芝麻糖蜜中木酚素提取工藝的研究

芝麻糖蜜中木酚素提取工藝的研究

中國(guó)是一個(gè)資源匱乏的國(guó)家。有效利用現(xiàn)有的蛋白資源是一個(gè)長(zhǎng)期問(wèn)題。我國(guó)是芝麻生產(chǎn)大國(guó),芝麻蛋白是一種營(yíng)養(yǎng)均衡,且不含抗?fàn)I養(yǎng)因子的優(yōu)質(zhì)蛋白資源,同時(shí)芝麻餅粕中含有0.03%~0.06%的芝麻木酚素類物質(zhì)。芝麻木酚素類物質(zhì)包括脂溶性的木酚素和水溶性的木酚素糖苷,其中已經(jīng)被鑒定出的脂溶性木酚素主要有芝麻酚、芝麻素、芝麻林素［1－2］、細(xì)辛素、芝麻素酚、辣薄荷醇、松脂醇等,被鑒定出的水溶性木酚素糖苷主要有松脂醇糖苷［3］、芝麻素酚糖苷(芝麻素酚糖苷根據(jù)其含有糖苷數(shù)量可分為一糖苷芝麻素酚、二糖苷芝麻素酚和三糖苷芝麻素酚,其中二糖苷芝麻素酚有兩種同分異構(gòu)體)［4－5］、芝麻林素酚糖苷［6］等。這些木酚素類物質(zhì)具有強(qiáng)的抗氧化性［7］,可以保護(hù)肝臟［8］,是一種γ-VE、α-VE抗氧化增效劑。通過(guò)動(dòng)物試驗(yàn)表明:芝麻中的木酚素類物質(zhì)可以增強(qiáng)一些對(duì)人類有益酶類如過(guò)氧化物歧化酶［9］、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶和谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶［10］的活性,減少脂類物質(zhì)的氧化［11］,降低膽固醇合成酶的活性［12］,延緩衰老。含水乙醇可以將油料餅粕中的大部分糖類和少部分蛋白質(zhì)和油脂溶解,醇洗法生產(chǎn)濃縮蛋白已經(jīng)在大豆、花生、油菜籽等大宗油料中得到應(yīng)用,料想不久醇洗法生產(chǎn)芝麻蛋白的工業(yè)化項(xiàng)目就會(huì)出現(xiàn)。同時(shí)木酚素類物質(zhì)也可以溶解在乙醇中［13］,因此可以用醇洗芝麻濃縮蛋白的副產(chǎn)品芝麻糖蜜作為提取木酚素的原料。本文就乙酸乙酯從芝麻糖蜜中提取木酚素的工藝條件進(jìn)行研究。1材料和方法1.1.1天麻黨組織帶頭過(guò)皮亞臨界單元引導(dǎo)芝麻:品種為鄭芝98N09,產(chǎn)地商水。對(duì)15kg芝麻進(jìn)行清理去雜去癟粒,再用0.4%熱堿水浸泡3min,清水沖洗后,手工脫皮,50℃烘干。芝麻粕:將脫皮芝麻潤(rùn)濕到含有約10%的水分,然后將芝麻送入螺旋榨油機(jī)壓榨3次。冷榨餅進(jìn)行亞臨界脫脂,獲得脫脂芝麻粕,過(guò)40目篩備用。試劑:芝麻素標(biāo)準(zhǔn)品、芝麻林素標(biāo)準(zhǔn)品;95%乙醇、甲醇、氫氧化鈉、乙酸乙酯,均為分析純;甲醇,色譜純;95%乙醇,化學(xué)純。1.1.2u3000定光譜AL204分析天平,RE-52A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀,SHZ-D(III)循環(huán)水式真空泵,DZKW-S-4電熱恒溫水浴鍋,SHZ-88水浴恒溫振蕩器,LC-10AT液相色譜儀,FW-100高速萬(wàn)能粉碎機(jī),YP6001電子天平,JJ-1型定時(shí)電動(dòng)攪拌器,DHN-914bA電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱,UV759S紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)。1.2測(cè)試方法1.2.1乙醇提取物的提取稱取一定量芝麻粕置于三口圓底燒瓶?jī)?nèi),按料液比1∶4加入70%乙醇。50℃水浴加熱,電動(dòng)攪拌提取60min,醇洗3次。抽濾并收集每次醇洗液,回收乙醇,蒸發(fā)濃縮得到芝麻糖蜜,濕粕低溫(50℃)脫溶得到芝麻濃縮蛋白。1.2.2芝麻素和芝麻林素的測(cè)定1.2.2.提取條件的確定參照馮志勇等［14］給出的芝麻素在287nm和235nm處有最大紫外吸收,芝麻林素在288.5nm和235nm處有最大紫外吸收的結(jié)論。在287nm處測(cè)定紫外吸光度,初步判斷單因素試驗(yàn)中不同提取條件對(duì)芝麻木酚素提取效果的影響。乙酸乙酯提取芝麻糖蜜之后,取上清液,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑,用95%乙醇將固形物完全溶解定容至50mL,再?gòu)闹腥?mL定容至10mL,測(cè)定紫外吸光度。1.2.2.工藝流程的繪制HPLC測(cè)定條件:Sunfire色譜柱(250mm×4.6mm,5μm),柱溫30℃,流動(dòng)相為甲醇-水(體積比70∶30),流速0.8mL/min,檢測(cè)波長(zhǎng)290nm,進(jìn)樣量10μL。標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制:準(zhǔn)確稱取芝麻素標(biāo)準(zhǔn)品10mg,用甲醇溶解,定容到25mL容量瓶中。稀釋成40、80、120、160、200μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液,精確吸取不同質(zhì)量濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液10μL進(jìn)樣。根據(jù)不同質(zhì)量濃度的芝麻素標(biāo)樣與對(duì)應(yīng)的峰面積繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。芝麻素標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為:Y=13961.2352X-3724.0757。芝麻林素的操作方法同芝麻素,芝麻林素的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為:Y=16934.1414X+10052.1233。乙酸乙酯提取芝麻糖蜜之后,取上清液,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑,用95%乙醇將固形物完全溶解定容至50mL,取10μL樣品注入HPLC進(jìn)行分離,通過(guò)標(biāo)樣峰的保留時(shí)間定性,峰面積與標(biāo)準(zhǔn)曲線比較計(jì)算芝麻素與芝麻林素的含量。2結(jié)果與討論2.1單因素試驗(yàn)2.1.1天麻糖蜜質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)提取效果的影響稱取一定質(zhì)量(干物質(zhì)為5g),質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為20%、30%、40%、50%、60%、70%的芝麻糖蜜置于250mL具塞錐形瓶中,在料液比1∶4(即加入20mL乙酸乙酯)、30℃、120r/min水浴振蕩50min、分液漏斗中靜置90min的條件下,考察芝麻糖蜜質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)提取效果的影響,結(jié)果如圖1所示。由圖1可知,乙酸乙酯提取芝麻木酚素的效果先升高后降低,當(dāng)芝麻糖蜜質(zhì)量分?jǐn)?shù)在50%時(shí),提取效果最好。隨著芝麻糖蜜質(zhì)量分?jǐn)?shù)繼續(xù)增大,提取效果反而下降。這可能是因?yàn)橹ヂ樘敲圪|(zhì)量分?jǐn)?shù)增大,稠度越高,兩相不能夠充分接觸。因此,選定芝麻糖蜜質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%。2.1.2料液比對(duì)提取效果的影響稱取50%的芝麻糖蜜10g(即5g干物質(zhì))置于250mL具塞錐形瓶中,料液比分別為1∶2、1∶4、1∶6、1∶8、1∶10,在30℃、120r/min水浴振蕩50min、分液漏斗中靜置90min的條件下,考察料液比對(duì)提取效果的影響,結(jié)果如圖2所示。由圖2可知,當(dāng)料液比為1∶8時(shí)提取效果比較好。隨著料液比繼續(xù)增加,提取效果反而降低。因此,選定料液比為1∶8。2.1.3振蕩時(shí)間對(duì)提取效果的影響稱取50%的芝麻糖蜜10g(即5g干物質(zhì))置于250mL具塞錐形瓶中,料液比1∶8,振蕩時(shí)間分別為30、40、50、60、70min,在30℃、120r/min水浴振蕩、分液漏斗中靜置90min的條件下,考察振蕩時(shí)間對(duì)提取效果的影響,結(jié)果如圖3所示。由圖3可知,振蕩時(shí)間為50min時(shí)提取效果最好。隨著振蕩時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng),提取效果呈下降趨勢(shì)。因此,選定振蕩時(shí)間為50min。2.1.4靜置時(shí)間的影響稱取50%的芝麻糖蜜10g(即5g干物質(zhì))置于250mL具塞錐形瓶中,料液比1∶8,30℃、120r/min水浴振蕩50min,分液漏斗中分別靜置10、30、50、70、90min,考察靜置時(shí)間對(duì)提取效果的影響,結(jié)果如圖4所示。由圖4可知,靜置時(shí)間對(duì)提取效果基本無(wú)影響。因此,選定靜置時(shí)間為10min。2.1.5提取溫度對(duì)提取效果的影響稱取50%的芝麻糖蜜10g(即5g干物質(zhì))置于250mL具塞錐形瓶中,料液比1∶8,分別在30、40、50、60、70℃水浴條件下120r/min振蕩50min,在分液漏斗中靜置10min,考察提取溫度對(duì)提取效果的影響,結(jié)果如圖5所示。由圖5可知,提取溫度對(duì)提取效果影響比較大,在60℃時(shí)提取效果最好。但是較50℃相比隨著提取溫度升高提取效果基本沒(méi)有增加。因此,選定提取溫度為50℃。2.1.6振蕩強(qiáng)度對(duì)提取效果的影響稱取50%的芝麻糖蜜10g(即5g干物質(zhì))置于250mL具塞錐形瓶中,料液比1∶8,振蕩強(qiáng)度分別為60、120、180、240r/min,在50℃水浴振蕩50min、分液漏斗中靜置10min的條件下,考察振蕩強(qiáng)度對(duì)提取效果的影響,結(jié)果如圖6所示。由圖6可知,振蕩強(qiáng)度為120r/min提取效果最好,之后隨著振蕩強(qiáng)度增強(qiáng)提取效果反而有所下降。因此,選定振蕩強(qiáng)度為120r/min。2.2正交試驗(yàn)2.2.1正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上,選取靜置時(shí)間10min,以芝麻糖蜜質(zhì)量分?jǐn)?shù)、料液比、振蕩時(shí)間、提取溫度、振蕩強(qiáng)度為因素,以木酚素提取量為指標(biāo),設(shè)計(jì)正交試驗(yàn),正交試驗(yàn)因素與水平如表1所示。2.2.2香辛料液比和添加量的確定正交試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。由表2的極差分析可知,影響因素由大到小依次為料液比>提取溫度>振蕩時(shí)間>振蕩強(qiáng)度>芝麻糖蜜質(zhì)量分?jǐn)?shù)。最佳組合為A3B4C1D1E3,即芝麻糖蜜質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%、料液比1∶8、振蕩時(shí)間45min、提取溫度50℃、振蕩強(qiáng)度150r/min。2.2.3麻林素的含量用具塞錐形瓶分別稱取50%的芝麻糖蜜10g(即5g干物質(zhì))3組。在料液比1∶8、振蕩強(qiáng)度150r/min,50℃水浴振蕩45min的條件下,在分液漏斗中靜置10min。取上清液置于已恒重的平底燒瓶中,下層芝麻糖蜜相同條件下再進(jìn)行2次提取。分別收集上清液,脫除溶劑,烘干至恒重并稱重,得出木酚素粗品質(zhì)量。木酚素粗品用95%乙醇定容至50mL,取樣注入HPLC進(jìn)行分析,峰面積與標(biāo)準(zhǔn)曲線比較計(jì)算芝麻素與芝麻林素含量,結(jié)果如表3所示(第3次提取物中檢測(cè)均無(wú)目標(biāo)產(chǎn)物)。由表3可知,2次提取的木酚素含量分別為4.03%、4.33%、3.56%,平均值3.97%。第1次提取的木酚素粗品中的木酚素平均含量為5.75%,第2次提取的木酚素粗品中木酚素平均含量為0.28%。在這3組試驗(yàn)中,第2次得到的木酚素的量分別是第1次的2.34%、2.20%、2.56%,但是第2次提取所得固形物的量分別是第1次的48.18%、40.19%、50.89%。多次提取,木酚素的提取率有所上升,但是效果已很不明顯,如果增加提取次數(shù),會(huì)成倍增大溶劑消耗量和振蕩時(shí)間,并且造成木酚素粗品中木酚素含量的顯著降低。根據(jù)HPLC測(cè)出的芝麻糖蜜干物質(zhì)中含木酚素0.14%,5g干物質(zhì)含有7.00mg木酚素。由表3可知,提取1次木酚素平均提取量為6.34mg,木酚素的提取率為90.57%,木酚素平均含量為5.75%。提取2次木酚素平均提取量為6.49mg,木酚素的提取率為92.71%,木酚素平均含量為3.97%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,提取1次所得木酚素粗品中木酚素平均含量為5.75%,含量相對(duì)較低,但是相對(duì)于芝麻粕中的含量0.03%、芝麻糖蜜(干物質(zhì))中的含量0.14%,本研究采用的工藝將木酚素濃縮了191.3倍和41.0倍。因此,使用乙酸乙酯按照本工藝提取醇洗芝麻濃縮蛋白的副產(chǎn)物芝麻糖蜜中的木酚素是可行有效的。3木酚素的提取乙酸乙酯提取芝麻糖蜜中的木酚素的優(yōu)化工藝條件為芝麻糖蜜質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%,料液比1∶8