超声辅助提取苦菜单宁的工艺优化及其动力学研究

【摘要】：我国是采用中草药治病和防病历史最悠久的国家,在中草药材的开发与利用的过程中,其有效成分的提取是现代化提取中草药材的重要环节。然而传统的提取方式诸如溶剂浸渍法、煎煮法及水蒸馏法等,不仅耗时耗量而且提取率非常低,它们一直制约着中医药现代化的前进。随着超声波技术的出现及其广泛的应用,超声波辅助提取中草药材有效成分的研究则对中医药现代化的发展有着相当关键的作用。 苦菜(Patrinia villosa),既是一种营养丰富的优良野菜,又是一种疗效良好的常见中草药。其广泛分布于我国南北等各省区,有资料报道人们早在周王朝的时候就开始食用它,而且也在《嘉佑补注本草》、《本草衍义》以及《神农本草经》中记载了它的药用价值。相关研究表明苦菜中多酚类化合物单宁具有抑菌抗炎、抗衰老、抗肿瘤活性、治疗痢疾及便秘等药理作用。然而有关超声提取苦菜单宁的工艺报道目前尚未见到,因此,利用超声特有的效应(如空化、机械、振动等)对苦菜中单宁进行辅助提取是有一定的研究意义的。 本文主要是以Fick扩散第一定律及中草药浸提机制为基础,结合超声空化对药用植物细胞的破壁及提取的影响,考虑了超声场对固液扩散的影响,研究并建立了相关提取动力学模型,得到了中草药有效成分提取液的浓度与超声波处理时间、超声波电功率之间的关系,接着进行超声波辅助提取苦菜中单宁的实验,然后用Matlab数值模拟分析并验证了所讨论的动力学方程,最后采用正交试验设计的方法对苦菜中的单宁进行超声辅助提取工艺优化的实验探讨,现将主要的工作和相关的结论归纳总结如下： 将常规的热回流法与超声波提取法做对比,采用紫外可见-分光光度法测定苦菜单宁的含量,运用改良的F-D法测定单宁的提取得率,测得超声波提取37.5min比热回流提取4h的苦菜单宁的含量还高,这就说明节省时间、提取得率高是超声波萃取法明显的优势；同时,用Matlab软件对实验数据进行数值模拟,验证表明在一定的时间范围内,超声时间1nt与药液浓度lnC以及药液浓度1nC与超声波电功率1nP均呈良好的线性关系,从而为超声辅助提取苦菜单宁的工艺提供了理论和实验的依据。 以单宁酸为标准品,在常温下,用分光光度法在波长为660nm之处测苦菜中单宁的含量,得到其标准曲线方程为y(μg/ml)=0.0749x+0.0151,线性相关系数为R2=0.9987,单宁浓度范围为0.002g/L～0.01g/L,并做相关实验。 以单因素实验为前提,选取不同的超声波电功率、不同的液料比、不同的超声波处理时间以及不同的溶剂浓度进行4因素3水平的正交试验设计与综合分析,得到各个因素对苦菜单宁的提取率影响的主次关系为料液比丙酮浓度超声波电功率超声时间,单宁最有效的工艺条件为料液比1：70(g/ml),超声波电功率160W,超声时间30min,丙酮浓度70%,在此条件下,苦菜单宁的提取率为4.33%,希望能对超声辅助提取苦菜单宁的中医学方面及工业化提供相关的理论和实验参考。