微波辅助提取云南松树皮中的缩合单宁

微波辅助提取云南松树皮中的缩合单宁 山东林业科技2009年第6期总185期 SHANDONGFORESTRYSCIENCEANDTECHNOLOGY2009.No.6 文章编号:1002—2724(2009)06,0005—03 微波辅助提取云南松树皮中的缩合单宁 刘国成,黄荣文.,张加研h (1.西南林学院木质科学与装饰工程学,云南昆明650442;2.云南林业职业技术学院 林产工业系) 摘要:以云南松树皮为原料,用微波辅助提取法提取云南松树皮中的缩合单宁,对 提取条件进行研究,通过单因素试验和 正交试验确定最适宜的反应条件,结果为:提取温度85?,提取时间60min,微波功 率500W,料液比1:55.试验研究明:该 工艺路线简便,可行. 关键词:微波辅助;云南松树皮;缩合单宁 中图分类号:$785文献标识码:A Microwave--assistedmethodusedtoextractcondensedtanninofYunnanpinebark LiuGuocheng,HuanRongwen,ZhangJiayan (1.FacultyofwoodscienceandDecorationEngineering,SouthwestForestryCollegeKunming650224,China; 2.DepartmentofForestProductsIndustry,YunnanForestryVocationalandTechnicalCollege,Kunming650224,China) Abstract:ThisstudyusedYunnanpinebarkasrawmaterial,selectedMicrowave, assistedmethodtoextractcondensed tanninofYunnanpinebark,.andstudiedtheconditionsofextraction.Bysinglefactorandorthogona1tests,theresultsshowed thatthemostappropriatereactionconditionswereasfollowings:extractiontimewas85~C,extractiontimewas60rain,micro— wavepowerwas500W,theratioofmasstoliquidwas1:55.thestudyshownthattheprocessrou teissimpleandfeasible. Keywords:Microwave--assisted;YunnanPineBark;condensedtannin 云南松是云南主要的用材树种,但每年都有大 量的树皮被丢弃,没有得到进一步的利用,严重的浪 费了资源,而落叶松树皮是我国重要的林业副产物, 是国产栲胶的主要原料_】],云南松树皮的利用将带 来更大的市场.近年来,随着落叶松栲胶市场需求 量的减少,研究树皮利用的新途径成为重要课题. 云南松树皮合理利用方面还停留在初级阶段,存在 大量的资源浪费,云南松树皮方面的研究还不深入, 本文在此基础上探讨用微波辅助提取技术从云南松 松树皮中提取缩合单宁的工艺,对综合利用云南松 树皮资源提供基础性的依据. 缩合单宁,是以羟基黄烷为组成单元的聚缩物. 总是以多种化学结构相似的植物多酚组成的复杂混 合物状态存在L2.].应用扩大到医药,食品等领 域【4],主要作用有:抗过敏,抗氧化和延缓衰老,预 防心脑血管疾病,抗肿瘤和促进免疫. 微波辅助提取法是近年发展的从天然物中提取 活性成分的新技术.他的特点是萃取时间短,产物 得率高,质量好,成本低,利润丰厚且无害环境.它 也是近年来发展起来的从天然植物中提取活性成分 的新技术.该项技术的特点是具有选择性萃取,萃 取时间短,并且可提高易挥发成分的萃取得率,不需 要特殊的萃取分离步骤.此外,该萃取技术在接近 环境温下抽提所需要的活性物,对热敏成分的萃取 极为有效.该技术还可在同一装置中采用两种以上 萃取剂分别抽提或分离所需要的天然成分[6]. l材料与方法 1.1试验原料及试剂 云南松树皮:云南省新平县;石油醚:分析纯,天 津市致远化学试剂有限公司;甲醛:分析纯,临沂市 海宇工贸有限公司;盐酸:分析纯,江西科望化工有 限公司;蒸馏水. 1.2主要试验仪器 微波炉:频率为2.45GHZ,微波最大功率 800W;真空干燥箱:DzF一6090,上海一恒科学仪器 有限公司;旋转蒸发器:DZF一6090,上海西荣生化 仪器厂;循环水式真空泵:SHZ—D9,巩义市子华仪 器有限责任公司;高速万能粉碎机:FW一100,北京 中兴伟业仪器有限公司;微波消解炉:MAS一1,新 收稿日期:2009,1O一28 基金项目:西南林学院林产化工加工工程重点学科建设项目资助 一通讯作者E—mail:kmzhjy@tom.corn ? 5? 山东林业科技2009年第6期 仪微波化学科技有限公司. 1.3试验方法 称取2g?0.O1粉碎至4O目的松树皮样品,加 定量的蒸馏水.在设定的条件下微波加热提取,随 后取出烧瓶并冷却至室温,过滤,滤液用20ml石油 醚萃取2次.取水层用旋转蒸发器浓缩至干(温度 ?6O?),得到浅褐色粉末状固体,即为缩合单宁. 改变各因素与缩合单宁提取率作为评价反应的指标. 通过单因素和4因素3水平正交试验(L934)确定反 应的最适宜工艺条件.提取率的计算式如下: 提取率一(缩合单宁的质量/松皮皮的质量)×100 2结果与分析 2.1单因素试验 2.1.1料液比对缩合单宁提取率的影响 试验保持提取时间30min,提取温度75?,微波 功率400W不变,改变料液比,缩合单宁提取率的变 化见图1. 星5. 悱 萋- 墓.. 窭z. 液料比(v/w) 图1液料比对缩合单宁提取率的影响 由图1可知,当料液比1:55时,提取率最大. 为当料液比很低的时候,缩合单宁的提取率很低,随 着料液比的增加,提取率也逐渐增大,当达到最大值 时,随着料液比的增加缩合单宁的提取率慢慢下降. 这是由于相应的组份需要适当的溶剂提取,当溶剂 所用的量很少时,溶剂不能完全溶解松树皮,混合不 均匀,微波辐照时,不能完全吸收辐射能,同理,溶剂 用量大也不利于提取,因为微波在穿透溶剂过程中 会发生衰减,溶剂越多,使到达基体物质的微波能减 少,提取效果不好.因此,料液比应选用1:55. 2.1.2提取时间对缩合单宁提取率的影响 试验保持料液比1:55,提取温度75?,微波功 率400W不变,改变提取时阿糯合单宁提取率的变 化见图2. 由图2可知,当提取时问为60min时,提取率最 大.随着提取时间的延长,缩合单宁提取率呈逐渐 增加的趋势,当达到最大值时,单宁的提取率又慢慢 下降.这是由于提取时间与被测物样品量,物料中 含水量,溶剂体积和加热功率有关,水可有效地吸收 微波能,但较干的物料需要较长的辐照时间,同时, ?' 随着提取时问的延长,树脂等杂质进入介质的量越 来越多,而缩合单宁特别是其中一些沸点较低的成 分,可能随着介质的沸腾而挥发掉了.因此,提取时间应选用60min. 6.5 6 薛5.5 < 4.5 窭4 3.5 2O3O4O5O607080 提取时间(rain) 图2提取时间对缩合单宁提取率的影响 2.1.3提取温度对缩合单宁提取率的影响 试验保持料液比1:55,提取时间60rain,微波功 率400W不变,改变提取温度,缩合单宁提取率的变 化见图3. ? 5?5 5 萋4.5 窭.3 607O809O1O0 提取温度(?) 图3提取温度对缩合单宁提取率的影响 由图3可知,当温度为85?时,提取率最大. 缩合单宁的提取率随着温度的升高不断增大,当达 到最大值时,随着温度的升高,提取率开始有所下 降.这是由于温度升高,分子运动加快,渗透,溶解, 扩散速度也加快,提取效果好,但是温度过高,有些 成分被破坏,同时杂质含量也增多,影响提取率.因 此,提取温度应选用85?. 2.1.4微波功率对缩合单宁提取率的影响 试验保持料液比1:55,提取时间60min,提取温 度85?不变,改变微波功率,缩合单宁提取率的变 化见图4. 茁 萋. 瓣螺 25030035o4oo4505005506oo650 微波功率(w) 图4微波功率对缩合单宁提取率的影响 由图4可知,当微波功率为500W时,提取率最 大.缩合单宁的提取率随着功率的增大不断增大, 当达到最大值时,随着功率的增大,提取率开始有所 山东林业科技刘国成等:微波辅助提取云南松树皮中的缩合单宁2009年第6期 下降.这是由于提取时间过短,材料在300W时吸 收不到足够的热量,细胞壁无法膨胀破裂,但随着微 波功率的增强,提取的效率不断提高,当功率超过一 定限度时,提取体系压力升高到开容器安全阀的程 ,导致误差.因此,微波功率应选用 度,溶液溅出 500W. 2.2正交试验 为了进一步选择最适宜的实验条件,取提取温 度,提取时间,微波功率,料液比作为4因素3水平 进行正交试验.正交试验因素与水平和数据分析见 表1,2. 表1正交试验因素与水平 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Kl/3 K2/3 K3/3 R 微波辅助提取云南松树皮中的缩合单宁正交试 验水平表和试验结果分别见表1和表2. 由表2可知,第3列即因素C(提取温度)的 极差最大,是考虑的主要因素,它的3个水平所对应 的提取率的平均值中,以第3水平为最大,所以第3 水平最好.第2列(即提取时间)的极差仅次于因素 C,它的3个水平中是第3个水平最好.第1列(即 料液比)的极差最小,它的3个水平中是第2个水平 最好.第4列(即微波功率)的极差比第1列大,它 的3个水平中第2个水平最好.以上分析可以得出 如下结论:各因素对试验指标的影响按大小次序排 列分别为C>B>D>A,在试验设计的范围内,最 好的试验为C.B.D.A,即提取温度85~C,提取 时间为60min,微波功率500W,料液比l:55.可以 看出,分析得出的最好方案在已经做过的9次试验 中没有出现,与它接近的是3号试验,在试验3中对 试验指标影响最大的因素C和B均处于最好的水 平,影响较小的因素D和A稍差,说明找出的优化 方案符合实际. 2.3稳定性试验 通过试验比较得出,缩合单宁提取率的最佳工 艺条件为:提取温度85?,提取时间60min,微波功 率500W,料液比1:55.在这些最适宜的工艺下进 行两次提取,制得产物最小的提取率为6.50%,大 于正交试验最大的提取率6.48,说明正交试验得 出的最好条件是正确的,见表3. 表3稳定性试验 3结论 本文通过单因素试验和正交试验,以云南松树 皮为原料,用微波辅助提取法提取云南松树皮中的 缩合单宁,对料液比,提取温度,提取时间和微波功 率的影响分析,选出最适宜的反应条件为:提取温度 85?,提取时间60min,微波功率500W,料液比1: 55.此工艺投资少,设备简单,提取率高,质量优,萃 取时间短,操作成本低,不产生噪声,不产生污染,无 害于环境.试验研究表明:该工艺路线简便,可行. 参考文献 [13李贤习.云南松研究现状及动态EJ].四川农业大学学 报,1995,13(3):309,314 E23孙达旺.植物单宁化学.中国林业出版社.1992,30(3): 423,425 [33罗庆云等.木麻黄及山槐树皮单宁组分的研究I-J].林产 化学工业,1987,7(1):39 1-43丁振林.林产化学工业手册(上册)I-M].北京:中国林业 出版社,1979 [5]PekicB,KovacV,AlonsoE.Studyoftheextractionof pr0anthocyanidinsfromgrapeseeds[J].FoodChemistry, 1998,61(12):201,206 1-6]张宏康.微波萃取技术在食品工业中的应用fJ].粮油食 品科技,1999,7(5):3O,33 ?7' 222333 毖?如" 555O