CN116003648A - 一种马尾藻中活性成分的提取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种马尾藻中活性成分的提取方法,属于植物分离技术领域。马尾藻中活性成分的提取方法,包括以下步骤:将马尾藻粉碎后加入溶剂,进行超声提取,得到所述活性成分。马尾藻总多糖和总多酚的超声提取法是利用超声波的空化作用、机械效应和热效应等,加速胞内有效物质的释放、扩散和溶解,显著提高马尾藻总多糖和总多酚的提取率,为进一步的制剂开发和工艺放大提供科学依据。
Description
技术领域
本发明涉及植物分离技术领域,特别是涉及一种马尾藻中活性成分的提取方法。
背景技术
亨氏马尾藻(Sargassum henslow iamm)为马尾藻科、马尾藻属、真马尾藻亚属、滑托组、总状托序亚组荚托系海水藻类植物。已有的研究表明,海藻被大量用做工业原料和饲料添加剂,近年来,其保健价值和药用价值也越来越受到人们的关注。由于海藻资源丰富,又加上海藻的饲用价值高,因此,海藻粉在今后的市场还是非常大的,开发利用潜力非常乐观。
现有技术中的多糖种类多种多样,褐藻多糖的理论研究是开展最为深入的一个分支。马尾藻中的多糖有成分复杂性、结构独特性和功能多样性的特点。马尾藻多糖即属褐藻多糖的一种,但对于褐藻多糖来说,研究并提取其生物活性物质尚处于起始阶段,目前没有较好的提取方法。并且马尾藻中含有褐藻多酚,现有技术对于褐藻多酚的研究只有二十多年,至今仅对少数几种的苯酚类化合物作了详细的研究。目前,未见马尾藻中褐藻多酚的分离、提取、结构、含量测定的相关报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种马尾藻中活性成分的提取方法,以解决现有技术中存在的问题,本发明以亨氏马尾藻为研究对象,并对其多糖(总多糖)、多酚(总多酚)的提取、优化进行初步研究,为充分利用海藻资源,寻找能够开发成为海洋药物、新型保健食品和天然抗氧化剂的海洋资源提供依据。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
本发明的技术方案之一:一种马尾藻(亨氏马尾藻)中活性成分的提取方法,包括以下步骤:将马尾藻粉碎后加入溶剂,进行超声提取,得到所述活性成分。
进一步地,所述超声提取的功率为160~400W,时间为10~120min。
进一步地,当活性成分为多糖时,所述超声提取的功率为160~360W,时间为10~60min;所述马尾藻和溶剂的质量/体积比为1g:(15~40)mL;所述溶剂为水。
进一步地,所述超声提取的功率为250~350W,时间为30~50min;所述马尾藻和溶剂的质量/体积比为1g:(30~40)mL。
进一步地,所述超声提取的功率为320W,时间为40min;所述马尾藻和溶剂的质量/体积比为1g:36mL。
进一步地,当活性成分为多酚时,所述超声提取的功率为200~400W,时间为20~120min;所述溶剂为体积浓度为30~80%的乙醇溶液。
进一步地,所述超声提取的功率为270~400W,时间为60~120min;所述乙醇溶液的体积浓度为50~70%。
进一步地,所述超声提取的功率为377.12W,时间为102.33min;所述乙醇溶液的体积浓度为62.75%。
本发明的技术方案之二:一种上述马尾藻中活性成分的提取方法提取的活性成分。
超声波破壁法所需时间较短,总多糖、总多酚提取率较高,并且所需实验条件不易对实验结果造成较大影响。本发明采用超声波破壁法提取马尾藻中的总多糖、总多酚,并对影响多糖、多酚提取率的因素(超声时间、超声功率、固液比、溶剂浓度)进行了研究,将响应面分析法(响应面分析法将数学与统计学相结合,是一种精确度高应用广泛的统计方法)运用于马尾藻中总多糖、总多酚的提取工艺的优化中,采用多元二次回归方程来拟合因素与响应值之间的函数关系,并通过响应面的等高线分析来寻求最佳工艺参数。
本发明研究了不同超声提取条件对亨氏马尾藻总多糖和总多酚提取率的影响,运用响应面分析法确定其提取工艺的最佳条件。
方法:在单因素试验的基础上,选择影响提取最为显著的三个因素为自变量,马尾藻总多糖、总多酚提取率为响应值,利用Central Composite Design的中心组合试验和响应面分析法,研究各自变量及交互作用及其对亨氏马尾藻总多糖和总多酚提取率的影响,模拟得到二次多项式回归方程的预测模型并确定其提取工艺的最佳条件。
本发明公开了以下技术效果:
(1)超声破壁提取与传统浸提法相比具有节能、时间短、操作简便、提取率高等优点,在提取天然产物方面具有很好的应用前景。
(2)本发明对超声提取法提取总多糖和总多酚的工艺条件进行研究,不但增加了所提取成分的得率,还为优化超声提取工艺提供了理论依据。
(3)马尾藻总多糖和总多酚的超声提取法是利用超声波的空化作用、机械效应和热效应等,加速胞内有效物质的释放、扩散和溶解,显著提高了马尾藻总多糖和总多酚的提取率,为开发海洋药物、新型保健食品和天然抗氧化剂的海洋资源提供了依据,为进一步的制剂开发和工艺放大提供了科学依据。
(4)本发明的总多酚提取方法简单、无毒,既节省原料又节省时间,同时克服传统提取方法中需要采用甲醇、甲苯、氯仿等有毒的化学试剂的弊端。
(5)本发明在超声时间、超声功率、固液比几个主要影响因素的单因素实验基础上,采用响应面分析法对其进行优化,得到总多糖的最优提取工艺为:超声时间40.10min、超声功率330.88W、固液比1:36.43,则马尾藻总多糖提取率理论值可达12.9204%。并在工艺条件为超声时间40min、超声功率330W、固液比1:36的条件下进行了验证,测得马尾藻多糖的平均提取率为12.63%,与理论预测值比较,相对偏差为0.29%,重复性较好,说明结果可靠。
(6)本发明在超声时间、超声功率、乙醇浓度几个主要影响因素的单因素实验基础上,采用响应面分析法对其进行优化,得到总多酚最优提取工艺为:超声时间102.33min、超声功率377.12W、乙醇浓度为62.75vol.%,则马尾藻总多酚提取率理论可达11.7235%。并在工艺条件为超声时间102min、超声功率377W、乙醇浓度为63vol.%的条件下进行了验证,测得马尾藻总多酚的平均提取率为11.45%。与理论预测值比较,相对偏差为0.27%,重复性较好,说明结果可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为葡萄糖的标准曲线图;
图2为本发明实施例1的马尾藻多糖提取率随超声提取时间的变化图;
图3为本发明实施例2的马尾藻多糖提取率随超声功率的变化图;
图4为本发明实施例3的马尾藻多糖提取率随固液比的变化图;
图5为马尾藻多糖超声提取时间与超声功率的响应面与等高线图;
图6为马尾藻多糖超声提取时间与固液比的响应面与等高线图;
图7为马尾藻多糖超声功率与固液比的响应面与等高线图;
图8为没食子酸的标准曲线图;
图9为本发明实施例6的马尾藻多酚提取率随超声提取时间的变化图;
图10为本发明实施例7的马尾藻多酚提取率随超声功率的变化图;
图11为本发明实施例8的马尾藻多酚提取率随乙醇浓度的变化图;
图12为马尾藻多酚超声提取时间与超声功率的响应面与等高线图;
图13为马尾藻多酚超声提取时间与乙醇浓度的响应面与等高线图;
图14为马尾藻多酚超声功率与乙醇浓度的响应面与等高线图。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式,该详细说明不应认为是对本发明的限制,而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式,并非用于限制本发明。另外,对于本发明中的数值范围,应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明,否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料,但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入,用以公开和描述与所述文献相关的方法和材料。在与任何并入的文献冲突时,以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下,可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化,这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等,均为开放性的用语,即意指包含但不限于。
本发明以下实施例采用的马尾藻为亨氏马尾藻。
本发明以下实施例中的提取方法获得的多糖和多酚为马尾藻中的总多糖和总多酚。
本发明以下实施例采用的实验试剂汇总表见表1。
表1实验试剂汇总表
名称 | 规格 | 产地和厂家 |
苯酚 | 分析纯 | 天津市福晨化学试剂 |
浓硫酸 | 分析纯 | 广州化学试剂厂 |
葡萄糖标准品 | 分析纯 | 天津市福晨化学试剂 |
去离子水(提取溶剂) | 分析纯 | 自制 |
乙醇(无水乙醇) | 分析纯 | 天津市富宇精细化工有限公司 |
氢氧化钠 | 分析纯 | 天津市科密欧化学试剂有限公司 |
没食子酸 | 分析纯 | 成都曼思特生物科技有限公司 |
Folin酚试剂 | 纯度:99.50% | 麦克林有限公司 |
碳酸钠 | 分析纯 | 汕头市光华化学厂 |
DPPH | 分析纯 | 麦克林有限公司 |
硫酸亚铁 | 分析纯 | 广东台山粤侨试剂塑料有限公司 |
水杨酸 | 分析纯 | 天津市福晨化学试剂厂 |
过氧化氢 | 分析纯 | 天津市致远化学试剂有限公司 |
浓盐酸 | 分析纯 | 广州化学试剂厂 |
Tris | 纯度:>99.50% | 北京鼎国生物技术有限责任公司 |
邻苯三酚 | 分析纯 | 天津市大茂化学试剂厂 |
本发明以下实施例采用的实验仪器汇总表见表2。
表2实验仪器汇总表
实验仪器 | 生产厂家 |
DFY-600摇摆式高速万能粉碎机 | 温岭市林大机械有限公司 |
JA2003电子分析天平 | 上海市恒平科学仪器有限公司 |
HH-4恒温水浴锅 | 江苏金坛市宏华仪器厂 |
KQ-400DB型台式数控超声波清洗器 | 东莞市科桥超声波设备有限公司 |
SHZ-D(Ⅲ)循环水式真空泵 | 巩义市予华仪器有限公司 |
752N紫外/可见分光光度仪 | 上海仪电分析仪器有限公司 |
数显鼓风干燥箱 | 上海福玛实验设备有限公司 |
本发明以下实施例中的多糖提取率测定方法如下:
(1)葡萄糖对照品溶液的制备
精密称取葡萄糖对照品25.0mg,用蒸馏水溶解并定容至50.0mL,使其浓度为0.500mg/mL。
(2)葡萄糖吸收波长的选择
A.对照品测定波长的确定:取对照品溶液1.0mL,按标准曲线项下的方法进行,在400~700nm波长范围内扫描,结果在490nm波长处为最大吸收。
B.样品测定波长的确定:取样品的水提取液1.0mL,按标准曲线项下的方法进行,在40~700nm波长范围内扫描,结果在490nm波长处有最大吸收。
(3)葡萄糖标准曲线的制备
精密称取葡萄糖对照品25.0mg,用蒸馏水溶解并定容至50.0mL,使其浓度为0.500mg/mL。分别取0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0mL葡萄糖溶液用蒸馏水稀释定容至25.0mL容量瓶中,用移液管各取1.0mL于试管中,在冰水浴的条件下,缓慢地加入5%苯酚溶液1.0mL,摇匀,迅速加入浓硫酸溶液5mL,振摇5min,沸水浴10min,然后置冷水浴中冷却20min,同时以苯酚-浓硫酸溶液为空白对照,在490nm处测量吸光度值。以葡萄糖的浓度C为横坐标,以测定的糖溶液的吸光度值A为纵坐标,制备出标准曲线(见图1)。经回归统计,得标准曲线方程:A=6.94c+0.0372,R2=0.9998。浓度在0~120μg/mL范围内与吸光度值线性关系良好。
(2)马尾藻多糖提取率的测定
取马尾藻多糖提取液用紫外分光光度计于490nm下测出吸光度值,然后利用葡萄糖标准曲线计算马尾藻多糖提取液的浓度C,将C代入回归方程及下列公式,计算出马尾藻多糖的提取率。
式中:C为马尾藻多糖提取液浓度(mg/mL),V为定容体积(mL),W为马尾藻粉质量(g)。
(一)超声法提取马尾藻多糖
实施例1(单因素试验)
一种马尾藻中多糖的提取方法:
(1)将马尾藻经粉碎机粉碎,得到马尾藻粉末。
(2)将1.000g马尾藻粉末和去离子水以质量/体积比(固液比)1g:25mL的比例混合均匀,在温度为40℃,超声功率280W的条件下,分别超声10min、20min、30min、40min、50min、60min,得到6种马尾藻多糖提取液。
测定6种马尾藻多糖提取液的吸光度,并计算马尾藻多糖的提取率,绘制曲线图,结果见图2。
从图2中可以看出,不同超声时间相应的提取率分别是8.04%、8.87%、9.46%、11.03%、10.64%、10.38%。随着超声提取时间的增加,马尾藻多糖的提取率先升高后趋于平缓略有下降。当超声时间较短时,提取率较为明显增加,由于固液两相多糖浓度相差大,因此在超声的作用下,随着超声时间的延长,溶剂中有效成分浓度逐渐增大;当超声时间较长时,超声对多糖的溶出更显著,提取率在40min达到最高;但随着超声时间的增加,提取率趋于平缓略有下降,原因是超声过长对多糖结构产生破坏作用从而导致多糖提取率的下降。考虑到经济效益,提取时间不宜过长。
实施例2(单因素试验)
一种马尾藻中多糖的提取方法:
(1)将马尾藻经粉碎机粉碎,得到马尾藻粉末。
(2)将1.000g马尾藻粉末和去离子水以质量/体积比(固液比)1g:25mL的比例混合均匀,在温度为40℃,超声功率分别为160W、200W、240W、280W、320W、360W的条件下,超声提取30min,得到6种马尾藻多糖提取液。
测定6种马尾藻多糖提取液的吸光度,并计算马尾藻多糖的提取率,绘制曲线图,结果见图3。
从图3中可以看出,不同超声功率相应的提取率分别是7.36%、8.12%、8.84%、10.78%、9.67%、8.47%。随着超声功率的增加,马尾藻多糖的提取率迅速增加再迅速下降。在功率较低时,随着功率的增加,加速了对细胞壁的破坏从而加快多糖的溶出。但功率过高时,超声破壁对马尾藻多糖的破坏作用超过对多糖的溶出作用,所以多糖提取率迅速下降。因此,应控制在适当功率下进行马尾藻多糖的提取。
实施例3(单因素试验)
一种马尾藻中多糖的提取方法:
(1)将马尾藻经粉碎机粉碎,得到马尾藻粉末。
(2)将1.000g马尾藻粉末和去离子水分别以质量/体积比(固液比)1g:15mL、1g:20mL、1g:35mL、1g:30mL、1g:35mL、1g:40mL的比例混合均匀,在温度为40℃,超声功率为280W的条件下,超声提取30min,得到6种马尾藻多糖提取液。
测定6种马尾藻多糖提取液的吸光度,并计算马尾藻多糖的提取率,绘制曲线图,结果见图4。
从图4中可以看出,不同固液比相应的提取率分别是9.1%、9.78%、10.36%、10.74%、11.35%、11.43%。随着溶剂用量的增加,马尾藻多糖的提取率呈上升趋势,先较为快速上升后缓慢上升并趋于平缓。当溶剂较少时,由于马尾藻粉末与溶剂之间未能充分接触,溶液中溶出的多糖易达到饱和,从而提取率低;随着溶剂的增加,溶液内多糖的浓度与固体原料内的浓度差不断扩大,扩散推动力不断增加,有利于多糖溶出和扩散,所以提取率显著增加。
实施例4(响应面分析试验)
采用实施例1~3的单因素试验结果进行响应面分析试验。
(1)响应面分析因素水平的选取
根据Central Composite Design的中心组合试验设计原理,综合单因素影响试验结果,选取超声时间、超声功率、固液比对马尾藻多糖提取率影响显著的三个因素,在单因素试验基础上采用三因素三水平的响应面分析方法进行试验设计,分析因素与水平设计见表3。
表3马尾藻多糖响应面分析因素与水平
(2)响应面实验方案和实验结果
选用中心组合模型,做三因素三水平共20个试验点(6个中心点)的响应面分析试验。这20个试验点分为两类:其一是析因点,即自变量的取值在各因素所构成的三维定点,共14个析因点;其二是零点,即区域的中心点,零点实验共重复6次,用以估计实验误差。
表4马尾藻多糖响应面分析实验方案和实验结果
表5马尾藻多糖方差分析结果
方差来源 | 自由度 | 平方和 | 均方 | F值 | P值 | 显著性 |
模型 | 9 | 37.56 | 4.17 | 89.93 | <0.0001 | ** |
A-时间 | 1 | 9.61E-03 | 9.61E-03 | 0.21 | 0.6588 | |
B-功率 | 1 | 0.76 | 0.76 | 16.41 | 0.0023 | ** |
C-固液比 | 1 | 2.89 | 2.89 | 62.37 | <0.0001 | ** |
AB | 1 | 0.074 | 0.074 | 1.6 | 0.235 | |
AC | 1 | 0.044 | 0.044 | 0.94 | 0.3557 | |
BC | 1 | 0.75 | 0.75 | 16.17 | 0.0024 | ** |
<![CDATA[A<sup>2</sup>]]> | 1 | 4.17 | 4.17 | 89.92 | <0.0001 | ** |
<![CDATA[B<sup>2</sup>]]> | 1 | 1.22 | 1.22 | 26.35 | 0.0004 | ** |
<![CDATA[C<sup>2</sup>]]> | 1 | 3.25 | 3.25 | 70 | <0.0001 | ** |
总残差 | 10 | 0.46 | 0.046 | |||
失拟残差 | 5 | 0.46 | 0.093 | 617.75 | <0.0001 | ** |
纯误差 | 5 | 7.50E-04 | 1.50E-04 | |||
总和 | 19 | 38.02 |
注:**.P<0.01,差异极显著;*.P<0.05,差异显著。
从表4、5中可以看出,以马尾藻多糖的提取率为响应值。采用Design-Expert.V8.0.6软件对试验数据进行多元回归分析,由此可求出影响因素的一次效应、二次效应以及交互效应的关联方程。经回归拟合后得到的马尾藻多糖提取率与各因素变量之间的二次方程模型为:提取率=12.81+0.031A+0.28B+0.54C-0.096AB+0.074AC+0.31BC-1.23A2-0.67B2-1.09C2。从表5可以看出,一次项中B、C是极显著的,二次项中A2、B2、C2是极显著的,交互项BC是极显著的。用上述回归方程描述各因素与响应值之间的关系时,因变量与所有自变量之间的关系显著,模型的显著水平远远小于0.05,此时回归方程极显著。相关系数R2=0.9878,说明响应值的变化98.78%来源于所选的变量,即超声时间、超声功率和固液比。由此可见,各试验因素与响应值不是简单的线性关系。从回归方程的各项方差分析结果能看出方程的失拟项较小,说明该方程对试验的拟合情况较好、误差较小,因此可以用该回归方程代替试验真实点对实验结果进行分析和预测。
(3)响应面曲面分析结果见图5~7。
图5、6、7直观的反映了各影响因素对马尾藻多糖的提取率的影响,比较上述图形可看出:固液比对马尾藻多糖提取率的影响较为显著,表现为在三维响应曲面中曲面的倾斜度较为显著;其次是超声时间,而超声功率表现为曲线较为平滑,随着超声功率大小的改变,提取率变化较小。
根据本实验所得的模型,可预测提取马尾藻多糖的最优工艺条件为:超声时间40.10min、超声功率330.88W、固液比1:36.43,则马尾藻多糖提取率理论值可达12.9204%。
实施例5(验证实验)
一种马尾藻中多糖的提取方法:
(1)将马尾藻经粉碎机粉碎,得到马尾藻粉末。
(2)将1.000g马尾藻粉末和去离子水以质量/体积比(固液比)1g:36mL的比例混合均匀,在温度为40℃,超声功率为320W的条件下,超声提取40min,得到马尾藻多糖提取液。
此条件下进行3次平行试验,马尾藻多糖的平均提取率为12.63%,与理论预测值比较,相对偏差为0.29%,重复性较好,说明结果可靠。
本发明以下实施例中的多酚提取率测定方法如下:
(1)没食子酸对照品溶液的制备
精密称取没食子酸2.5mg,置25mL容量瓶中,加蒸馏水溶解并稀释到刻度,摇匀,即得到浓度为0.1mg/mL的没食子酸溶液。
(2)没食子酸吸收波长的选择
A.对照品测定波长的确定:取对照品溶液1.0mL,按标准曲线项下的方法进行,在400~900nm波长范围内扫描,结果在763nm波长处为最大吸收。
B.样品测定波长的确定:取样品的乙醇提取液1.0mL,按标准曲线项下的方法进行,在400~900nm波长范围内扫描,结果在763nm波长处有最大吸收。
(1)没食子酸标准曲线的制备
精密称取没食子酸2.5mg,置25mL容量瓶中,加蒸馏水溶解并稀释到刻度,摇匀,即得到浓度为0.1mg/mL的没食子酸溶液,吸取0、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6mL的没食子酸溶液分别置于10mL容量瓶中,再各加入蒸馏水至6mL,Folin试剂0.5mL,摇匀,静置5min,再各加20%的碳酸钠溶液1.5mL,用蒸馏水稀释到刻度,摇匀,室温下静置30min,在763nm处测定吸光度。以没食子酸标准品的量x为横坐标,以测定的没食子酸溶液的吸光度值A为纵坐标,制备出标准曲线(见图8)。经回归统计,得标准曲线方程:A=10.026x+0.0066,R2=0.9994。表明没食子酸的量在0~0.06mg范围内与吸光度值线性关系良好。
(2)马尾藻多酚提取率的测定
取马尾藻中多酚提取液用紫外分光光度计于763nm下测出吸光度值,然后利用没食子酸标准曲线计算马尾藻多酚提取液的浓度C,将C代入回归方程及下列公式,计算出马尾藻多酚的提取率。
式中:C为马尾藻多酚提取液浓度(mg/mL),V为定容体积(mL),W为马尾藻粉质量(g)。
(二)超声法提取马尾藻多酚
实施例6(单因素试验)
一种马尾藻中多酚的提取方法:
(1)将马尾藻经粉碎机粉碎,得到马尾藻粉末。
(2)取1.000g马尾藻粉末加入40mL体积浓度为60%的乙醇溶液,在温度为60℃,超声功率为400W的条件下,分别超声提取20min、40min、60min、80min、100min、120min,得到6种马尾藻多酚提取液。
测定6种马尾藻多酚提取液的吸光度,并计算马尾藻多酚的提取率,绘制曲线图,结果见图9。
由图9中可以看出,不同超声时间的提取率为8.23%、9.07%、9.58%、10.66%、10.94%、10.81%。随着提取时间的增加,马尾藻中多酚的提取率先持续增加再趋于平缓,当提取时间为100min时,提取率最高,提取效果最好。这可能是因为超声波具有较强的机械剪切作用,长时间的作用会使多酚结构破坏,另外随着时间的增加,提取液的颜色也逐渐加深,这是由于提取时间长,使一些醇溶性杂质、色素等成分溶出量增加,这也会影响多酚的产率。
实施例7(单因素试验)
一种马尾藻中多酚的提取方法:
(1)将马尾藻经粉碎机粉碎,得到马尾藻粉末。
(2)取1.000g马尾藻粉末加入40mL体积浓度为60%的乙醇溶液,在温度为60℃,在超声功率分别为200W、240W、280W、320W、360W、400W的条件下,超声提取60min,得到6种马尾藻多酚提取液。
测定6种马尾藻多酚提取液的吸光度,并计算马尾藻多酚的提取率,绘制曲线图,结果见图10。
从图10中可以看出,不同超声功率相应的提取率分别是7.45%、7.87%、8.84%、9.21%、9.83%,9.76%。随着超声功率的增加,马尾藻多酚的提取率呈上升趋势,因为当功率较低时主要是扩散、渗透、溶解等过程,且这些过程虽超声功率的增加而增加,因此提取率不断增加。当功率到达360W时,提取率不再上升而缓慢下降,说明扩散达到平衡状态,增大超声功率对提取率无影响,因此呈现下降趋势。
实施例8(单因素试验)
一种马尾藻中多酚的提取方法:
(1)将马尾藻经粉碎机粉碎,得到马尾藻粉末。
(2)取1.000g马尾藻粉末,加入40mL体积浓度分别为30%、40%、50%、60%、70%、80%的乙醇溶液,在温度为60℃,在超声功率分别为400W的条件下,超声提取60min,得到6种马尾藻多酚提取液。
测定6种马尾藻多酚提取液的吸光度,并计算马尾藻多酚的提取率,绘制曲线图,结果见图11。
从图11中可以看出,随着乙醇浓度的增大,马尾藻中多酚的提取率先升高后降低,当乙醇浓度为60%时,提取效果最好。其原因主要为乙醇能与水形成潜溶剂,在超声状态下,60%的乙醇与酚类极性最相近,对酚类的溶解出现最大值,使提取率最高。
实施例9(响应面分析试验)
采用实施例6~8的单因素试验结果进行响应面分析试验。
(1)响应面分析因素水平的选取
根据Central Composite Design的中心组合试验设计原理,综合单因素影响试验结果,选取提取时间、提取功率、乙醇浓度对马尾藻多酚提取率影响显著的三个因素,在单因素试验基础上采用三因素三水平的响应面分析方法进行试验设计,分析因素与水平设计见表6。
表6马尾藻多酚响应面分析因素与水平
(2)响应面实验方案和实验结果
选用中心组合模型,做三因素三水平共20个试验点(6个中心点)的响应面分析试验。这20个试验点分为两类:其一是析因点,即自变量的取值在各因素所构成的三维定点,共14个析因点;其二是零点,即区域的中心点,零点实验共重复6次,用以估计实验误差。
表7马尾藻多酚响应面分析实验方案和实验结果
表8马尾藻多酚方差分析结果
注:**.P<0.01,差异极显著;*.P<0.05,差异显著。
从表7、8中可以看出,以马尾藻多酚的提取率为响应值。采用Design-Expert.V8.0.6软件对试验数据进行多元回归分析,由此可求出影响因素的一次效应、二次效应以及交互效应的关联方程。经回归拟合后得到的马尾藻多酚提取率与各因素变量之间的二次方程模型为:提取率=11.72+0.057A+0.28B+0.56C-0.11AB+0.016AC+0.32BC-1.06A2-0.72B2-1.12C2。从表8可以看出,一次项中B、C是极显著的,二次项中A2、B2、C2是极显著的,交互项BC是极显著的。用上述回归方程描述各因素与响应值之间的关系时,因变量与所有自变量之间的关系显著,模型的显著水平远远小于0.05,此时回归方程极显著。相关系数R2=0.9878,说明响应值的变化99.09%来源于所选的变量,即提取时间、提取功率和乙醇浓度。由此可见,各试验因素与响应值不是简单的线性关系。从回归方程的各项方差分析结果能看出方程的失拟项较小,说明该方程对试验的拟合情况较好、误差较小,因此可以用该回归方程代替试验真实点对实验结果进行分析和预测。
(3)响应面曲面分析结果见图12~14。
图12、13、14直观的反映了各影响因素对提取率的影响,比较上述图形可看出:超声功率和乙醇浓度对马尾藻多酚提取率的影响较为显著,表现为曲线相对较陡;而超声时间表现为曲线较为平滑,显著性相对较小。
根据所得的模型,可预测提取马尾藻多酚的最优工艺条件为:超声时间102.33min、超声功率377.12W、乙醇浓度为62.75vol.%,则马尾藻多酚提取率理论可达11.7235%。
实施例10(验证实验)
一种马尾藻中多酚的提取方法:
(1)将马尾藻经粉碎机粉碎,得到马尾藻粉末。
(2)取1.000g马尾藻粉末,加入40mL体积浓度为63%的乙醇溶液,在温度为60℃,在超声功率分别为377W的条件下,超声提取102min,得到马尾藻多酚提取液。
在此条件下进行3次平行试验,马尾藻多酚的平均提取率为11.45%。与理论预测值比较,相对偏差为0.27%,重复性较好,说明结果可靠。
结论
(1)超声法提取马尾藻多糖
在超声时间、超声功率、固液比几个主要影响因素的单因素实验基础上,采用响应面分析法对其进行优化,得到最优提取工艺为:超声时间40.10min、超声功率330.88W、固液比1:36.43,则马尾藻多糖提取率理论值可达12.9204%。并在工艺条件为超声时间40min、超声功率330W、固液比1:36的条件下进行了验证,测得马尾藻多糖的平均提取率为12.63%,与理论预测值比较,相对偏差为0.29%,重复性较好,说明结果可靠。
(2)超声法提取马尾藻多酚
在超声时间、超声功率、乙醇溶液浓度几个主要影响因素的单因素实验基础上,采用响应面分析法对其进行优化,得到最优提取工艺为:超声时间102.33min、超声功率377.12W、乙醇浓度为62.75vol.%,则马尾藻多酚提取率理论可达11.7235%。并在工艺条件为超声时间102min、超声功率377W、乙醇浓度为63vol.%的条件下进行了验证,测得马尾藻多酚的平均提取率为11.45%。与理论预测值比较,相对偏差为0.27%,重复性较好,说明结果可靠。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种马尾藻中活性成分的提取方法,其特征在于,包括以下步骤:将马尾藻粉碎后加入溶剂,进行超声提取,得到所述活性成分。
2.根据权利要求1所述的提取方法,其特征在于,所述超声提取的功率为160~400W,时间为10~120min。
3.根据权利要求1所述的提取方法,其特征在于,当活性成分为多糖时,所述超声提取的功率为160~360W,时间为10~60min;所述马尾藻和溶剂的质量/体积比为1g:(15~40)mL;所述溶剂为水。
4.根据权利要求3所述的提取方法,其特征在于,所述超声提取的功率为250~350W,时间为30~50min;所述马尾藻和溶剂的质量/体积比为1g:(30~40)mL。
5.根据权利要求4所述的提取方法,其特征在于,所述超声提取的功率为330.88W,时间为40.10min;所述马尾藻和溶剂的质量/体积比为1g:36.43mL。
6.根据权利要求1所述的提取方法,其特征在于,当活性成分为多酚时,所述超声提取的功率为200~400W,时间为20~120min;所述溶剂为体积浓度为30~80%的乙醇溶液。
7.根据权利要求6所述的提取方法,其特征在于,所述超声提取的功率为270~400W,时间为60~120min;所述乙醇溶液的体积浓度为50~70%。
8.根据权利要求7所述的提取方法,其特征在于,所述超声提取的功率为377.12W,时间为102.33min;所述乙醇溶液的体积浓度为62.75%。
9.一种权利要求1~8任一项所述的马尾藻中活性成分的提取方法提取的活性成分。
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Title |
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