类存在于动植物体内含氮化合物,是许多药用植物的有效成分。生物碱具有镇痛、解痉、止咳、抗菌、抗癌、抗心律失常、抗疟等作用,目前已有8 0多种生物碱应用于临床

11、 4 7。关于生物碱提取、分离及活性的研究已成为国内外相关人员的研究热点,引起人们的广泛关注,但是从荠菜中提取生物碱的研究很少,未见报道。我国荠菜资源丰富,价格便宜,具有很大的开发利用价值,本文利用单因素和正交实验设计考察了超声辅助法从荠菜中提取生物碱的工艺条件,旨在对这一丰富资源的开发利用提供参考。1材料与方法1.1原料与试剂原料粉:采自连云港市郊区,摘除烂黄叶根,洗净,阴干,经粉碎机粉碎得荠菜粉末即原料粉,密封储存备用;氢氧化钠、盐酸、氯仿、乙醚、石油醚、甲醇、乙醇、丙酮、磷钨酸、碘、碘化钾、二氯化汞、氧化铋(均为分析纯)。1.2主要仪器K S-1 5 0 D型超声波清洗机、H H-6数显

12、恒温水浴锅、R E 5 2 C S旋转蒸发器、S H Z-D()循环水式真空泵、D Z F G 0 2 1型电热真空干燥箱1.3实验方法1.3.1总生物碱的提取工艺流程1.3.2实验步骤将原料粉、提取溶剂置于烧瓶中,在水浴中浸泡3h,后超声提取。不过滤,直接在提取混合物中用0.5%盐酸调节p H3左右,再浸泡、超声后,抽滤,滤渣弃去,先后在滤液中分别加入2 5 m L乙醚、3 0 m L氯仿进行充分地振荡、洗涤,分层后去除有机相(含有非生物碱的有机杂质),在水层加1 0%N a O H调节p H7左右,过滤,滤液继续加1 0%N a O H调节p H 9 1 0,加入氯仿萃取,氯仿层在旋转蒸发

13、器上减压蒸馏得膏状物,置于烘箱中在6 0 下真空干燥至恒重W,即得到总生物碱。1.3.3测定荠菜中生物碱存在与否的预试验按上述工艺流程实验步骤1 6进行操作,将得到的氯仿层加入0.5%盐酸,使其呈酸性,然后加入4种常用的生物碱沉淀试剂磷钨酸试剂、碘化钾试剂、碘化汞钾试剂和碘化铋钾试剂,通过实验现象来判定荠菜中是否有生物碱、生物碱提取得是否完全 5 7,同时也可以判定该工艺是否适合提取荠菜中的生物碱。1.4总生物碱收率的计算方法总生物碱的收率=(最后所得干燥粉末重量W/荠菜粉的投入量)1 0 0%2结果与讨论2.1预试验的结果在酸性提取液中分别加入4种生物碱沉淀剂时,有下列现象发生:加入磷钨酸有

14、灰白色絮状沉淀生成;加入碘化钾有紫黑色沉淀;加入碘化汞钾静置后有浅A b s t r a c t:T h e e x t r a c t i o n t e c h n o l o g y o f a l k a l o i d s f r o mC a p s e l l a b u r s a-p a s t o r i s(L.)M e d i c u s w i t h e t h a n o l a s e x-t r a c t i o n s o l v e n t b y u l t r a s o n i c w a v e a i d e d m e t h o d w e

15、 r e s t u d i e d i n t h i s p a p e r.F i r s t l y,t h e e x i s t e n c e o f a l k a l o i d s i nt h e r a wm a t e r i a l w a s d e t e r m i n e d b y t h e p r e l i m i n a r y e x p e r i m e n t,a n d t h e f a c t o r s t h a t i n f l u e n c e d t h e y i e l d o f a l-k a l o i d s

16、 w e r e d i s c u s s e db y u s i n g s i n g l e f a c t o r e x p e r i m e n t a n do r t h o g o n a l e x p e r i m e n t a l d e s i g n.T h e r e s u l t s i n d i-c a t e dt h e o p t i m u me x t r a c t i o nc o n d i t i o n s w e r e t h a t:e x t r a c t i o ns o l v e n t i s 7 0%e t

17、 h a n o l,t h e r a t i o o f r a wm a t e r i a lp o w d e r t o s o l v e n t i s 1 g:1 0 m L,t h e t e m p e r a t u r e o f w a t e r b a t h i s 7 0,t h e t i m e e x t r a c t e d w i t h u l t r a s o n i c w a v et e c h n i q u e i s 2 0 m i n,t h e s o a k i n g a n d u l t r a s o n i c

18、e x t r a c t i o n o p e r a t i o n s n e e d t o b e r e p e a t e d,t h e s o a k i n g t i m e w i t hh y d r o c h l o r i c a c i d i s 3 0 m i n,t h e p o w d e r n e e d n o t d e c o l o r i z e,t h u s t h e b e s t y i e l d s o f a l k a l o i d s f o r mC a p s e l l a b u r-s a-p a s

19、t o r i s(L.)c a n b e o b t a i n e d.K e y w o r d s:u l t r a s o n i c w a v e a i d e d m e t h o d;e x t r a c t i o n;C a p s e l l a b u r s a-p a s t o r i s(L.);a l k a l o i d s科学研究4 0食品研究与开发2 0 0 6.V o l.2 7.N O.1 0黄色沉淀生成;加入碘化铋钾立即有橙黄色沉淀生成。因为4种沉淀剂都呈阳性反应,可以肯定荠菜中含有生物碱 5,7,与文献 1 3 一致,同时也说明该流

20、程适合荠菜中生物碱的提取。2.2单因素实验2.2.1提取溶剂的选择大多数游离生物碱不溶或难溶于水,能溶于氯仿、乙醚、醇和丙酮等有机溶剂,本实验考察常用的生物碱提取试剂甲醇、丙酮和乙醇对荠菜总生物碱的提取效果,结果见表1。由表1可知用乙醇提取荠菜时,总生物碱的收率最高,所以选乙醇为荠菜总生物碱最适宜的提取溶剂。2.2.2石油醚脱色对总生物碱收率的影响将原料粉与石油醚置于回流冷凝装置,在6 0 水浴中回流1 h进行脱色。后抽滤,滤渣于通风处晾干,再用7 0%乙醇按照1.3.2操作进行总生物碱的提取,然后比较在同样条件下原料粉不经脱色操作生物碱收率的差异,结果见表2。由表2可以看出:经石油醚脱色后,

21、荠菜总生物碱的收率下降,这可能是荠菜中部分生物碱能够溶于石油醚,使得在脱色过程中,石油醚不仅将荠菜色素萃取出来,同时也溶出部分生物碱,使总生物碱收率降低,所以为了提高总生物碱的收率,本实验不对原料进行脱色处理。2.2.3提取次数选择按1.3.3操作进行原料粉生物碱的提取,然后,将滤渣再重复1.3.3操作,直至提取液与沉淀试剂反应呈阴性,考察该工艺合理的提取次数。结果发现提取1次、2次的提取液与4种沉淀剂反应均为阳性,即明显有沉淀生成,而提取3次、4次的提取液的沉淀反应现象很弱:溶液基本透明。可以说明经2次提取后原料中生物碱已基本提取完全了。2.2.4加酸后浸泡时间的选择按1.3.2操作,分别考

22、查加酸后浸泡时间(1 0 m i n、3 0 m i n、6 0 m i n和9 0 m i n)对荠菜总生物碱收率的影响,结果见表3。从表3可以看出:酸浸泡3 0 m i n时总生物碱的收率是最高的,表明原料中生物碱与盐酸的成盐反应在3 0 m i n内就可以进行的比较充分,时间再长,反而会使得总生物碱收率略有降低,因此,加酸后浸泡时间选3 0 m i n为宜。2.2.5单因素小结通过上述单因素实验确定在荠菜总生物碱提取过程中,以乙醇为提取剂,不需要对原料脱色,直接进行浸泡,然后超声提取,再重复1次浸泡、超声提取操作,后加盐酸浸泡3 0 m i n,再继续1.3.2操作。2.3正交实验对影响

23、生物碱提取效果的因素:浸泡温度、超声时间、乙醇浓度和料液比进行L1 6(44)正交实验设计,并对实验结果进行数据分析(见表4)。表1不同提取溶剂所得到的荠菜总生物碱收率提取溶剂7 0%乙醇7 0%甲醇7 0%丙酮总生物碱收率(%)0.8 10.7 70.7 4表2石油醚脱色对总生物碱收率的影响操作方式经石油醚脱色不经石油醚脱色总生物碱收率(%)0.6 30.8 1表3加酸后浸泡时间对生物碱提取率的影响浸泡时间(m i n)1 03 06 09 0总生物碱收率(%)0.6 80.8 30.8 20.8 0表4 L1 6(44)正交实验设计及结果实验编号1234567891 01 11 21 31

24、 41 51 6K1 jK2 jK3 jK4 jRjA浸泡温度()1(2 5)1112(4 0)2223(5 5)3334(7 0)4440.7 1 00.7 7 60.7 9 30.8 1 10.1 0 1B超声时间(m i n)1(1 0)2(2 0)3(3 0)4(5 0)1234123412340.7 2 80.8 0 80.7 5 60.7 9 80.0 8 0C乙醇浓度(%)1(5 0)2(6 0)3(7 0)4(8 0)2143341243210.7 8 00.6 9 20.8 5 60.7 6 20.1 6 4D料液比(g/m L)1(1 6)2(1 1 0)3(1 1 3)4

25、(1 1 6)3412432121430.7 2 90.7 9 50.7 7 30.7 9 40.0 6 6总生物碱收率(%)0.6 2 50.6 9 40.8 1 00.7 1 40.6 1 80.8 7 10.7 1 10.9 0 20.8 5 90.8 1 30.7 7 30.7 2 60.8 1 00.8 5 30.7 3 00.8 5 1科学研究4 1食品研究与开发2 0 0 6.V o l.2 7.N O.1 0作者简介:刘文(1 9 6 7-),女(汉),工程师,学士,主要从事化工、食品生产工艺技术研究。从表4可以看出,这4个因素对荠菜中总生物碱的提取效果的影响大小顺序为乙醇浓度

26、(C)浸泡温度(A)超声提取时间(B)物料配比(D)。根据实验结果与分析可以得到荠菜总生物碱的最适宜提取条件是A4B2C3D2,即浸泡温度为7 0、超声提取时间为2 0 m i n、乙醇浓度为7 0%、料液比(原料质量:乙醇体积)为1:1 0时,提取效果最好。3结论3.1首先选4种常用的生物碱沉淀试剂(磷钨酸、碘化钾、碘化汞钾和碘化铋钾)进行预试验,通过预实验确定该荠菜粉含有生物碱,同时判定该工艺流程适合对荠菜中总生物碱进行提取。3.2通过单因素和正交实验设计得到了以荠菜为原料,超声辅助提取荠菜总生物碱的最适宜工艺条件:原料粉无需脱色,直接用7 0%乙醇在7 0水浴中浸泡3h,料液比(原料质量

27、:乙醇体积)为1 1 0,超声提取2 0 m i n,过滤,滤渣再重复浸泡、超声提取操作,合并滤液、滤渣,加入盐酸浸泡3 0 m i n,再超声提取,此时提取效果最好。参考文献:1 程爱芳.荠菜的营养价值及药用价值 J .蔬菜,2 0 0 4,(6):3 6.2 董汉良.有种野菜叫护生草 J .中国乡村医生,1 9 9 7,1 3(8):7.3 邢湘臣.荠菜的药用及食疗 J .烹调知识,1 9 9 4,(2):4 4 4 5.4 周文华,杨辉荣,岳庆磊.生物碱提取和分离方法的研究新进展 J .当代化工,2 0 0 3,(2):1 1 1 1 1 4.5 欧战祥.罂粟壳中生物碱的提取与检验 J

28、.刑事技术,1 9 9 7,(2):2 2 2 3.6 朱若华,苏文斌,叶能胜,等.薄层扫描法测定洋金花中3种茛菪生物碱的研究 J .分析实验室,2 0 0 3,2 2(4):5 9 6 5 9 8.7 宋晓凯.天然药物化学(第1版)M .北京:化学工业出版社,2 0 0 4.收稿日期:2 0 0 6-0 7-1 5刘文1,张洁1,侯永胜1,董赛丽2(1.三门峡市生产力促进中心,河南 三门峡4 7 2 0 0 0;2.富达果胶工业有限公司,河南 三门峡4 7 2 0 0 0)高酯果胶氨法降酯条件的研究摘要:采用氨水对高酯速凝果胶进行降酯条件的研究,并对所得到的产品的半乳糖醛酸、酯化度、胶凝度等

29、重要指标进行分析,通过正交实验确定了氨法降酯的最佳工艺条件:果胶浓度2%、反应p H值1 0.0、反应时间1 h、反应温度1 5。关键词:果胶;降酯;正交实验T H ER E S E A R C HO F C O N D I T I O N S O F D E-E S T E R I F I C A T I O NF O RH MP E C T I NB YA M I N A T I O NM E T H O DL I UWe n1,Z H A N GJ i e1,H O UY o n g-s h e n g1,D O N GS a i-l i2(1.S a n m e n x i a P r

30、 o d u c t i v i t y P r o m o t i o n C e n t e r,S a n m e n x i a 4 7 2 0 0 0,H e n a n,C h i n a;2.F U D AP e c t i n I n d u s t r y C o.,L t d,S a n m e n x i a 4 7 2 0 0 0,H e n a n,C h i n a)A b s t r a c t:T h e a r t i c l e s t u d i e do nc o n d i t i o n s o f d e-e s t e r i f i c a t

31、 i o nf o r H Mr a p i dp e c t i nu s i n g a m m o n i a w a t e r.A n da n a l y z e d t h e g a l a c t u r o n i c a c i d(%),t h e d e g r e e o f e s t e r i f i c a t i o n a n d g e l l i n g p o w e r o f t h e p r o d u c t o b t a i n e d.T h e o r-t h o g o n a l e x p e r i m e n t s h

32、 o w e d t h a t t h e o p t i m u mc o n d i t i o n s o f d e-e s t e r i f i c a t i o n w e r e:c o n c e n t r a t i o n o f p e c t i n 2%,r e a c t i o n p H1 0.0,r e a c t i o n t i m e 1 h o u r a n d r e a c t i o n t e m p e r a t u r e 1 5.K e y w o r d s:p e c t i n;d e-e s t e r i f i c a t i o n;o r t h o g o n a l!果胶存在于高等植物组织细胞壁中,果胶分子的主链是一条由-1,4糖苷键连接起来的D-半乳糖醛酸链,是一种高分子多糖聚合物,还有一些中性糖也连接在半乳糖醛酸主链中 1。商品果胶按照其酯化度D E被分为两大类:D E高于5 0%的为高酯果胶(H M),酯化度低于5 0%的为低酯果胶(L M)2。高酯果胶根据酯化度和凝胶的相对速度分为“速凝”、“中凝”和“慢凝”科学研究4 2