纖維素酶提取槐花蘆丁的新工藝研究

1、纖維素酶提取槐花蘆丁的新工藝研究徐建國,王向東,胡青平,段江蓮,候 輝(山西師范大學(xué)食品工程系, 山西臨汾041004摘要:以開花初期的洋槐為原料,經(jīng)恒溫干燥,然后通過單因素試驗(yàn)、正交試驗(yàn)和方差分析確定了纖維素酶 提取槐花蘆丁的最佳工藝條件。結(jié)果表明,采用纖維素酶提取槐花蘆丁效果較好,確定最佳工藝參數(shù)為酶解溫度 45、pH4.5、纖維素酶添加量 0.03%、酶解時(shí)間 2.0h、料液比 1:55。關(guān)鍵 詞 :槐 花; 蘆 丁; 纖 維 素 酶;提 取中圖分類號(hào) :TQ91; Q55文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :A文章編號(hào) :1002-6630(200611-0315-04收稿日期:2006-06-29基金項(xiàng)目:

2、教育部重點(diǎn)項(xiàng)目(00118作者簡介:徐建國(1971- ,男,講師,碩士研究生,研究方向?yàn)楣呒庸ぜ爸参镔Y源開發(fā)利用。槐花(Pogadatree.flowers 為豆科植物槐(Sophora japonica .L的干燥花及花蕾,我國大部分地區(qū)都有生 長。據(jù)醫(yī)書記載,槐花有多種醫(yī)療保健功能,如日 華 子 本 草 中 說 槐 花 “ 治 五 痔 , 心 疼 , 眼 疾 ” ; 本 草 綱 目 中 說 “ 炒 香 頻 嚼 , 治 失 音 及 喉 痹 ” ; 醫(yī) 林 篡 要 中 記 載 其 “ 瀉 肺 逆 , 瀉 心 火 , 清 肝 火 , 堅(jiān) 腎火。 ” 1, 2槐花中富含蘆丁(R u t i n

3、 ,三萜皂甙,槐花 米甲素、乙素、丙素等多種活性物質(zhì)。其中蘆丁是有 效成分?；被ㄌJ丁的提取 3, 4,目前主要采用水提法和 有機(jī)溶劑法,但水提法提取溫度高,提取率低,且蘆 丁易失去活性;有機(jī)溶劑法提取雖高,但存在溶劑殘留 等缺陷。本文首次利用酶解提取技術(shù)對槐花蘆丁的提取 工藝進(jìn)行了研究,旨在為槐花蘆丁的提取和進(jìn)一步開發(fā) 利用槐花資源提供依據(jù)。1材料與方法1. 1材料及試劑供試材料槐花為山西師大附近采集的槐花(開花初期 的洋槐 ,將采集的新鮮槐花放在電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 內(nèi)進(jìn)行干燥,干燥溫度 60,時(shí)間 24h ,干燥至水分 含量(11±0.5%,將干燥后的槐花粉碎(槐花干粉,裝 入 瓶

4、 中 , 以 供 試 驗(yàn) 用 。纖維素酶 15000U/g 中國醫(yī)藥集團(tuán)上?；瘜W(xué)試劑公 司;蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;其它 化學(xué)試劑均為分析純或化學(xué)純。1. 2儀器與設(shè)備3110型紫外分光光度計(jì)日本日立公司 ; 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā) 器 RE-52AA上海亞榮生化儀器廠;TSHZ-2A 臺(tái)式水 浴恒溫振蕩器上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠等。1. 3方法1. 3. 1槐花蘆丁水提取工藝 5干燥槐花粉碎(40目蒸餾水浸提 2次合并提 取液減壓濃縮蘆丁提取液1. 3. 2槐花蘆丁纖維素酶提取工藝干燥槐花粉碎(40目加蒸餾水混勻加入酶液 抽濾減壓濃縮蘆丁提取液1. 3. 3蘆丁粗提物提取率的計(jì)算采用紫外分光光度法

5、 6測定其吸收光譜,將蘆丁提 取液低溫蒸發(fā)濃縮,干燥得蘆丁粗提物。蘆丁粗提物 提取率(%=蘆丁粗提物重量 /槐花重量。1. 3. 4纖維素酶提取的單因素試驗(yàn) 7稱取適量的槐花葉干粉置于錐形瓶中,加入蒸餾水 和酶液,密封浸提。浸提完畢后抽濾,收集濾液。以 蒸餾水作空白,在波長 330n m 處測定提取液的吸光度 值。規(guī)定加酶量、p H 值、酶解溫度、酶解時(shí)間及料 液比,分別研究各提取條件對槐花蘆丁提取率的影響。 1. 3. 5酶法提取的正交試驗(yàn) 7根據(jù)單因素的試驗(yàn)結(jié)果,選取 L 16(45正交表進(jìn)行正 交試驗(yàn),并進(jìn)行極差分析和方差分析以確定最佳浸提條 件。因素及水平見表 1。水平因素 Table

6、1Thetableoffactorsandlevels提取率(%加酶量(%圖 1加酶量與提取率的關(guān)系Fig.1Relationofcontentofenzymeandextractionratio 2結(jié)果與分析2. 1纖維素酶提取的單因素試驗(yàn)2. 1. 1加酶量對槐花蘆丁提取率的影響加酶量對提取率的影響結(jié)果見圖 1。由圖 1可知,隨著酶量的增加,蘆丁提取率逐漸 提高,當(dāng)酶量達(dá)到 0. 035%時(shí),提取率基本已達(dá)到最大 值,繼續(xù)增加酶用量,提取率增加不明顯。因此,確 定加酶量為 0.035%。2. 1. 2p H 值對槐花蘆丁提取率的影響p H 值對蘆丁提取率的影響結(jié)果見圖 2。由圖 2可知,p

7、H 值對槐花蘆丁的提取率有明顯的影 響,當(dāng) pH 值在 3.04.0之間時(shí),隨著 pH 值的提高,提 取率明顯增加,當(dāng) pH 值在 4.0時(shí)提取率達(dá)到最達(dá)值,當(dāng) p H 值大于 4. 0時(shí),提取率明顯降低,原因可能是 p H 值 影響了纖維素酶的活性。因此,確定最佳 p H 值為 4. 0。 2. 1. 3酶解溫度對槐花蘆丁提取率的影響溫度對提取率的影響結(jié)果見圖 3。由圖 3可知,當(dāng)溫度在 2545之間時(shí),蘆丁提 取率隨著溫度的升高而急劇上升,在 45時(shí)達(dá)到較大 33.544.55.56提 取 率 (%pH 值圖 2 pH 值與提取率的關(guān)系 Fig.2RelationofpHvalueande

8、xtractionratio2535455565提 取 率 (%溫度(圖 3酶解溫度與提取率的關(guān)系 Fig.3Relationoftemperatureandextractionratio123456提 取 率 (%提取時(shí)間(h圖 4酶解時(shí)間與提取率的關(guān)系 Fig.4Relationofextractiontimeandextractionratio16151413121:401:451:501:551:601:65提 取 率 (%料液比圖 5料液比與提取率的關(guān)系Fig.5Relationofmaterial/solventratioandextractionratio值,當(dāng)溫度大于 45時(shí),

9、提取率開始下降,原因可能 是當(dāng)溫度高于 45時(shí),纖維素酶開始失活,因此確定 采用纖維素酶提取槐花蘆丁的溫度為 45。 2. 1. 4酶解時(shí)間對槐花蘆丁提取率的影響 酶解時(shí)間對提取率的影響結(jié)果見圖 4。顯增加,當(dāng)料液比為 1:55時(shí),提取率基本達(dá)到較大值, 此后再增加料液比,提取率增加不明顯。因此,從經(jīng) 濟(jì)角度考慮,料液比以 1:55為宜。 2. 2酶法提取的正交試驗(yàn) 2. 2. 1正交試驗(yàn)結(jié)果根據(jù)單因素的試驗(yàn)結(jié)果,選取 L 16(45正交表進(jìn)行正 交試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表 2。由圖 4可知,酶解時(shí)間在 2h 之前,槐花蘆丁的提 取率隨提取時(shí)間的延長而上升,當(dāng)時(shí)間達(dá)到 2h 之后, 提取率的增加不明

10、顯,而且時(shí)間過長會(huì)延長提取周期。 因此,確定酶解時(shí)間為 2h 。 2. 1. 5料液比對槐花蘆丁提取率的影響 料液比對提取率的影響結(jié)果見圖 5。由圖 5可知,隨著料液比的增大,蘆丁提取率明試驗(yàn)號(hào)3.88251.830.91.31750.8975表 2正交試驗(yàn)結(jié)果Table2Resultoforthogonaltest表 2的結(jié)果表明,各因素對槐花蘆丁提取率的影響 程度依次為 A >B >D >C ,即酶解溫度、p H 值、酶 解 時(shí) 間 、 加 酶 量 。 綜 合 各 因 素 的 k 值 和 直 接 比 較 , A 2B 3C 1D 3為最佳酶法提取條件。由表 3可知,因素

11、A 有顯著性差異,說明溫度對 槐花蘆丁的提取率有很大的影響,因此只能選擇在正交 試驗(yàn)中有最大 K 值的水平;因素 B 、C 、D 均無顯著 性差異,說明 p H 值、加酶量、酶解時(shí)間在正交設(shè)計(jì) 的四水平內(nèi)對槐花蘆丁的提取率無顯著性影響,結(jié)合單 因素試驗(yàn),最后確定酶法提取槐花蘆丁的最佳工藝條件 為酶解溫度 45、pH 值 4.5、纖維素酶添加量 0.03%、 酶解時(shí)間 2.0h、料液比 1:55。 2. 3槐花蘆丁不同提取方法的比較以蘆丁提取率為指標(biāo),精確稱取等量的槐花葉干 粉,采用上述試驗(yàn)確定的酶提取工藝條件進(jìn)行提取,并 與常規(guī)的水提取進(jìn)行比較。結(jié)果見表 4。由表 4可以看出,纖維素酶提取所得

12、的蘆丁提取率高于水提取法,加之酶提取具有提取條件溫和、活性 物質(zhì)不易失活、操作簡單、且無溶劑殘留問題,有利 于后續(xù)的加工利用等優(yōu)點(diǎn),因此,提取槐花蘆丁,酶法提取是一種可行的、有效的提取方法。 3結(jié)論3. 1由于組成植物細(xì)胞壁的架構(gòu)物質(zhì)主要為纖維素、角質(zhì)等,特別是纖維素對細(xì)胞外壁起到支撐和保護(hù)作 用,果膠酶不能破壞細(xì)胞壁,因此提取效果不明顯, 而纖維素酶在提取介質(zhì)中可使纖維素降解,從而破壞植物 細(xì)胞壁,有利于提取成分的溶出。因此纖維素酶可有 效地提高槐花蘆丁的提取率。 3. 2試驗(yàn)確定的纖維素酶提取槐花蘆丁的最佳工藝參數(shù) 為:酶解溫度 45、pH 值 4.5、纖維素酶添加量 0.03%、 酶解時(shí)

13、間 2. 0h 、料液比 1:55。與常規(guī)水提法比較,提 取率高,同時(shí)提取條件也溫和,工業(yè)生產(chǎn)易于實(shí)現(xiàn), 為槐花蘆丁的提取提供了一種新方法。參 考 文 獻(xiàn) :1丁利君,吳忠輝,蔡創(chuàng)海. 槐花中黃酮類物質(zhì)的提取工藝的研究J. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2002,18(1:142-144.2江蘇新醫(yī)學(xué)院. 中藥大詞典M. 上海: 上?？萍汲霭嫔?1997.2433-2434.3戰(zhàn)玉琴,尹德英.冷堿法從槐米中提取蘆丁的實(shí)驗(yàn)研究J. 中成藥, 1994,16(7:10.4李應(yīng)樨,鄭伯瑛.用煎煮法和滲漉法從槐米中提取蘆丁的實(shí)驗(yàn)比較 J. 中草藥,1992,23(10:527.5王永寧, 盧挺, 石玉平, 等. 槐花

14、中黃酮類物質(zhì)提取研究J. 青海師 范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版,2003,(4:49-51.6羅季陽, 田呈瑞, 張曉娟. 酶法提取杜仲葉活性成分的研究J. 食品 科學(xué),2005,26(1:164-168.7胡青平,徐建國, 李琪, 等. 酶法提取元寶楓葉綠原酸的新工藝研究 J. 食品科學(xué),2006,27(7:159-162.變異來源偏差平方和 自由度 均方 F 值 F F 0.05(3,3 =9.28誤差 1.756830.5856總和54.911表 3正交試驗(yàn)方差分析表Table3Thetableofanalysisoforthogonaltest2. 2. 2正交試驗(yàn)的方差分析結(jié)果(見表 3e

15、fefefef信息efefefeffef 纖維素酶提取槐花蘆丁的新工藝研究作者:徐建國 , 王向東 , 胡青平 , 段江蓮 , 候輝 , XU Jian-guo, WANG Xiang-dong, HU Qing-ping, DUAN Jiang-lian , HOU Hui 作者單位:山西師范大學(xué)食品工程系,山西,臨汾,041004刊名:食品科學(xué) 英文刊名:FOOD SCIENCE年,卷(期:2006,27(11被引用次數(shù):0次參考文獻(xiàn)(7條1. 丁利君 . 吳忠輝 . 蔡創(chuàng)海 槐花中黃酮類物質(zhì)的提取工藝的研究 期刊論文-農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 2002(012. 江蘇新醫(yī)學(xué)院 中藥大詞典 19973

16、. 戰(zhàn)玉琴 . 尹德英 冷堿法從槐米中提取蘆丁的實(shí)驗(yàn)研究 1994(074. 李應(yīng)樨 . 鄭伯瑛 用煎煮法和滲漉法從槐米中提取蘆丁的實(shí)驗(yàn)比較 1992(105. 王永寧 . 盧挺 . 石玉平 槐花中黃酮類物質(zhì)提取研究 期刊論文-青海師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版 2003(046. 羅季陽 . 田呈瑞 . 張曉娟 酶法提取杜仲葉活性成分的研究 期刊論文-食品科學(xué) 2005(017. 胡青平 . 徐建國 . 李琪 酶法提取元寶楓葉綠原酸的新工藝研究 期刊論文-食品科學(xué) 2006(07相似文獻(xiàn)(10條1.期刊論文 雷濘菲 . 桑世華 . 彭書明 . 宋雷霆 . LEI Ning-fei. SANG Sh

17、i-hua. PENG Shu-ming. SONG Lei-ting 槐花中蘆丁的提取工藝研究 -時(shí)珍國醫(yī)國藥 2008,19(4目的 探討槐花中黃酮類化合物蘆丁的提取工藝和槐花的炮制儲(chǔ)存對槐花中蘆丁的影響.方法 考察單因素水平基礎(chǔ)上進(jìn)行正交設(shè)計(jì)提取槐花中蘆丁;比較分析不同地點(diǎn)槐花、市售 儲(chǔ)藏槐花與槐花炭中蘆丁的含量.結(jié)果 槐花中蘆丁提取最佳工藝條件是:A2B2C3,即2倍量60%乙醇回流3次,2 h/次.比較不同生長地點(diǎn)槐花與槐花炭中蘆丁含量表明,光照好的東風(fēng)渠邊 槐花中蘆丁含量最高(13.24%,新鮮槐花中蘆丁含量普遍比市售儲(chǔ)藏槐花高,烘干品比陰干品中高,炮制后的槐花炭中含量最低(2.3

18、4%.結(jié)論 槐花采摘后應(yīng)立即高溫110殺青有利于 蘆丁的保護(hù),儲(chǔ)藏期間盡量通風(fēng)干燥,栽培種植宜選擇陽光好的空曠地.該實(shí)驗(yàn)結(jié)果為進(jìn)一步開發(fā)和利用槐花提供了理論依據(jù).2.期刊論文 銀建中 . 石文華 . 徐巧蓮 . YIN Jianzhong. SHI Wenhua. XU Qiaolian 槐花浸膏和蘆丁的超臨界CO2提純工藝研究 -醫(yī)藥工程設(shè) 計(jì) 2006,27(63.期刊論文 劉景東 . 錢彥叢 . 王志玲 . 勾凌燕 . 甘露 . 姜虹 龍爪槐花中蘆丁的鑒別及與槐花成分的比較 -基層中藥雜志 2002,16(34.期刊論文 郭柳 . 黃瀟瀟 關(guān)于蘆丁的提煉技術(shù)分析 -中國科技博覽 2010

19、,""(16目的探討槐花中黃酮類化合物蘆丁的提取工藝和槐花的炮制儲(chǔ)存對槐花中蘆丁的影響.方法考察單因素水平基礎(chǔ)上進(jìn)行正交設(shè)計(jì)提取槐花中蘆丁:比較分析不同地點(diǎn)槐花、市售儲(chǔ) 藏槐花與槐花炭中蘆丁的含量.結(jié)果:槐花中蘆丁提取最佳工藝條件:A282C3,即2倍量60%乙醇回流3次,2h/次.比較不同生長地點(diǎn)槐花與槐花炭中蘆丁含量表明,光照好的槐花中蘆丁含 量最高(13.24%,新鮮槐花中蘆丁含量普遍比市售儲(chǔ)藏槐花高,烘干品比陰干品中高,炮制后的槐花炭中含量量低(2.34%.結(jié)論槐花采摘后應(yīng)立即高溫110殺青有利于蘆丁的保護(hù),儲(chǔ) 藏期間盡量通風(fēng)干燥,栽培種植宜選擇陽光好的空曠地.該實(shí)

20、驗(yàn)結(jié)果為進(jìn)一步開發(fā)和利用槐花提供了理論依據(jù).5.期刊論文 高麗誼 . 黃冬 . Gao Liyi. Huang Dong 高效液相色譜法測定槐花沖劑中蘆丁含量 -中國藥業(yè) 2008,17(176.會(huì)議論文 李嬈嬈 . 原思通 制炭溫度及受熱時(shí)間對槐花中蘆丁和槲皮素含量的影響 2005目的:考察制炭溫度及受熱時(shí)間對槐花中蘆丁和槲皮素含量的影響,分析炮制對槐花中兩種成分含量變化的影響.方法;采用恒溫烘箱為加熱設(shè)備,在多個(gè)溫度下分別對槐花及其主 要成分蘆丁進(jìn)行定溫定時(shí)加熱,得到一系列的槐花受熱樣品和蘆丁受熱樣品,采用高效液相色譜法分別測定各份樣品中蘆丁和槲皮素的含量.結(jié)果:槐花在180或190受熱3

21、0min時(shí),蘆 丁含量均顯著降低,槲皮素含量均達(dá)到最高.結(jié)論:該結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了傳統(tǒng)制炭溫度為185±2的科學(xué)性.本方法簡單、易操作,為進(jìn)行炮制工藝的篩選提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù).7.期刊論文 趙強(qiáng) . 廖天錄 . 王俊峰 . 楊明 槐花中蘆丁的提取及檢測方法的建立研究 -甘肅畜牧獸醫(yī) 2010,40(3采用堿提酸沉法對槐花中蘆丁進(jìn)行正交提取試驗(yàn),并對提取物進(jìn)行TLC法、紅外和紫外光譜檢測.結(jié)果表明,堿提酸沉法最佳正交提取工藝為堿提pH=9,酸沉pH=3,煮沸時(shí)閽10min,提取率最高可達(dá)4.4%.其提取物經(jīng)光譜檢測可確定為蘆丁純品.8.期刊論文 張曉燕 . 姚國新 . 劉英 . 金萍 高效液相色譜分析制備槐花散時(shí)溫度對蘆丁含量的影響 -時(shí)珍國醫(yī)國藥 2002,13