超聲波強化提取薺菜中有機酸的研究

    
　　薺菜，為十字花科菜屬，別名護生草、地菜、菱角菜、薺薺菜等，廣泛分布在我國各省。薺菜作為野菜中營養(yǎng)價值zui高的一種，已經(jīng)越來越備受人們青睞［1］。薺菜中含多種有機酸如原兒茶酸、檸檬酸、薺菜酸、蘋果酸、枸櫞酸、對氨基苯磺酸、延胡索酸等，多以鈣鹽、鉀鹽及鈉鹽的形式存在。越來越多的研究證明，有機酸類成分具有抗腫瘤、抑菌、抗血栓、抗艾滋病毒等廣泛的生物活性。因此，有機酸類成分的提取成為熱點。
    
　　目前，有機酸的提取方法主要有3種，即蒸餾水直接提取法，乙醇-旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)提取法，乙氰、甲醇提取法［2］。由于乙氰、甲醇成本高且有毒性，因此較少使用。乙醇-旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)提取法成本高，水浸提法成本較低，但提取效率低。近年來，人們用超聲波技術(shù)提取植物中的生物堿、黃酮、多糖、皂苷、蒽醌、香豆素等生物活性物質(zhì)［3，4］，都表明超聲波提取比常規(guī)提取法費時少，得率高，化學成分與常規(guī)法相比沒有變化。超聲提取原理是利用超聲波產(chǎn)生的強烈振動、空化效應(yīng)、粉碎等作用［5］，將植物藥材中所含成分提取到溶劑之中。本文在超聲波條件下，采用正交實驗設(shè)計考察了水浸提薺菜有機酸的提取工藝。

　　1  材料與方法

　　1.1  材料與儀器薺菜，采自四川理工學院周圍的山地上；JA2003型電子天平，粉碎機，PHS-3A型酸度計，KQ5200DB型超聲儀, 202-3AB型電熱恒溫干燥箱，電子恒溫水浴鍋。

　　1.2  方法

　　1.2.1  有機酸提取工藝流程薺菜→預處理→加入蒸餾水浸潤→超聲波處理→抽濾→總有機酸的測定。

　　1.2.2  操作要點采摘新鮮薺菜，去掉根部及枯敗部分，清洗瀝干后，干燥，粉碎備用。準確稱取一定量薺菜粉末，加入 一定量不含二氧化碳的蒸餾水，在一定功率，一定溫度的超聲波清洗器中處理一段時間，抽濾，濾液轉(zhuǎn)入100 ml容量瓶內(nèi)，用不含二氧化碳的蒸餾水定容至刻度線，搖勻備用。

　　1.2.3  實驗方案根據(jù)“1.2.2”項下的操作方法，通過單因素實驗及正交實驗，以總有機酸含量為指標，確定有機酸提取的*工藝條件，根據(jù)有機酸的*提取工藝條件確定提取次數(shù)。

　　1.3  有機酸的測定方法［6］用移液管吸取定容至100 ml的提取液2 ml于250 ml錐形瓶中（由于該提取液顏色較深，可加入適量不含二氧化碳的蒸餾水將其稀釋至顏色變淺，約加水50 ml），加1%酚酞指示劑約4～5滴，用0.034 mol/L的*標準溶液滴定至微紅且30 s不退色為終點。記錄*標準溶液的用量，依據(jù)下面的公式計算出薺菜中總有機酸含量。
    
　　X=CVK/（M×V0 /V1）×100%   
    
　　X——總酸度（%）
    
　　C——*標準溶液的濃度（mol/L）
    
　　V——消耗*標準溶液的體積（ml）
    
　　M——樣品的質(zhì)量或體積（g或ml）
    
　　V0——樣品稀釋液總體積（ml）
    
　　V1——滴定時吸取樣液體積（ml）
    
　　K——換算成適量酸之系數(shù)（K為換算適量酸的系數(shù)，即1 mmol*相當于主要酸的系數(shù)。柑橘類果實及其制品和飲料以檸檬酸表示，葡萄及其制品以酒石酸表示，蘋果﹑核果類果實及其制品和蔬菜以蘋果酸表示，乳品、肉類、水產(chǎn)品及其制品以乳酸表示，酒類、調(diào)味品以乙酸表示）
    
　　薺菜屬于蔬菜類,采用蘋果酸表示，取K=0.067。

2  結(jié)果

　　2.1  不同溫度對提取效果的影響稱取6份薺菜粉末各5 g（至0.001 g），在料液比1∶12，超聲波功率120 W的條件下，分別于55，60，65，70，75，80℃下提取30 min。結(jié)果見圖1。
    
　　由圖1可以看出，浸提液總酸含量隨著溫度的升高而增加，但溫度升高到一定程度時，總酸含量反而下降。在65～75℃這一溫度范圍內(nèi)，有機酸的提取量顯著增加。這可能是因為溫度增長到一定程度，其他物質(zhì)的浸出影響了有機酸的浸出。

　　圖1  不同溫度對有機酸提取的影響（略）

　　2.2  不同提取時間對提取效果的影響稱取6份薺菜粉末各5 g（至0.001 g），在溫度70℃、料液比1∶12、超聲波功率120 W的條件下，提取25，30，35，40，45，50 min。結(jié)果見圖2。

　　圖2  不同提取時間對有機酸提取的影響（略） 
    
　　由圖2可以看出浸提液薺菜汁總酸含量隨著時間的增加而增加，但時間增加到一定程度時，總酸含量反而下降。

　　2.3  不同料液比對提取效果的影響稱取6份薺菜粉末各5 g（至0.001 g），在提取時間30 min，溫度為70℃,超聲波120 W的條件下，分別于料液比為1∶10，1∶12，1∶15，1∶18，1∶20，1∶22的條件下提取。結(jié)果見圖3。

　　圖3  不同料液比對提取效果的影響（略） 
    
　　由圖3可以看出浸提液薺菜汁總酸含量隨著料液比的增大而增加，但加水量超過一定程度時，總酸含量反而下降。從圖3中可以發(fā)現(xiàn)在料液比為1∶12～1∶18之間時，總酸含量zui高且變化不大。

　　2.4  不同超聲波功率對提取效果的影響稱取5份薺菜粉末各5 g（至0.001 g），在料液比為1∶12，提取時間30 min，提取溫度70℃，在超聲波功率為80，100，120，140，160 W的條件下提取。結(jié)果見圖4。

　　圖4  不同超聲功率對有機酸提取的影響（略） 
    
　　由圖4可以看出，浸提液薺菜汁總酸含量隨著超聲波功率的不同變化趨勢是：先增大后減小，然后再增大而后又減小?？偹崽崛×康膠ui高點出現(xiàn)在超聲波功率120 W時。

　　2.5  優(yōu)化工藝條件的正交實驗根據(jù)單因素實驗可知，料液比、提取時間、 溫度、超聲波功率影響有機酸提取效果。為確定這4個因素的綜合影響，以料液比、提取時間、 溫度、超聲波功率為實驗因素，按L9（34）正交表進行正交實驗確定*提取工藝條件，因素水平表（見表1），以有機酸含量為指標。結(jié)果見表2。

　　表1  實驗因素及水平（略）

　　表2  正交實驗結(jié)果與分析（略）

　　由極差分析可知, 各因素對結(jié)果影響的主次順序 為C＞A＞D＞B，即溫度＞料液比＞超聲波功率＞時間。實驗表明，提取工藝的*條件為A3B2C2D3，即料液比1∶18,提取時間35 min，提取溫度70℃，超聲波功率140 W。
    
　　由于*組合沒有在正交實驗中出現(xiàn)，因而進行3次驗證交驗。在此*參數(shù)組合條件下，有機酸含量的平均值為1.76％，提取率大于交驗表中的任一組合，為*選擇。

　　2.6  提取次數(shù)的確定稱取薺菜粉末5 g（至0.001 g），在料液比1:12,提取時間30 min,提取溫度70℃,超聲波功率140W的條件下提取,提取3次，第2次和第3次提取時采用前1次的濾渣，提取方法均與第1次相同。結(jié)果見表3。

　　表3  不同提取次數(shù)對提取率影響的比較（略）

　　由實驗結(jié)果可以看出，第3次提取時得到的有機酸含量極少，所以提取次數(shù)定為兩次。

　　3  小結(jié)
    
　　超聲波能夠提高水浸提有機酸的效率，達到省時、、節(jié)能的目的。正交實驗結(jié)果表明，溫度對提取率影響zui大。實驗范圍內(nèi)，超聲波提取的*工藝條件為：時間35 min，料液比1∶18，溫度70℃，超聲波功率140 W。水提法在溶劑成本上比乙醇提法低，而且水是一種安全可靠，不污染環(huán)境的環(huán)境友好溶劑。
    
　　有機酸類成分的提取分離以及分析測定方法很多，但其適用范圍各有不同。要選擇合適的提取分離和分析測定方法，除了要考慮需分析的有機酸類成分的結(jié)構(gòu)性質(zhì)外，還需要考慮提取物中其它物質(zhì)成分對有機酸的干擾。因此，在實際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)具體情況具體分析，綜合考慮，確定出*的提取分離及分析測定方法。