CN101624388A - 一种萃取花生衣中原花色素的方法 - Google Patents

一种萃取花生衣中原花色素的方法 Download PDF

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潘丽娟
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Abstract

本发明公开了一种萃取花生衣中原花色素的方法，利用微波的极化旋转作用达到对溶剂和基质加热，从而对花生衣原花色素进行提取。本发明的优点在于利用现代高新技术微波萃取技术替代传统的水浴加热提取，大大缩短了提取时间，提高提取效率，具有快速、高效、安全的特点，更适合大规模化工业生产。

Description

一种萃取花生衣中原花色素的方法
技术领域
本发明涉及一种萃取花生衣中原花色素的方法，具体地说，是利用微波萃取技术提取花生衣中原花色素的方法，属于中药领域。
背景技术
原花色素(Proanthocyanidins)是植物界中广泛存在的一大类多酚类化合物，是黄烷-3-醇衍生物的总称。它是由儿茶素、表儿茶素聚合而成，包括二聚体、三聚体、四聚体、直至十聚体。原花色素具有很强的生物活性，能够清除人体内过剩自由基，并具有较强的抗氧化能力，可作为防癌、抗突变、防治心血管疾病药物的主要有效成分，并能抑制微生物的生长，可用作安全无毒的新型天然抗氧化剂和防腐剂。
天然的原花色素广泛存在于各种植物中，如葡萄、山楂、银杏、油菜、花生、沙棘等，主要分布于核、皮或种籽等部位。花生衣中含有丰富的原花色素，含量约占花生衣干重的17％，我国是花生生产大国，年产量在一千万吨以上。花生衣占花生种子的3-4％，作为花生加工的副产物，每年有几十万吨的产量，但花生衣利用率极低，主要用于饲料。当前，主要以葡萄籽、油菜籽、沙棘籽为原料提取原花色素的研究报道较多，而以花生衣为原料提取原花色素却鲜见报道。
在原花色素提取技术上，主要有有机溶剂提取技术、超临界CO2提取技术、超声波萃取技术及微波萃取技术等。但有机溶剂提取原花色素有以下缺点：提取时间长，对热不稳定成分易被破坏，杂质含量高不易纯化，萃取溶剂消耗量大以及污染环境等。为解决上述问题，人们开始研究开发新型提取方法。超临界提取技术具有提取时间短、得到的产品纯度高，且对环境无污染等优点，但这种技术在生产应用上存在设备一次性投资大，维护费用高等缺点。微波辅助萃取是在传统萃取的工艺上强化传热、传质的物理过程，对环境不会构成威胁。通过微波强化，其萃取速度、效率及质量均比常规工艺提高很多，且设备简单，易实现工业化生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种花生衣原花色素提取的新方法，利用微波技术萃取花生衣中的原花色素，通过微波极化旋转作用达到对溶剂和基质加热，反应灵敏，升温速度均匀，热效率高，有利于原花色素提取，提高了原花色素的得率，且提取时间短，提取剂用量少。
为达到上述目的，本发明利用微波的极化旋转作用达到对溶剂和基质加热，从而对花生衣的原花色素进行提取。
具体地说，本发明所述的提取方法包括如下步骤：
(1)将花生衣在粉碎机中粉碎，过40目筛，按1∶20(m/v)的比例加入石油醚，30℃脱脂5h，抽滤，滤渣在通风厨里除去残留的石油醚，得脱脂花生衣，干燥器中保存备用。
(2)将步骤(1)所得的脱脂花生衣加入蒸馏水或乙醇，料液比为1∶10～1∶30微波功率200W～1000W，萃取温度为20～80℃，萃取时间为30～180s微波萃取原花色素；
(3)将步骤(2)的液料混合物按常规方法真空抽滤，得提取液，提取液经真空旋转蒸发浓缩，回收乙醇，将浓缩液冷冻干燥，即得。
本发明所述的方法，其中步骤(2)：
优选的，加入40％乙醇；优选的，料液比为1∶20；优选的，微波功率为600W；优选的，萃取温度为40℃；优选的，萃取时间为120s。
进一步优选的，微波处理时间为91s，萃取温度为40℃，料液比为1∶24.5。
本发明提供花生衣原花色素提取方法，利用微波技术萃取花生衣中的原花色素，通过微波极化旋转作用达到对溶剂和基质加热，反应灵敏，升温速度均匀，热效率高，有利于原花色素提取提高了原花色素的得率，且提取时间短，提取剂用量少。本方法的优点是快速、高效、安全的特点，适合大规模化工业生产。
附图说明
图1为微波输出功率对提取率的影响
图2为微波处理时间对提取率的影响
图3为萃取温度对提取率的影响
图4为乙醇浓度对提取率的影响
图5为料液比对提取率的影响
图6为单因素与原花色素提取率关系
图7为双因素交互作用曲面图和等高线图
a料液比和萃取时间对原花色素提取率的影响
b料液比和萃取温度对原花色素提取率的影响
c时间和萃取温度对原花色素提取率的影响
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以助于理解而非限制本发明的内容。
实施例1
将花生衣在粉碎机中粉碎，过40目筛，按1∶20(m/v)的比例加入石油醚，30℃脱脂5h，抽滤，滤渣在通风厨里除去残留的石油醚，得脱脂花生衣，干燥器中保存备用。将所得的脱脂花生衣加入蒸馏水，料液比为1∶10，微波功率200W，萃取温度为20℃，萃取时间为30s，萃取原花色素；然后将液料混合物常规真空抽滤，得提取液，提取液经真空旋转蒸发浓缩，回收乙醇，将浓缩液冷冻干燥，即得。
实施例2
将花生衣在粉碎机中粉碎，过40目筛，按1∶20(m/v)的比例加入石油醚，30℃脱脂5h，抽滤，滤渣在通风厨里除去残留的石油醚，得脱脂花生衣，干燥器中保存备用。将所得的脱脂花生衣加入20％乙醇，料液比为1∶15，微波功率400W，萃取温度为40℃，萃取时间为60s，萃取原花色素；然后将液料混合物常规真空抽滤，得提取液，提取液经真空旋转蒸发浓缩，回收乙醇，将浓缩液冷冻干燥，即得。
实施例3
将花生衣在粉碎机中粉碎，过40目筛，按1∶20(m/v)的比例加入石油醚，30℃脱脂5h，抽滤，滤渣在通风厨里除去残留的石油醚，得脱脂花生衣，干燥器中保存备用。将所得的脱脂花生衣加入40％乙醇，料液比为1∶20，微波功率600W，萃取温度为40℃，萃取时间为120s，萃取原花色素；然后将液料混合物常规真空抽滤，得提取液，提取液经真空旋转蒸发浓缩，回收乙醇，将浓缩液冷冻干燥，即得。
实施例4
将花生衣在粉碎机中粉碎，过40目筛，按1∶20(m/v)的比例加入石油醚，30℃脱脂5h，抽滤，滤渣在通风厨里除去残留的石油醚，得脱脂花生衣，干燥器中保存备用。将所得的脱脂花生衣加入蒸馏水，60％乙醇，料液比为1∶25，微波功率800W，萃取温度为60℃，萃取时间为90s，萃取原花色素；然后将液料混合物常规真空抽滤，得提取液，提取液经真空旋转蒸发浓缩，回收乙醇，将浓缩液冷冻干燥，即得。
实施例5
将花生衣在粉碎机中粉碎，过40目筛，按1∶20(m/v)的比例加入石油醚，30℃脱脂5h，抽滤，滤渣在通风厨里除去残留的石油醚，得脱脂花生衣，干燥器中保存备用。将所得的脱脂花生衣加入蒸馏水，80％乙醇，料液比为1∶30微波功率1000W，萃取温度为80℃，萃取时间为150s，萃取原花色素；然后将液料混合物常规真空抽滤，得提取液，提取液经真空旋转蒸发浓缩，回收乙醇，将浓缩液冷冻干燥，即得。
实施例6
将花生衣在粉碎机中粉碎，过40目筛，按1∶20(m/v)的比例加入石油醚，30℃脱脂5h，抽滤，滤渣在通风厨里除去残留的石油醚，得脱脂花生衣，干燥器中保存备用。将所得的脱脂花生衣加入蒸馏水，70％乙醇，料液比为1∶20，微波功率600W，萃取温度为40℃，萃取时间为180s，萃取原花色素；然后将液料混合物常规真空抽滤，得提取液，提取液经真空旋转蒸发浓缩，回收乙醇，将浓缩液冷冻干燥，即得。
实施例7
将花生衣在粉碎机中粉碎，过40目筛，按1∶20(m/v)的比例加入石油醚，30℃脱脂5h，抽滤，滤渣在通风厨里除去残留的石油醚，得脱脂花生衣，干燥器中保存备用。将所得的脱脂花生衣加入蒸馏水，40％乙醇，料液比为1∶24.5微波功率600W，萃取温度为40℃，萃取时间为91s，萃取原花色素；然后将液料混合物常规真空抽滤，得提取液，提取液经真空旋转蒸发浓缩，回收乙醇，将浓缩液冷冻干燥，即得。
实施例8
将花生衣在粉碎机中粉碎，过40目筛，按1∶20(m/v)的比例加入石油醚，30℃脱脂5h，抽滤，滤渣在通风厨里除去残留的石油醚，得脱脂花生衣，干燥器中保存备用。将所得的脱脂花生衣加入蒸馏水，95％乙醇，料液比为1∶24.5，微波功率600W，萃取温度为40℃，萃取时间为120s，萃取原花色素；然后将液料混合物常规真空抽滤，得提取液，提取液经真空旋转蒸发浓缩，回收乙醇，将浓缩液冷冻干燥，即得。
实施例9
将花生衣在粉碎机中粉碎，过40目筛，按1∶20(m/v)的比例加入石油醚，30℃脱脂5h，抽滤，滤渣在通风厨里除去残留的石油醚，得脱脂花生衣，干燥器中保存备用。将所得的脱脂花生衣加入蒸馏水，40％乙醇，料液比为1∶24.5，微波功率800W，萃取温度为40℃，萃取时间为90s，萃取原花色素；然后将液料混合物常规真空抽滤，得提取液，提取液经真空旋转蒸发浓缩，回收乙醇，将浓缩液冷冻干燥，即得。
实施例10
将花生衣在粉碎机中粉碎，过40目筛，按1∶20(m/v)的比例加入石油醚，30℃脱脂5h，抽滤，滤渣在通风厨里除去残留的石油醚，得脱脂花生衣，干燥器中保存备用。将所得的脱脂花生衣加入蒸馏水，60％乙醇，料液比为1∶20，微波功率600W，萃取温度为60℃，萃取时间为60s，萃取原花色素；然后将液料混合物常规真空抽滤，得提取液，提取液经真空旋转蒸发浓缩，回收乙醇，将浓缩液冷冻干燥，即得。
实施例11
将花生衣在粉碎机中粉碎，过40目筛，按1∶20(m/v)的比例加入石油醚，30℃脱脂5h，抽滤，滤渣在通风厨里除去残留的石油醚，得脱脂花生衣，干燥器中保存备用。将所得的脱脂花生衣加入蒸馏水，60％乙醇，料液比为1∶20，微波功率600W，萃取温度为60℃，萃取时间为120s，萃取原花色素；然后将液料混合物常规真空抽滤，得提取液，提取液经真空旋转蒸发浓缩，回收乙醇，将浓缩液冷冻干燥，即得。
实施例12
将花生衣在粉碎机中粉碎，过40目筛，按1∶20(m/v)的比例加入石油醚，30℃脱脂5h，抽滤，滤渣在通风厨里除去残留的石油醚，得脱脂花生衣，干燥器中保存备用。将所得的脱脂花生衣加入60％乙醇，料液比为1∶20，微波功率600W，萃取温度为40℃，萃取时间为120s，萃取原花色素；然后将液料混合物常规真空抽滤，得提取液，提取液经真空旋转蒸发浓缩，回收乙醇，将浓缩液冷冻干燥，即得。
实施例13
将花生衣在粉碎机中粉碎，过40目筛，按1∶20(m/v)的比例加入石油醚，30℃脱脂5h，抽滤，滤渣在通风厨里除去残留的石油醚，得脱脂花生衣，干燥器中保存备用。将所得的脱脂花生衣加入蒸馏水，40％乙醇，料液比为1∶20，微波功率600W，萃取温度为40℃，萃取时间为120s，萃取原花色素；然后将液料混合物常规真空抽滤，得提取液，提取液经真空旋转蒸发浓缩，回收乙醇，将浓缩液冷冻干燥，即得。
试验例
1、微波输出功率对提取率的影响
在选取萃取最高温度为60℃，微波处理时间为60s，乙醇浓度为60％，料液比为1∶20的条件下，分别考察微波输出功率(以下简称功率)为200、400、600、800、1000W对原花色素提取率的影响。结果见图1。
从图1可以，随着微波功率的增加，提取率有所增加，在600W时达到最大值。但微波从200W增加到1000W时，原花色素的提取率保持在12.06-12.28％范围内，这表明功率对原花色素的提取率的影响不如其他因素显著，这与李核等得出的结论一致。从升温速度、节能、安全角度考虑采用600W比较恰当。
2、微波处理时间对提取率的影响
选取微波输出功率为600W，萃取最高温度为60℃，乙醇浓度为60％，料液比为1∶20，分别考察微波处理时间为30、60、90、120、150、180s对原花色素提取率的影响。结果见图2。
萃取时间对原花色素提取率高低密切相关。萃取时间太短，提取不充分；时间过长，由于原花色素是热不稳定性物质，会导致原花色素分解而使提取率下降。如图2所示，随着萃取时间的延长，原花色素的提取率增加，当达到120s时，提取率最高，时间再延长，提取率下降，故适宜的萃取时间为120s。
3、萃取温度对提取率的影响
选取微波输出功率为600W，处理时间为120s，乙醇浓度为60％，料液比为1∶20，分别考察微波萃取最高温度为20、40、60、80℃对原花色素提取率的影响。结果见图3。
温度是影响原花色素提取率的一个重要因素，温度升高可以提高物质的溶解度，分子运动越剧烈，物质扩散越快，提取速度也越快。但温度过高会使原花色素受热分解，影响提取率。从图3可以看出，温度升高到40℃时，提取率达到最高。超过40℃，提取率下降，分析原因可能与原花色素的热不稳定性有关。因此确定原花色素的提取温度为40℃
4、乙醇浓度对提取率的影响
选取微波输出功率为600W，处理时间为120s，萃取温度为40℃，料液比为1∶20，分别考察乙醇浓度为0、20、40、60、80、100％对原花色素提取率的影响。结果见图4。
不同的乙醇浓度具有不同的极性，根据相似相溶原理可知，不同极性的溶液势必会影响到原花色素的提取效果，同时极性不同的溶液也会影响微波加热的过程。从图4可以看出，乙醇浓度的变化对提取效果的影响较大，乙醇浓度为40％时，提取率最好，之后随着乙醇浓度的增加，提取率降低。因此确定提取溶剂为40％的乙醇浓度。
5、料液比对提取率的影响
选取微波输出功率为600W，处理时间为120s，萃取温度为40℃，乙醇浓度为40％，分别考察料液比为1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、对原花色素提取率的影响。结果见图5。
图5可知，随着液料比的增加，提取率增加，料液比达到1∶20时提取率最大，之后随着液料比的增加，提取率变化不大，考虑节约成本，料液比为1∶20。
结果分析
1、根据采用Box-Behnken中心组合实验设计原理，结合单因素实验结果，固定微波输出功率600W，乙醇浓度为40％，考察料液比(X1)、萃取时间(X2)和萃取温度(X3)对提取率(Y)的影响，实验因素及水平见表1，实验设计与结果见表2。实验设计与分析采用Design-expert软件。
根据实验数据，对自变量编码X1、X2和X3进行回归分析，得二次多项回归方程为：
Y＝12.31+0.49X1-0.068X2-0.16X3-0.39X1X2-0.41X1X3-0.55X2X3-0.51X1 2-0.039X2 2-0.42X3 2
通过Design-Expert软件进行方差分析来验证回归模型及各参数的显著度，结果见表3
由方差分析可以看出，模型Prob＞F值小于0.01，表明该模型方程高度显著，不同处理间的差异高度显著。模型失拟项的Prob＞F值为0.1086＞0.05，模型失拟项项不显著，模型选择合适。且模型相关系数R2为98.79％，大于90％，说明模型拟合程度良好，试验误差小，该模型是合适的。变异系数反映模型的置信度，变异系数越低模型的置信度越好；本实验的变异系数1.04％，说明模型方程能很好的反应真实的实验值。因此可以用该模型方程来分析和预测不同提取条件下花生衣中的原花色素提取率的变化。由表3的P值可以知道，方程中X1，X1X2，X1X3，X2X3，X1 2，X3 2对Y值的影响高度显著，X3对Y值的影响显著，表明实验因子对响应值不是简单的线性关系，交互项和二次项都有显著影响。
2、将回归模型中的两个因素固定为零水平，得到各因子的单因素效果图。见图6。
由图6可知，料液比对提取率的影响是先增加后下降，增加幅度较大。萃取温度的影响也是先增加后下降，但幅度变小，说明对提取率的影响不如料液比明显。幅度变化最小的是萃取时间，从图中可以看出，曲线平缓，说明萃取时间的变化对提取率的影响不显著。
3、根据分析结果分别绘制双因素交互作用的曲面图和等高线图。
从料液比与时间的响应面和等高线图(图7a)可以看出，其交互作用显著，在萃取时间较短时，提取率随料液比的增加而增加，增加幅度较大，但随着时间的延长，增加幅度减小，这也说明在不同的时间条件下，料液比对提取率的影响也不同，因此两者有显著的交互作用。从料液比与温度的响应面和等高线图(图7b)可以看出，两者的交互作用显著，提取率随温度的增加是先增加后减小，在不同的料液比条件下，其变化曲线是不相同的，两者有显著的交互作用。从温度与时间的响应面和等高线图(图7，c)可以看出，在温度较低时，提取率随时间的增加而增加，当温度较高时，提取率随时间的增加而减小，这与原花色素的热不稳定性有关，两者有较显著的交互作用。
4、进一步用Design-Expert软件对实验模型进行典型性分析，以获得最优的提取条件。经分析得，在X1＝0.88，X2＝-0.97，X3＝-0.03，即在料液比为1∶24.4，提取时间为90.9s，提取温度为39.7℃，时得到理论最大值为12.71％。
为了验证响应面法的可行性，采用得到的最佳提取条件进行原花色素提取实验，同时考虑到实际操作和生产的便利性，将提取条件修正为料液比为1∶24.5，提取时间91s，提取温度40℃。3次平行实验得到的提取率实际平均值为12.59％，与理论值仅相差0.94％，因此响应面法对花生衣原花色素提取条件的优化是可行的，得到的原花色素提取条件具有实际应用价值。
表1  为因素水平编码表
表2  实验设计与结果
Figure A20091015853000162
表3  模型的ANOVE分析结果
Figure A20091015853000163

Claims (10)

1、一种萃取花生衣中原花色素的方法，其特征在于，利用微波的极化旋转作用达到对溶剂和基质加热，从而对花生衣原花色素进行提取。
2、如权利要求1所述的一种萃取花生衣中原花色素的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将花生衣在粉碎机中粉碎，过40目筛，按1∶20(m/v)的比例加入石油醚，30℃脱脂5h，抽滤，滤渣在通风厨里除去残留的石油醚，得脱脂花生衣，干燥器中保存备用。
(2)将步骤(1)所得的脱脂花生衣加入蒸馏水或乙醇微波萃取原花色素；
(3)将步骤(2)的液料混合物按常规方法真空抽滤，得提取液，提取液经真空旋转蒸发浓缩，回收乙醇，将浓缩液冷冻干燥，即得。
3、根据权利要求2所述的萃取花生衣中原花色素的方法，其特征在于，步骤(2)中用乙醇萃取，乙醇浓度为40％。
4、根据权利要求2所述的萃取花生衣中原花色素的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的料液比是1∶10～1∶30；所述的微波功率为200W～1000W。
5、根据权利要求4所述的萃取花生衣中原花色素的方法，其特征在于，所述的料液比是1∶20或1∶24.5。
6、根据权利要求4所述的萃取花生衣中原花色素的方法，其特征在于，所述的微波功率为600W。
7、根据权利要求2所述的萃取花生衣中原花色素的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的萃取温度为20～80℃；萃取时间为30～180s。
8、根据权利要求7所述的萃取花生衣中原花色素的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的萃取温度为40℃。
9、根据权利要求7所述的萃取花生衣中原花色素的方法，其特征在于，所述的萃取时间为120s或91s。
10、根据权利要求2所述的萃取花生衣中原花色素的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的萃取条件为：将步骤(1)所得的花生根料液比为1∶24.5，萃取温度为40℃，萃取时间为91s。
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