CN106083946B - 一种从薯莨中提取单宁的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物提取技术领域，公开了一种从薯莨中提取单宁的工艺方法。该方法包括以下步骤：将薯莨粉碎后，加入丙酮，加热，超声提取，冷却后过滤，得到单宁提取液，纯化分离，得到单宁。本发明在单因素实验的基础上，进行响应面法优化设计，得到各因素对薯莨单宁提取率影响程度依次为温度>丙酮体积分数>时间。提取工艺中，应优先确定温度。最佳提取工艺条件为：薯莨颗粒度为60目，料液比为1:10，丙酮体积分数为74％，超声功率为240W，提取时间为31min，提取温度为54℃，此条件实验测得单宁含量为32.27％。本方法缩短了提取时间，提高了提取率，有利于实现薯莨的开发和应用。
Description
技术领域
本发明属于生物提取技术领域，特别涉及一种从薯莨中提取单宁的工艺方法。
背景技术
薯莨，薯蓣科，一种多年生缠绕藤本野生植物，主要分布于我国广东、广西、云南和印度支那、菲律宾等地。薯莨中富含的单宁是广泛存在于植物中的一类结构复杂的多酚化合物，不仅能够增色，还具有止血收敛、抗氧化、降血脂、降血压、抗肿瘤等药用价值。目前对薯莨研究较多的是其在染色和医疗方面的应用，如发明CN101046067A公开了一种薯莨提取液对真丝绸的染色方法，发明CN104971190A和CN1736457A分别公开了薯莨在制备预防或治疗糖尿病及其并发症的药物和抗肿瘤药物中的应用，在这些应用中都涉及到薯莨有效成分的提取。
目前对薯莨有效成分提取工艺的研究较少，大多采用传统的溶剂浸提法，且单宁的提取率不高，同时优化工艺中存在一些不足。因此探讨出一种能从薯莨中高效提取有效成分的工艺方法，对推动薯莨的开发和利用是十分有必要的。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种从薯莨中高效提取有效成分单宁的工艺方法。
本发明的目的通过下述方案实现：
一种从薯莨中高效提取有效成分单宁的工艺方法，包括以下步骤：将薯莨粉碎后，加入丙酮，加热，超声提取，冷却后过滤，得到单宁提取液，纯化分离，得到单宁。
所述粉碎的粒度优选为20～160目，更优选为40～100目，最优选为60目。
所述薯莨和丙酮的用量为每1Kg薯莨加入5～30L丙酮，优选为每1Kg薯莨加入10～20L丙酮，更优选为每1Kg薯莨加入10L丙酮。
所述丙酮的体积分数优选为30～90％，更优选为60～80％，最优选为74％。
所述加热的温度优选为20～80℃，更优选40～60℃，最优选为54℃。
所述超声提取的功率优选为120～420W，更优选180～300W，最优选为240W。
所述超声提取的时间优选为10～60min，更优选20～40min，最优选为31min。
所述分离纯化优选指将单宁提取液离心，取上清液减压蒸馏，真空干燥，加入95％乙醇溶解，用Sephadex LH-20柱分离纯化，纯化后的产物减压浓缩，冷冻干燥即得单宁。所述用Sephadex LH-20柱分离纯化时，所用洗脱剂为乙醇和50％的丙酮，单位质量提取物所用体积分别为4mL/mg和2mL/mg，洗脱速度分别为24mL/h和30mL/h。
上述从薯莨中高效提取有效成分单宁的工艺方法，优选包括以下步骤：将薯莨粉碎为60目后，按照每1Kg薯莨加入10L丙酮的比例加入74v/v％丙酮，加热至54℃，超声功率240W下超声提取31min，冷却后过滤，得到单宁提取液，纯化分离，得到单宁。其提取率高达32.27％。
采用香草醛-盐酸法定量单宁，绘制儿茶素标准曲线，计算单宁提取率：具体为取提取液1mL置于100mL容量瓶中，用甲醇定容。取1mL稀释后的提取液，依次加入6mL 4％的香草醛溶液和3mL浓盐酸，加盖摇匀，在(25±1)℃下避光反应30min后，测其在最大吸收波长500nm处的吸光度，计算单宁提取率。
其中，儿茶素标准曲线方程：
A＝1.11507C+0.01224(R2＝0.99933)
单宁提取率计算公式见公式(1)：
式(1)中，C为显色溶液中单宁浓度(mg/mL)；V为为参与显色反应的提取液体积(mL)；V0为样品提取液的体积(mL)；V1为测定样品液的体积(mL)，n为样品提取液稀释倍数，m为薯莨粉末干重(g)。
本发明在单因素实验的基础上，进行响应面法优化设计，得到各因素对薯莨单宁提取率影响程度依次为温度>丙酮体积分数>时间。提取工艺中，应优先确定温度。最佳提取工艺条件为：薯莨颗粒度为60目，料液比为1:10，丙酮体积分数为74％，超声功率为240W，提取时间为31min，提取温度为54℃，此条件实验测得单宁含量为32.27％。本方法缩短了提取时间，提高了提取率，有利于实现薯莨的开发和应用。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
(1)本发明得到了一种超声辅助丙酮提取薯莨单宁的方法，获得了最佳工艺条件，缩短了提取时间，提高了提取率。
(2)本发明通过响应面法得到的模型显著，且具有较高的相关系数(R2＝0.9918)，能够正确反映单宁提取率与丙酮体积分数、时间和温度之间的关系。
(3)本发明得到了各因素对单宁提取率的影响程度，提取工艺中，应优先确定温度。
(4)本发明考虑了各因素交互作用对单宁提取率的影响，丙酮体积分数和温度的相互作用对单宁提取率的影响最为显著，考虑温度的同时要兼顾丙酮体积分数。
附图说明
图1为不同颗粒度对薯莨单宁提取率的影响。
图2为不同料液比对薯莨单宁提取率的影响。
图3为不同丙酮体积分数对薯莨单宁提取率的影响。
图4为不同功率对薯莨单宁提取率的影响。
图5为不同温度对薯莨单宁提取率的影响。
图6为不同时间对薯莨单宁提取率的影响。
图7为时间和丙酮体积分数相互作用对单宁提取率影响的响应面图。
图8为温度和丙酮体积分数相互作用对单宁提取率影响的响应面图。
图9为温度和时间相互作用对单宁提取率影响的响应面图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
下列实施例中所用试剂均可从商业渠道获得。
实施例1：
(1)称取40目薯莨粉末2g于烧杯中，以1:20的料液比加入60％的丙酮，温度设置为60℃，功率设置为300W，超声提取40min，冷却后过滤，即得单宁提取液。
(2)取提取液1mL置于100mL容量瓶中，用甲醇定容。取1mL稀释后的提取液，依次加入6mL 4％的香草醛溶液和3mL浓盐酸，加盖摇匀，在(25±1)℃下避光反应30min后，测其在最大吸收波长500nm处的吸光度，计算得单宁提取率为17.56％。
(3)将单宁提取液离心10min，取上清液减压蒸馏，真空干燥，取100mg提取物用1mL95％乙醇溶解，用Sephadex LH-20柱分离纯化，先用400mL乙醇以24mL/h流速洗脱，再用200mL 50％丙酮以30mL/h流速洗脱，收集50％丙酮的洗脱液，经减压浓缩，冷冻干燥即得薯莨单宁。
实施例2：
(1)称取100目薯莨粉末2g于烧杯中，以1:15的料液比加入80％的丙酮，温度设置为40℃，功率设置为180W，超声提取20min，冷却后过滤，即得单宁提取液。
(2)取提取液1mL置于100mL容量瓶中，用甲醇定容。取1mL稀释后的提取液，依次加入6mL 4％的香草醛溶液和3mL浓盐酸，加盖摇匀，在(25±1)℃下避光反应30min后，测其在最大吸收波长500nm处的吸光度，计算得单宁提取率为20.08％。
(3)将单宁提取液离心10min，取上清液减压蒸馏，真空干燥，取100mg提取物用1mL95％乙醇溶解，用Sephadex LH-20柱分离纯化，先用400mL乙醇以24mL/h流速洗脱，再用200mL 50％丙酮以30mL/h流速洗脱，收集50％丙酮的洗脱液，经减压浓缩，冷冻干燥即得薯莨单宁。
实施例3：
(1)称取60目薯莨粉末2g于烧杯中，以1:10的料液比加入70％的丙酮，温度设置为50℃，功率设置为240W，超声提取30min，冷却后过滤，即得单宁提取液。
(2)取提取液1mL置于100mL容量瓶中，用甲醇定容。取1mL稀释后的提取液，依次加入6mL 4％的香草醛溶液和3mL浓盐酸，加盖摇匀，在(25±1)℃下避光反应30min后，测其在最大吸收波长500nm处的吸光度，计算得单宁提取率为31.45％。
(3)将单宁提取液离心10min，取上清液减压蒸馏，真空干燥，取100mg提取物用1mL95％乙醇溶解，用Sephadex LH-20柱分离纯化，先用400mL乙醇以24mL/h流速洗脱，再用200mL 50％丙酮以30mL/h流速洗脱，收集50％丙酮的洗脱液，经减压浓缩，冷冻干燥即得薯莨单宁。
实施例4：
(1)称取60目薯莨粉末2g于烧杯中，以1:10的料液比加入74％的丙酮，温度设置为54℃，功率设置为240W，超声提取31min，冷却后过滤，即得单宁提取液。
(2)取提取液1mL置于100mL容量瓶中，用甲醇定容。取1mL稀释后的提取液，依次加入6mL 4％的香草醛溶液和3mL浓盐酸，加盖摇匀，在(25±1)℃下避光反应30min后，测其在最大吸收波长500nm处的吸光度，计算得单宁提取率为32.27％。
(3)将单宁提取液离心10min，取上清液减压蒸馏，真空干燥，取100mg提取物用1mL95％乙醇溶解，用Sephadex LH-20柱分离纯化，先用400mL乙醇以24mL/h流速洗脱，再用200mL 50％丙酮以30mL/h流速洗脱，收集50％丙酮的洗脱液，经减压浓缩，冷冻干燥即得薯莨单宁。
实施例5：
单因素实验：选取不同颗粒度、料液比、丙酮体积分数、功率、提取温度和时间分别进行单因素实验。其中颗粒度采用20、40、60、100、160目五个水平，料液比采用1:5、1:10、1:15、1:20、1:25和1:30六个水平，丙酮体积分数采用30％、40％、50％、60％、70％、80％和90％七个水平，功率采用120、180、240、300、360和420W六个水平，提取温度采用20、30、40、50、60、70和80℃七个水平，时间采用10、20、30、40、50和60min六个水平，得到的最佳颗粒度为60目，最佳料液比为1:10，最佳丙酮体积分数为70％，最佳功率为240W，最佳提取温度为50℃，最佳提取时间为30min，结果见图1～6。
实施例6：
响应面法优化：选取丙酮体积分数(A)、时间(B)和温度(C)进行三因素三水平响应面试验设计，以单宁提取率为响应值做响应面，对薯莨单宁提取工艺进行优化，得到各因素对薯莨单宁提取率影响程度和最佳提取工艺条件，结果见图7～9。其中，实验设计水平及编码见表1，响应面实验设计与结果见表2，得到薯莨中单宁提取率与各因素变量的二次方程模型为：
Y＝32.36+2.38A+0.12B+3.44C+1.55AB-2.37AC-0.97BC-2.02A2-2.92B2-3.23C2
方差分析见表3。
各因素对单宁提取率影响程度依次为温度>丙酮体积分数>时间。同时，丙酮体积分数与温度对单宁提取率的交互作用最显著。软件分析得到的最佳工艺条件为：丙酮体积分数为74％，提取时间为31min，提取温度为54℃(薯莨颗粒度为60目，料液比为1:10，超声功率为240W)，此条件下，预测单宁的最大提取率为33.48％。
表1 响应面实验因素水平表
注：实验中，薯莨颗粒度固选为60目，料液比固选为1:10，超声功率固选为240W。
表2 响应面实验设计与结果
表3 回归模型方差分析
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种从薯莨中提取单宁的工艺方法，其特征在于包括以下步骤：将薯莨粉碎后，加入丙酮，加热，超声提取，冷却后过滤，得到单宁提取液，纯化分离，得到单宁；
所述粉碎的粒度为20～160目；所述薯莨和丙酮的用量为每1Kg薯莨加入5～30L丙酮；所述丙酮的体积分数为30～90％；
所述加热的温度为20～80℃；所述超声提取的功率为120～420W；所述超声提取的时间为10～60min。
2.根据权利要求1所述的从薯莨中提取单宁的工艺方法，其特征在于：所述粉碎的粒度为40～100目；所述薯莨和丙酮的用量为每1Kg薯莨加入10～20L丙酮；所述丙酮的体积分数为60～80％。
3.根据权利要求1所述的从薯莨中提取单宁的工艺方法，其特征在于：所述粉碎的粒度为60目；所述薯莨和丙酮的用量为每1Kg薯莨加入10L丙酮；所述丙酮的体积分数为74％。
4.根据权利要求1所述的从薯莨中提取单宁的工艺方法，其特征在于：所述加热的温度为40～60℃；所述超声提取的功率为180～300W；所述超声提取的时间为20～40min。
5.根据权利要求1所述的从薯莨中提取单宁的工艺方法，其特征在于：所述加热的温度为54℃；所述超声提取的功率为240W；所述超声提取的时间为31min。
6.根据权利要求1所述的从薯莨中提取单宁的工艺方法，其特征在于：所述分离纯化指将单宁提取液离心，取上清液减压蒸馏，真空干燥，加入95％乙醇溶解，用Sephadex LH-20柱分离纯化，纯化后的产物减压浓缩，冷冻干燥即得单宁。
7.根据权利要求6所述的从薯莨中提取单宁的工艺方法，其特征在于：所述用SephadexLH-20柱分离纯化时，所用洗脱剂为乙醇和50％的丙酮，单位质量提取物所用体积分别为4mL/mg和2mL/mg，洗脱速度分别为24mL/h和30mL/h。
8.根据权利要求1所述的从薯莨中提取单宁的工艺方法，其特征在于包括以下步骤：将薯莨粉碎为60目后，按照每1Kg薯莨加入10L丙酮的比例加入74v/v％丙酮，加热至54℃，超声功率240W下超声提取31min，冷却后过滤，得到单宁提取液，纯化分离，得到单宁。
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