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芦荟蒽醌类化合物的超声提取及其抗氧化性研究

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芦荟蒽醌类化合物的超声提取及其抗氧化性研究 基金项目:江苏省苏北科技发展计划项目(编号:BC2010405) 作者简介:刘全德(1958-),男,徐州工程学院副教授。 E-mail:lqd@xzit.edu.cn 收稿日期:2011-04-01 第27卷第5期 2 0 1 1年9月 Vol.27,No.5 Sep.2 0 1 1 10.3969/j.issn.1003-5788.2011.05.016 芦荟蒽醌类化合物的超声提取及其抗氧化性研究 Study on extraction and antioxidant activity of alo...

芦荟蒽醌类化合物的超声提取及其抗氧化性研究
基金项目:江苏省苏北科技发展 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 项目(编号:BC2010405) 作者简介:刘全德(1958-),男,徐州 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院副教授。 E-mail:lqd@xzit.edu.cn 收稿日期:2011-04-01 第27卷第5期 2 0 1 1年9月 Vol.27,No.5 Sep.2 0 1 1 10.3969/j.issn.1003-5788.2011.05.016 芦荟蒽醌类化合物的超声提取及其抗氧化性研究 Study on extraction and antioxidant activity of aloe anthraquinones by ultrasonic technology 刘全德 LIU Quan-de   唐仕荣 TANG Shi-rong   宋 慧 SONG Hui   王 营 WANG Ying   邢洪伟 XING Hong-wei (徐州工程学院食品工程学院,江苏 徐州 221008) (School of Food Engineering,Xuzhou Institute of Technology,Xuzhou,Jiangsu221008,China) 摘要:以新鲜芦荟叶为原料,通过单因素和正交试验对芦荟 蒽醌类化合物提取工艺中溶剂种类、乙醇浓度、超声波功率、 料液比、处理时间等影响因素和提取液的抗氧化活性进行探 讨。确定超声波辅助提取芦荟中蒽醌类化合物的最佳工艺 条件:鲜芦荟叶打浆,70% 乙醇为溶剂,料液比 1∶10 (m∶V),300W条件下超声处理15min,芦荟中蒽醌类化合 物的提取率达到0.608mg/g。抗氧化活性试验表明芦荟蒽 醌类化合物提取液具有一定的清除DPPH自由基的能力,清 除能力与浓度呈较明显的量效关系。高效液相 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 表明提 取液中含有芦荟大黄素、大黄酸、大黄素、大黄酚、大黄素甲 醚5种蒽醌类成分。 关键词:芦荟;蒽醌类化合物;超声波;工艺研究;抗氧化 Abstract:Extraction technology of aloe anthraquinones was studied by using ultrasonic sound extraction equipment.Effects were investi- gated,of solvent species,ethanol concentration,ultrasonic sound power,ratio of material to liquid and extraction time on extraction rate of aloe anthraquinones by single factor and orthogonal test.The optimum extraction conditions for aloe anthraquinones were identified as the follows:fresh aloe leaf beating,70%ethanol(V∶V)as sol- vent,ratio of material to liquid as 1∶10(V∶V),ultrasonic sound power 300W,extraction time 15min with only one time.The ex- traction rate of aloe anthraquinones was up to 0.608mg/g.The an- tioxidant activity of the extract of aloe anthraquinones by ethanol was studied.Results showed that aloe anthraquinones has good scaven- ging effect to DPPH free radical,and the scavenging activity has ob- vious dose-effect relationship of concentration.And the extract was analyzed by HPLC.There were five anthraquinones such as aloe- emodin,rhein,emodin,chrysophanol,physcion in the extract. Keywords:aloe;anthraquinones;ultrasonic wave;technological study; antioxidant activity 芦荟具有丰富的营养价值和多种功能,在医疗、美容、保 健、食品等领域得到了广泛的应用[1-3]。研究[1]表明,芦荟 含有丰富的活性成分,主要有蒽醌类化合物、多糖、有机酸、 蛋白质、氨基酸、多肽及多种微量元素。其中蒽醌类化合物 为主要活性成分之一,包括芦荟甙、芦荟大黄素、大黄酚、大 黄素、大黄酸、大黄素甲醚等,具有良好的杀菌抑菌、消炎解 毒、抗紫外线辐射、抗病毒、提高人体免疫机能等功能,并对 肿瘤细胞和艾滋病病毒具有一定的抑制作用。在芦荟中功 能活性成分的提取、纯化、药理活性研究及其产品应用等方 面,国际上进行了较深入的研究[2,3],形成了的 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 化、科学 化和标准化的涵盖种植、加工、产品、质检、销售规模庞大的 芦荟产业;但中国对芦荟功能活性成分及其应用产品的研发 还有待于进一步提高。 目前,蒽醌类化合物的传统提取 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 为溶剂浸提法,但 存在耗时长、有效成分含量低等缺陷。近年来,超声波提取 技术因其操作简便、产率高及产物易提纯等优点而得到了广 泛应用[4]。芦荟中蒽醌类化合物的提取多采用烘干的芦荟 粉为原料[5]。为减少新鲜芦荟烘干过程中蒽醌类活性成分 的损失,本试验拟采用超声波技术从新鲜的库拉索芦荟中直 接提取蒽醌类化合物,通过正交试验优化最佳提取工艺条 件;为进一步探讨芦荟蒽醌类化合物的功能应用,对最佳条 件下的提取液进行DPPH自由基清除试验探讨其抗氧化活 性,并通过高效液相色谱仪分析其中蒽醌类化合物的组成成 分,探索抗氧化活性与化学成分间关系,为芦荟中蒽醌类化 合物的进一步研究提供参考。 1 材料与方法 1.1 材料与试剂 芦荟:徐州天意生态茶饮有限公司; 无水乙醇、甲醇、乙酸乙酯、正己烷、乙醚:分析纯,上海 苏懿化学试剂有限公司; 86 1,8-二羟基蒽醌、芦荟大黄素、大黄酸、大黄素、大黄酚、 大黄素甲醚标准品:上海源叶生物科技有限公司。 1.2 仪器与设备 超声波细胞粉碎机:BILON92-IID,上海比朗仪器有限 公司; 紫外分光光度计:TU-1810型,北京普析通用仪器责任 公司; 高效液相色谱仪:Agilent 1100,美国安捷伦公司。 1.3 试验方法 1.3.1 芦荟蒽醌类化合物的紫外分析检测方法 参照文献 [6],对芦荟中蒽醌类化合物的检测方法作了适当调整。精 密称取1,8-二羟基蒽醌标准品10mg于100mL容量瓶中, 甲醇定容,再吸取1mL于10mL容量瓶中,甲醇定容至刻 度得10μg/mL标准溶液。分别吸取1,8-二羟基蒽醌标准 溶液0.5,1,2,3,4,5,6mL于10mL容量瓶中,甲醇定容至 刻度,摇匀,以甲醇为空白,225nm处测量吸光度,绘制标准 曲线。线性回归得1,8-二羟基蒽醌的标准曲线方程A = 0.157 5C+0.017 7(其中A为峰面积;C为浓度,μg/mL), 相关系数R2 =0.999 3。 在0.5~6μg/mL浓度范围内该 方法线性关系良好。 样品中蒽醌类化合物含量的测定:精密吸取样品液 1mL于10mL容量瓶中,甲醇稀释至刻度,摇匀。甲醇为参 比,225nm波长处测量吸光度,由回归方程得芦荟中蒽醌类 化合物的含量。 1.3.2 蒽醌类化合物的提取 取新鲜芦荟叶片,洗净,晾干 表面水分。切取适量鲜叶,粉碎,冰箱保存。准确称取10g 粉碎芦荟于250mL三角瓶中,加入100mL乙醇溶液, 300W 条件下超声波处理10min,离心抽滤,提取溶液适当 洗涤。合并滤液,取上清液测定蒽醌类化合物的提取率。 通过改变溶剂类型、乙醇浓度、超声波功率、料液比、处 理时间等因素研究超声波技术辅助提取芦荟中蒽醌类化合 物的工艺条件。 1.3.3 DPPH自由基清除能力的测定 参见文献[7]。 1.3.4 提取液中蒽醌类化合物的 HPLC分析 取适量提取 液,减压蒸馏得到粘稠状物质,分别加入25mL 2.5mol/L 的硫酸溶液和10mL 10%的三氯化铁溶液,沸水浴水解 40min,加入20mL四氯化碳振荡萃取,共萃取3次,合并 四氯化碳,减压蒸馏回收四氯化碳,甲醇溶解并定容于 10mL容量瓶中。0.45μm滤膜过滤即得液相分析样品。按 下列条件进行 HPLC分析[8]:色谱柱 Platisil ODS C18柱 (150mm×4.6mm,5μm),流动相甲醇-0.1%磷酸(90%+ 10%)溶液,检测波长430nm,柱温30℃,流速0.8mL/min。 2 结果与讨论 2.1 芦荟蒽醌类化合物提取工艺条件的优化 2.1.1 提取溶剂的选择 考虑芦荟中蒽醌类化合物是酚类 物质,易溶于极性较小的有机溶剂,参照溶剂提取法,选取无 水乙醇、甲醇、乙酸乙酯、正己烷和乙醚作为提取溶剂,料液 比1∶10(m∶V),300W条件下超声波处理10min,考察溶 剂种类对蒽醌类化合物提取率的影响。由图1可知,无水乙 醇的提取效果最好,甲醇次之,乙酸乙酯的提取效果最差。 同时乙醇价格低廉、无毒腐蚀性,是理想的提取溶剂。 图1 溶剂对提取率的影响 Figure 1 Effects of different solvents on extraction rate 2.1.2 乙醇浓度的影响 提取溶剂的浓度对活性成分的提 取往往有较大的影响,因此,选择40%,50%,60%,70%, 80%,90%的乙醇溶液为溶剂,料液比1∶10(m∶V),300W 条件下超声波处理10min,考察不同浓度乙醇作为溶剂对芦 荟中蒽醌类化合物提取率的影响。由图2可知,芦荟中蒽醌 类化合物提取率随浓度的增大先增大后降低,在乙醇浓度 70%时达到最大,故选用70%乙醇溶液作为提取溶剂。 图2 乙醇浓度对提取率的影响 Figure 2 Effects of ethanol concentration on extraction rate 2.1.3 超声波功率的影响 超声波功率对成分提取有较大 影响,一般功率越高,超声波的机械振动和空化作用越强,对 植物细胞壁的破坏作用越大,增强加速溶剂穿透细胞组织的 能力,加快分子的振动和运动速度,从而加速植物中功能成 分释放进入溶剂,进而显著提高提取率;然而超声波的空化 作用是无选择性的,功率过高可能会造成某些功能成分结构 被破坏[9],从而导致活性成分提取效率降低。因此,宜选取 合适的超声波功率。以70%乙醇溶液为提取溶剂,料液比 1∶10(m∶V),在不同功率下超声波处理10min,考察不同 超声波功率对芦荟中蒽醌类化合物提取率的影响。由图3 可知,在150~300W内,芦荟中蒽醌类化合物提取率随功率 的增大而增加,300W 后增加缓慢而趋于平缓,因此超声波 功率选取300W。这与李培等[5]采用烘干的芦荟粉为原料 的研究结果一致,低于龙明华等[10]直接采用新鲜芦荟为原 96 提取与活性   2011年第5期 料研究的最佳功率(490W),这可能与研究所采用的原材料 及仪器设备有关。 图3 超声波功率的影响 Figure 3 Effect of ultrasonic power 2.1.4 料液比的影响 以70%乙醇为溶剂,不同料液比条 件下,300W超声波处理10min,考察不同料液比对芦荟中 蒽醌类化合物提取率的影响。由图4可知,芦荟中蒽醌类化 合物提取率随溶剂量的增大而增大,在料液比为1∶10(m∶ V)以后增加缓慢而趋于平缓,表明已经基本达到溶解平衡。 因此料液比选1∶10(m∶V)。高于龙明华等[10]采用甲醇为 溶剂的1∶1的比例,较高的溶剂比例既有利于蒽醌类成分 的提取并传递到溶剂中,又有利于后续的离心过滤。 图4 料液比对提取率的影响 Figure 4 Effects of ratio of material to liquid on extraction rate 2.1.5 超声波处理时间的影响 在提取过程中,决定提取 效率的一个基本因素就是溶剂与芦荟中蒽醌类化合物等有 效成分的接触时间。为实现尽可能充分的提取需要足够的 作用时间,但提取时间过长不利于实际生产。以70%乙醇为 溶剂,料液比1∶10(m∶V),300W 条件下分别超声处理不 同时间,考察时间对芦荟中蒽醌类化合物提取率的影响。由 图5可知,芦荟中蒽醌类化合物提取率随时间的增加逐渐增 大,15min时达到最高,之后有所下降。表明随着超声处理 时间的延长,可能造成局部过热进而破坏了部分蒽醌类化合 物的活性。因此选择15min为最佳超声处理时间。这与李 培等的研究结果[5]一致,远低于龙明华等[10]的4h的超声处 理时间,这可能与其采用较低的1∶1的甲醇量有关。 2.1.6 正交试验结果 在单因素试验的基础上,选择乙醇 浓度、料液比、超声功率及处理时间为影响因素,选用L9(34) 正交表进行试验,因素水平表见表1,试验结果见表2。 图5 处理时间对提取率的影响 Figure 5 Effects of extraction time on extraction rate 表1 正交试验因素水平表 Table 1 Factors and levels of orthogonal test 水平 A乙醇浓度/ % B超声功率/ W C处理时间/ min D料液比 (m∶V) 1  60  250  10  1∶7.5 2  70  300  15  1∶10 3  80  350  20  1∶12.5 表2 正交试验结果与分析 Table 2 Results and analysis of orthogonal experiment 试验号 A  B  C  D 提取率/(mg·g-1) 1  1  1  1  1  0.254 2  1  2  2  2  0.576 3  1  3  3  3  0.530 4  2  1  2  3  0.542 5  2  2  3  1  0.340 6  2  3  1  2  0.598 7  3  1  3  2  0.536 8  3  2  1  3  0.574 9  3  3  2  1  0.324 K1 1.360  1.332  1.426  0.  918 K2 1.480  1.490  1.442  1.710 K3 1.434  1.452  1.406  1.646 R  0.120  0.158  0.036  0.792 由表2可知,料液比和超声波功率对芦荟中蒽醌类化合 物提取率有显著性影响 (α=0.05),各因素影响大小依次 为:D> B> A>C,据测定结果优化出的最佳工艺为 A2B2C2D2,即70%的乙醇溶液,料液比1∶10(m∶V), 300W 条件下超声波处理15min。由于最佳组合不在试验 设计中,需做验证实验。按正交试验优选工艺平行提取3 次,平均提取率达0.608mg/g,表明试验所确定的最佳工艺 为较优工艺。这与直接采用新鲜芦荟为原料研究的龙明华 等[13]的提取率相近,但低于采用烘干芦荟粉的提取率。 07 第27卷第5期 刘全德等:芦荟蒽醌类化合物的超声提取及其抗氧化性研究   表3 正交试验结果方差分析 Table 3 Analysis of Variance of orthogonal experiment 方差来源 离差平方和 自由度 均值 F值 显著性 A  0.002 4  2  0.001 2  11.27 B  0.004 5  2  0.002 3  20.91 显著 D  0.129 0  2  0.064 5  594.95 显著 C  0.000 2  2  0.000 1    F0.05(2,2)=19.00 2.2 芦荟蒽醌类化合物提取液的抗氧化活性研究 以最佳条件提取的样品为原料,试验不同浓度芦荟蒽醌 类化合物提取液对DPPH自由基的清除能力。结果见图6。 图6 芦荟蒽醌类化合物对DPPH自由基的清除结果 Figure 6 Results of clearance rate on DPPH free radica 由图6可知,芦荟蒽醌类化合物提取液对DPPH自由基 的清除率随浓度的上升而增加,这表明对DPPH自由基的清 除能力与浓度呈较明显的量效关系。由插值法得超声波辅 助提取芦荟蒽醌类化合物对 DPPH 自由基的IC50 为 23.538μg/mL。与常用的TBHQ和BHT的对照试验发现, 芦荟蒽醌类化合物提取液对DPPH自由基的清除能力明显 强于TBHQ和BHT,表明超声辅助提取的芦荟蒽醌类化合 物具有较好的DPPH自由基的清除能力。 2.3 提取液中蒽醌类化合物的 HPLC分析 以最佳条件提取的样品为原料,经酸水解为甙元做 HPLC分析,高效液相色谱图见图7。 图7 提取液的高效液相谱图 Figure 7 Liquid chromatogram of extract 由图7可知,提取液中存在芦荟大黄素、大黄酸、大黄 素、大黄酚、大黄素甲醚5种蒽醌类化合物,以芦荟大黄素为 主。这与卢朝同等的研究结果[11]一致,但检测到的蒽醌类 化合物数量增加到5种。由标准曲线计算可知提取液中芦 荟大黄素、大黄酸、大黄素、大黄酚、大黄素甲醚的含量分别 为97.6,0.966,12.8,10.7,8.8μg/g,表明芦荟中存在较丰 富的蒽醌类化合物,具有进一步研究开发的前景。 3 结论 通过单因素试验和正交试验探讨了超声波技术对芦荟 中蒽醌类化合物提取的影响,确定了最佳提取工艺参数:鲜 芦荟粉碎,70%乙醇为溶剂,料液比1∶10(m∶V),300W条 件下超声处理15min,芦荟蒽醌类化合物提取率可达到 0.608mg/g,充分体现了超声波辅助提取的快速与高效等 优点。抗氧化活性试验表明提取物具有较强的清除DPPH 自由基和羟基自由基的能力,清除能力与浓度呈较明显的量 效关系。HPLC分析表明提取液中存在较丰富的芦荟大黄 素、大黄酸、大黄素、大黄酚和大黄素甲醚5种蒽醌类化合物, 芦荟大黄素含量最高,达97.6μg/g,具有良好的开发前景。 参考文献 1 欧阳东云,刘春永,曾耀英,等.大黄素等5种蒽醌衍生物的体 外抗 HIV-1活性[J].中国病理生理杂志,2010,26(6):1 187~ 1 192. 2 Hu Q,Hu Y,Xu J.Free radical-scavenging activity of Aloe vera (Aloe barbadensis Miller)extracts by supercritical carbon dioxide extraction[J].Food Chemistry,2005,91(1):85~90. 3 Mandrioli R,Mercolini L,Ferranti A,et al.Determination of al- oe emodin in Aloe vera extracts and commercial formulations by HPLC with tandem UV absorption and fluorescence detection [J].Food Chemistry,2011,126(1):387~393. 4 杨昱,白靖文,俞志刚.超声辅助提取技术在天然产物提取中的 应用[J].食品与机械,2011,27(1):170~174. 5 李培,陈少明.超声波辅助萃取芦荟中蒽醌类化合物工艺研究 [J].安徽农业科学,2010,38(11):5 867~5 869. 6 李姣艳,杨武英,陈金印.H1020大孔树脂纯化芦荟蒽醌的工艺 研究[J].江西农业大学学报,2009,31(6):1 152~1 155. 7 Matsuda H,Morikawa T,Toguchida I,et al.Antioxidant con- stituents from rhubarb:structural requirements of stilbenes for the activity and structures of two new anthraquinone glucosides [J].Bioorganic and Medicinal Chemistry,2001,9(1):41~50. 8 曾锐.高效液相色谱法测定六味能消胶囊中蒽醌类成分的含量 [J].时珍国医国药,2009,20(8):1 888~1 889. 9 郭孝武.超声提取分离[M].北京:化学工业出版社,2008. 10 龙明华,张国权,张朝侠.超声波辅助提取芦荟活性成分的研 究[J].安徽农业科学,2011,39(12):7 081~7 082. 11 卢朝国,王红专,李燕红,等.高效液相色谱法同时测定芦荟中 芦荟苷和芦荟大黄素的含量[J].郑州大学学报(医学版), 2008,43(3):584~586. 17 提取与活性   2011年第5期
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