超臨界co2萃取桑葉中黃酮的研究【畢業(yè)論文】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p><b>　　食品科學(xué)與工程</b></p><p>　　超臨界CO2萃取桑葉中黃酮的研究</p><p><b>　　摘 要</b>&

2、lt;/p><p>　　本文研究了CO2超臨界萃取桑葉黃酮的最佳工藝。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用三因素三水平的響應(yīng)曲面分析法，建立桑葉黃酮CO2超臨界流體萃取的二次多項(xiàng)式數(shù)學(xué)模型，并以桑葉提取率為響應(yīng)值作響應(yīng)面，考察萃取壓力、萃取溫度和萃取時(shí)間對(duì)藥桑黃酮超臨界萃取的影響。實(shí)驗(yàn)得到最優(yōu)化工藝條件：萃取溫度為63.82℃，萃取壓強(qiáng)為256.02bar，萃取時(shí)間為67min。在此提取條件下，桑葉黃酮的理論提取率達(dá)2.77

3、29mg/g?？紤]到實(shí)際操作的便利，對(duì)此條件進(jìn)行適當(dāng)修正后進(jìn)行平行3次提取驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，得到桑葉平均提取率為2.71mg/g。</p><p>　　關(guān)鍵詞：桑葉；超臨界；響應(yīng)面；萃取</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In this paper, supercritical CO2 extraction co

4、nditions of Mulberry. In the single-factor test, based on three factors and three levels using response surface analysis, build Mulberry CO2 supercritical fluid extraction of the quadratic polynomial model, and the value

5、 of mulberry leaves for the extraction rate of response to the response surface, of extraction pressure, extraction temperature and extraction time on drug Sang supercritical fluid extraction of flavonoids. The optimuml

6、experimental c</p><p>　　Keywords;mulberry; supercritical; response surface; extraction</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 前言1</b></p><p>　　1.1桑

7、葉的組成結(jié)構(gòu)、藥理功能簡(jiǎn)介1</p><p>　　1.2 超臨界流體萃取的運(yùn)用現(xiàn)狀1</p><p>　　1.3黃酮類化合物的結(jié)構(gòu)特征和理化特性2</p><p>　　1.3.1 結(jié)構(gòu)特征2</p><p>　　1.3.2 理化特性2</p><p><b>　　2 儀器與材料2</b>

8、;</p><p>　　2.1實(shí)驗(yàn)主要材料2</p><p><b>　　2.2實(shí)驗(yàn)儀器2</b></p><p><b>　　3 實(shí)驗(yàn)方法3</b></p><p>　　3.1 黃酮含量的測(cè)定3</p><p>　　3.1.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制3</p>

9、<p>　　3.1.2 桑葉提取物中黃酮含量的測(cè)定3</p><p>　　3.2原料的預(yù)處理4</p><p><b>　　3.3萃取步驟4</b></p><p>　　3.4各因素對(duì)實(shí)驗(yàn)的單因素實(shí)驗(yàn)4</p><p>　　3.4.1 溫度對(duì)黃酮類物質(zhì)進(jìn)行單因素提取實(shí)驗(yàn)4</p>&

10、lt;p>　　3.4.2壓強(qiáng)對(duì)黃酮類物質(zhì)進(jìn)行單因素提取4</p><p>　　3.4.3提取時(shí)間對(duì)黃酮類物質(zhì)進(jìn)行單因素提取4</p><p>　　3.5 超臨界提取荷葉總黃酮含量的條件優(yōu)化4</p><p><b>　　4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果4</b></p><p>　　4.1單因素影響4</p>

11、<p>　　4.1.1萃取溫度對(duì)萃取率的影響：5</p><p>　　4.1.2 萃取壓強(qiáng)對(duì)桑葉黃酮萃取的影響5</p><p>　　4.1.3萃取時(shí)間對(duì)藥桑萃取的影響6</p><p>　　4.2 多因素影響6</p><p>　　4.2.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)6</p><p>　　4.2.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

12、7</p><p>　　4.2.3 因數(shù)間的交叉影響8</p><p>　　4.2.4 最佳工藝確定9</p><p><b>　　5 結(jié)語10</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn).11</b></p><p><b>　　1 前言</b&

13、gt;</p><p>　　1.1桑葉的組成結(jié)構(gòu)、藥理功能簡(jiǎn)介</p><p>　　桑葉含有蕓香甙、生物堿、糖類、胡蘿卜素、多種維生素、葉酸、鈣、鐵、鋅和17種氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)和微量元素，桑葉具有抗衰老、降血脂、抑制體內(nèi)有害細(xì)菌繁殖和有害過氧化從理論上講桑葉茶有抗衰老、降血脂、抑制體內(nèi)有害細(xì)菌繁殖和有害過氧化物生成、防治糖尿病等作用具有滋補(bǔ)肝腎,養(yǎng)血祛風(fēng),生津止渴,潤腸通便等功效,有抗衰老

14、及抗氧化作用,補(bǔ)血鎮(zhèn)靜等醫(yī)療功效,能選擇性地殺傷腫瘤細(xì)胞[1]。黃酮類化合物是一類低分子量的廣泛分布于植物界的天然植物成分，為植物多酚類的代謝物,大多有顏色。從植物系統(tǒng)學(xué)的角度,植物體產(chǎn)生黃酮的能力與植物體木質(zhì)化性質(zhì)密切相關(guān)。</p><p>　　1.2 超臨界流體萃取的運(yùn)用現(xiàn)狀</p><p>　　超臨界流體萃取是近幾年來得到較快發(fā)展的一種新的提取和分離技術(shù)， 也是目前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。

15、利用流體在超臨界狀態(tài)下，具有良好的近于液體的溶解能力和近于氣體的傳遞性質(zhì)等十分獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，提取天然物質(zhì)的有效成分， 在香料工業(yè)、食品工業(yè)和醫(yī)藥工業(yè)等行業(yè)具有廣闊的發(fā)展前景[2]。由于CO2臨界參數(shù)低、無毒無害、價(jià)廉易得而被廣泛用作超臨界流體萃取劑臨界流體萃取在食品工業(yè)中的應(yīng)用研究[3]。</p><p>　　超臨界流體萃取技術(shù)已經(jīng)在西德、美國、英國、法國、日本和澳大利亞等國開展了多年，尤其是在食品添加劑領(lǐng)

16、域更是取得了豐碩的成果，它的吸引力在于改變?nèi)軇┬阅芏缘撵`活性，在特殊情況下的選擇性，相分離的快速性和產(chǎn)品不容易被污染的優(yōu)越性，生產(chǎn)價(jià)值高[4]。據(jù)報(bào)道，國際市場(chǎng)上葛根黃酮含量40 %的為300元/kg左右，含量達(dá)80%以上的為2500～4000元/kg，含量90%以上的為10000～15000 元/kg。是近年來發(fā)展起來的一項(xiàng)新型分離技術(shù)，它能同時(shí)完成萃取和蒸餾兩步操作，我們通過對(duì)萃取溫度、萃取壓力、萃取時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行的CO2超臨界流

17、體萃取桑葉中黃酮的正交實(shí)驗(yàn)，確定了萃取的最佳參數(shù)[5]。</p><p>　　1.3黃酮類化合物的結(jié)構(gòu)特征和理化特性</p><p><b>　　圖1 黃酮結(jié)構(gòu)式</b></p><p>　　Fig 1 flavonoid structure</p><p>　　1.3.1 結(jié)構(gòu)特征</p><p

18、>　　黃酮類化合物是色原烷或色原酮的衍生物。目前泛指由兩個(gè)芳香環(huán)A和B通過中央三碳鏈相互作用連接而成的一系列化合物，其基本骨架具有C6-C3-C6 的特點(diǎn)天然的黃酮類化合物幾乎在A、B環(huán)上均有取代基，一般是羥基、甲氧基和異戊烯基等。在植物體中，黃酮類化合物因其所在組織不同，其存在狀態(tài)也呈多樣化。在木質(zhì)部多以苷元形式存在；在花、葉、果實(shí)等器宮多以糖甙形式存在。人體包括異黃酮(Isoflavone)、黃酮(Flavone)、黃酮醇(I

19、soflavono)、黃烷酮(Flavone)、異黃烷酮(Isoflavavone)、喳爾酮(Chalcone)、雙氫黃酮、花色甘等[6,7]。</p><p>　　1.3.2 理化特性</p><p>　　黃酮類化合物具有較好的水溶性，因其具有酚羥基團(tuán)，故顯示一定的酸性，較易溶于堿液中。</p><p><b>　　2 儀器與材料</b>&l

20、t;/p><p>　　2.1 實(shí)驗(yàn)主要材料</p><p>　　藥桑 亞硝酸鈉 氫氧化鈉 硝酸鋁 CO2 無水乙醇 蒸餾水</p><p><b>　　2.2 實(shí)驗(yàn)儀器</b></p><p>　　高速萬能粉碎機(jī)（型號(hào)fw100 天津市泰斯特儀器有限公司）超臨界萃取儀（型號(hào)Spe-ed Sfe公司Applied Separa

21、tions）紫外可見光光度計(jì)（型號(hào)uv-3200pcs上海美譜達(dá)儀器有限公司）</p><p><b>　　3 實(shí)驗(yàn)方法</b></p><p>　　3.1 黃酮含量的測(cè)定</p><p>　　3.1.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制</p><p>　　原理為黃酮化合物與鋁鹽形成絡(luò)合物，控制適宜pH值，在可見光區(qū)獲得穩(wěn)定吸收峰[8]

22、。分別精密稱取對(duì)照液0mL、1mL、2mL、3mL、4mL、5mL和6mL于25mL容量瓶中，分別加無水乙醇補(bǔ)足6mL和5%NaNO2 1mL混勻后靜置6min，再各加10%A1 (NO3) 31mL，靜置6min后滴加10%NaOH10mL，最后加無水乙醇至刻度靜置12 min。由于絡(luò)合物在510 nm處有最大吸收峰，故選此波長。以蘆丁對(duì)照液濃度(mg·mL-1)為橫坐標(biāo)，以吸光度為縱坐標(biāo)，測(cè)得標(biāo)準(zhǔn)曲線為A=11.973C+

23、0.0004，R2=0.9994[9]。</p><p>　　圖2 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線</p><p>　　Fig2 Standard curve of rutin</p><p>　　3.1.2 桑葉提取物中黃酮含量的測(cè)定 </p><p>　　方法為將10ml酒精定容于含有提取物的棕色瓶子，并用超聲裝置超聲以便提取物完全溶解，用吸管吸取

24、1mL提取液于25mL容量瓶中，各加無水乙醇至6mL和5%NaNO21mL混勻后靜置6min,再各加10%A1(NO3)31mL,靜置6min后滴加10%NaOH10 mL,最后加無水乙醇至刻度靜置12 min，同樣的方法配制一瓶不加提取液的對(duì)照組。由于絡(luò)合物在510 nm處有最大吸收峰,故選此波長。</p><p><b>　　桑葉黃酮得率=</b></p><p>

25、;　　式中Y——由回歸方程計(jì)算出的黃酮濃度，mg/mL；</p><p>　　a——稀釋體積倍數(shù)；</p><p>　　V——提取液體積，mL；</p><p>　　W——桑葉粉末質(zhì)量，g[10]。</p><p>　　3.2 原料的預(yù)處理</p><p>　　將桑葉在105℃烘箱中烘干，粉碎，過80目篩，放置于干燥器

26、中，備用。</p><p><b>　　3.3萃取步驟</b></p><p>　　稱取粉碎后的桑葉2g置于超臨界萃取釜中，按工藝要求調(diào)節(jié)好萃取溫度、壓強(qiáng)、CO2流量。待制冷系統(tǒng)和萃取溫度達(dá)到后，先進(jìn)行CO2靜態(tài)浸泡10分鐘，然后開動(dòng)高壓泵進(jìn)行循環(huán)萃取操作，在此過程中保持二氧化碳流量穩(wěn)定，到達(dá)所需時(shí)間后，結(jié)束萃取。萃取物用10mL無水乙醇超聲溶解，定容。</p&

27、gt;<p>　　3.4 各因素對(duì)實(shí)驗(yàn)的單因素實(shí)驗(yàn)</p><p>　　3.4.1 溫度對(duì)黃酮類物質(zhì)進(jìn)行單因素提取實(shí)驗(yàn)</p><p>　　準(zhǔn)確稱取2.0g桑葉粉末用棉花分三層裝入提取管，將提取管與超臨界裝置連接，進(jìn)行萃取，所有提取過程都先靜態(tài)提取15min。固定壓強(qiáng)225bar，固定時(shí)間60min，分別對(duì)溫度（40℃，50℃，60℃，70℃，80℃）進(jìn)行提取并用棕色瓶?jī)?chǔ)存，

28、考察溫度對(duì)荷葉黃酮類物質(zhì)提取效果的影響。</p><p>　　3.4.2 壓強(qiáng)對(duì)黃酮類物質(zhì)進(jìn)行單因素提取</p><p>　　提取方法同3.4.1。提取溫度為60℃，提取時(shí)間為45min，壓強(qiáng)為（150bar，200bar，250bar，300bar，350bar）進(jìn)行超臨界提取并用棕色瓶?jī)?chǔ)存，考察壓強(qiáng)對(duì)桑葉黃酮類物質(zhì)提取效果的影響。</p><p>　　3.4.3

29、 提取時(shí)間對(duì)黃酮類物質(zhì)進(jìn)行單因素提取</p><p>　　提取方法同3.4.1。提取溫度為60℃，提取壓強(qiáng)為225bar，時(shí)間為（30min，55min, 80min，105min, 130min）條件下分別進(jìn)行提取并用棕色瓶?jī)?chǔ)存，考察提取時(shí)間對(duì)桑葉黃酮類物質(zhì)提取效果的影響。</p><p>　　3.5 超臨界提取荷葉總黃酮含量的條件優(yōu)化</p><p>　　通過以

30、上的單因素實(shí)驗(yàn)，選取對(duì)樣品黃酮類物質(zhì)提取影響進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)確定了三個(gè)因素作三因素三水平的響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)，對(duì)提取條件作進(jìn)一步優(yōu)化。</p><p><b>　　4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果</b></p><p><b>　　4.1 單因素影響</b></p><p>　　4.1.1 萃取溫度對(duì)萃取率的影響</p><p>

31、;　　圖3 萃取溫度對(duì)吸光度的影響</p><p>　　Fig3 the impact of extraction temperature on the absorbance</p><p>　　保持萃取壓強(qiáng)為250bar，萃取時(shí)間45min，溫度為40℃，50℃，60℃，70℃，80℃。考察溫度對(duì)藥桑黃酮萃取的反映，從圖1中可以看出在60℃以前變化很大隨溫度的改變，60℃以后變化不大

32、。</p><p>　　4.1.2 萃取壓強(qiáng)對(duì)桑葉黃酮萃取的影響</p><p>　　圖4 萃取壓強(qiáng)對(duì)吸光度的影響</p><p>　　Fig4 extraction pressure on the absorbance</p><p>　　保持溫度在60℃，萃取時(shí)間為45min，壓強(qiáng)(150bar，200bar，250bar，300ba

33、r，350bar)。觀察壓強(qiáng)對(duì)萃取藥桑黃酮的反映，從圖中可以看出在壓強(qiáng)200bar~300bar之間變化不大并其中產(chǎn)生最大值，其它段變化很大。</p><p>　　4.1.3 萃取時(shí)間對(duì)藥桑萃取的影響</p><p>　　圖5 萃取時(shí)間對(duì)吸光度的影響</p><p>　　Fig5 extraction time on the absorbance</p&

34、gt;<p>　　保持溫度在60℃，壓強(qiáng)在250bar，改變時(shí)間分別為(30min，55min，80min，105min，130min)。觀察圖中很容易發(fā)現(xiàn)在很大一部分時(shí)間內(nèi)幾乎是直線變化，在100min以后變化不大，漲幅有所緩慢。</p><p><b>　　4.2 多因素影響</b></p><p>　　4.2.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)</p>&

35、lt;p>　　表1 桑葉超臨界流體提取試驗(yàn)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)結(jié)果</p><p>　　Table 1 mulberry Supercritical Fluid Extraction of experimental designs and test results</p><p>　　表2 桑葉超臨界流體提取回歸模型系數(shù)的</p><p><b>　　顯

36、著性檢驗(yàn)結(jié)果</b></p><p>　　Table 2 Supercritical Fluid Extraction of mulberry leaves regression coefficient significance test results</p><p>　　4.2.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析</p><p>　　實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析采用SAS 軟件，進(jìn)

37、行多元回歸擬合、方差分析及顯著性檢驗(yàn)，得到以黃酮提取率為目標(biāo)函數(shù)，關(guān)于各條件編碼值的二次回歸方程為:</p><p>　　Y1=0.253+0.020125X1+0.027625X2+0.01475X3-0.045375X12+0.00175X1?X2-0.006X1?X3-0.122875X22+0.001375X32 </p><p>　　式中萃取溫度，萃取壓

38、強(qiáng)，萃取時(shí)間在分析中均經(jīng)過線性編碼處理，分別對(duì)應(yīng)X1，X2，X3。從表2可以簡(jiǎn)單看出萃取壓強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響最大。</p><p>　　4.2.3 因數(shù)間的交叉影響</p><p>　　各因數(shù)交叉作用對(duì)藥桑吸光度的影響（X1為萃取溫度，X2為萃取壓強(qiáng)，X3為萃取時(shí)間）</p><p>　　圖 6 溫度和壓強(qiáng)交互作用對(duì)提取率的影響</p><p&g

39、t;　　Figure 6, the interaction of temperature and pressure effect on the extraction rate</p><p>　　圖7 溫度、時(shí)間交互作用對(duì)提取率的影響</p><p>　　Fig7 temperature and time on the extraction rate of interaction<

40、;/p><p>　　圖 8 壓強(qiáng)、時(shí)間交互作用對(duì)提取率的影響</p><p>　　Fig 8 pressure and time on the extraction rate of interaction</p><p>　　從圖中我們可以直觀的看出溫度，壓強(qiáng)，時(shí)間對(duì)黃酮的提取的影響。其中壓強(qiáng)，溫度影響最為明顯，而從圖2，圖3中看出時(shí)間對(duì)其黃酮的提取影響相對(duì)較小，響

41、應(yīng)值沒有很明顯變化[11~13]。</p><p>　　4.2.4 最佳工藝確定</p><p>　　因?yàn)閅=0.253+0.020125X1+0.027625X2+0.01475X3-0.045375X12+0.00175X1?X2-0.006X1?X3-0.122875X22+0.001375X32（為得出最優(yōu)提取工藝條件將回歸模型取一階偏導(dǎo)令其等于零，解關(guān)于X1、X2、X3的三元一次

42、方程組。） 所以0=0.020125-0.09075X1+0.00175X2-0.006X3</p><p>　　0=0.027625+0.00175X1-0.24575X2</p><p>　　0=0.01475-0.006X1+0.00275X3</p><p>　　故 X1=0.5056758</p><p

43、>　　X2=0.1160119</p><p>　　X3=4.2603437 由圖形在[-1，1]為增長，故取1</p><p>　　條件范圍內(nèi)取萃取溫度為63.82℃，萃取壓強(qiáng)為256.02bar，萃取時(shí)間為67min。在這狀態(tài)下所萃取的藥桑黃酮效率最高，最高黃酮含量為2.7729mg/g。</p><p>　　5 結(jié)語

44、 </p><p>　　本文對(duì)超臨界CO2流體萃取桑葉中的黃酮進(jìn)行了研究，做了萃取溫度、萃取壓強(qiáng)和萃取時(shí)間這三個(gè)因素的單因素實(shí)驗(yàn)和多因素響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)。通過此實(shí)驗(yàn)，得出以下結(jié)論：</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)確定了最佳提取條件：萃取溫度為63.8℃，萃取壓強(qiáng)為256.0bar，萃取時(shí)間為67min。在此狀態(tài)下，通過計(jì)算所得到的理論黃

45、酮提取率為2.77mg/g?？紤]到實(shí)際操作的便利，對(duì)此條件進(jìn)行適當(dāng)修正后進(jìn)行平行3次提取驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)， 得到桑葉平均提取率為2.71mg/g。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn).</b></p><p>　　.[1] 買買提依明,盧紅,木合達(dá)爾等.新疆藥桑的有效成分測(cè)定及藥理作用的研究初報(bào)[J].北方蠶業(yè),2006,27(111):17.</p><

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