离子液体及其双水相体系在萃取分离桑叶多糖中的应用

食品研究与开发圆园21年4月

应用技术113

第42卷第8期

DOI：10.12161/j.issn.1005-6521.2021.08.019

离子液体及其双水相体系在萃取分离

桑叶多糖中的应用

初正帅，彭效明*，蔡青蔓，段阳，梁晓旭

(北京石油化工学院化学工程学院，北京102600)

摘要：该文筛选能够应用在桑叶多糖提取中可形成双水相现象较好的离子液体和无机盐体系，并研究含离子液体萃取体系中桑叶多糖的最佳提取工艺。研究1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、谷氨酸双三氟甲磺酰亚胺盐等15种离子液体分别加入磷酸二氢钾、无水碳酸钠、硫代硫酸钠等13种无机盐中形成双水相现象的难易程度，筛选出形成双水相现象较好的离子液体。采用溶剂浸提法对桑叶进行提取，采用单因素试验研究离子液体浓度、提取温度、提取时间和料液比对桑叶中多糖化合物提取的影响，并根据响应面设计试验和验证试验获得桑叶多糖的最优提取工艺条件为离子液体浓度0.0003mol/L、提取温度76℃、料液比1∶20（g/mL）、提取时间109min。

关键词：桑叶多糖；离子液体；双水相；响应面模型

Application of Lonic Liquids and Their Two-Aqueous Phase Systems in Extraction and Separation of

Polysaccharides from Mulberry Leaves

CHU Zheng-shuai,PENG Xiao-ming*，CAI Qing-man，DUAN Yang，LIANG Xiao-xu （College of Chemical Engineering，Beijing Institute of Petrochemical Technology，Beijing102600，China）Abstract：The ionic liquid and inorganic salt system which could be used in the extraction of mulberry leaf polysaccharide were selected，and the best extraction technology of mulberry leaf polysaccharide was obtained. 15kinds of ionic liquids such as1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate，1-octyl-3-methylimidazoli-um hexafluorophosphate，glutamic acid bis（trifluoromethanesulfonyl）imide were added into13kinds of inor-ganic salts，such as potassium dihydrogen phosphate，anhydrous sodium carbonate，sodium thiosulfate，to form aqueous two-aqueous phase.The effects of ionic liquid concentration，extraction temperature，extraction time and solid-liquid ratio on the extraction of polysaccharides from mulberry leaves were studied by single factor experiment.According to response surface design experiment and verification experiment，the optimal extrac-tion conditions of mulberry leaf polysaccharide were obtained as follows：ionic liquid concentration of 0.0003mol/L，extraction temperature of76℃，solid-liquid ratio1∶20（g/mL），extraction time109min.

Key words：mulberry leaves polysaccharide；ionic liquid；atps；response surface design

引文格式：

初正帅，彭效明，蔡青蔓，等.离子液体及其双水相体系在萃取分离桑叶多糖中的应用[J].食品研究与开发，2021，42（8）：113-118.

CHU Zhengshuai，PENG Xiaoming，CAI Qingman，et al.Application of Lonic Liquids and Their Two-Aqueous Phase Systems in Extraction and Separation of Polysaccharides from Mulberry Leaves[J].Food Research and Development，2021，42（8）：113-118.

作者简介：初正帅(1998—)，男（汉），本科在读，研究方向：天然产物的提取与应用。

*通信作者：彭效明，男，硕士生导师，博士，研究方向：天然产物活性成分研究。

食品研究与开发

圆园21年4月第42卷第8期

桑叶多糖具有降血糖、降血脂、抗氧化、免疫调节等多种功能，近代中医学家也常将桑叶配伍于中药复方中，应用于临床，且多获效。另外，植物多糖对体液免疫、细胞免疫、单核巨噬细胞、细胞因子等方面都具有调节作用。部分科学家发现近年桑叶多糖已成为植物活性成分研究领域的热点。桑叶多糖含有单糖

（果糖、葡萄糖等）、低聚糖（蔗糖）、多糖（MPA-1、PMP-11、

PMP-12等）[1-2]

。

目前，桑叶多糖提取与分离常采用煎煮法、

浸渍法、渗漉法、回流法等[3-9]，在这些方法操作过程中常用甲醇、乙醇、丙酮、二氯甲烷、甲苯、乙醚等有机溶剂，但它们具有较强的挥发性或毒性，在生产过程中会引起环境污染。而离子液体具有不挥发、

液程宽、溶解强、可设计调节等特性。将离子液体作为萃取剂，不仅对环境友好，而且能提高选择性，增加萃取化合物的范围，集合高效萃取和欲富集的优点。而将离子液体双水相体系运用到桑叶有效成分的萃取工作中更是一个很好的尝试。Gutowski 等采用亲水性离子液体1-丁基-3-甲基咪唑盐酸盐和磷酸钾（K 3PO 4）首次提出了离子液

体双水相体系这一概念[10]。离子液体双水相比较于传统双水相既为萃取营造了温和的环境，又避免了萃取过程中有机溶剂的使用，具备萃取率高、两相界面清晰、黏度低、绿色环保、操作简便等优点。因此近年来离子液体在分离天然活性物质方面被广泛研究[11-20]。

本文对离子液体和双水相体系在桑叶多糖提取工艺方面进行了研究，为桑叶多糖的有效开发，以及如何将离子液体应用在桑叶多糖的开发中奠定了基础。1材料与方法

1.1

材料与试剂

桑叶：北京市大兴区安定镇御林古桑园。氢氧化钾、氢氧化钠、氯化钠、氯化钾（分析纯）：北

京化工厂；磷酸氢二钾、磷酸二氢钾（分析纯）：北京北化精细化学品有限责任公司；无水碳酸钾、硫代硫酸钠、柠檬酸钠、硫酸铵（分析纯）：天津市光复科技发展有限公司；蒽酮、无水碳酸钠（分析纯）：天津市福晨化学试剂厂；硫酸（分析纯）：北京兴青红精细化学品科技有限公司；葡萄糖标准品（纯度≥99%）：北京世纪奥科生物技术有限公司；无水氯化钙(分析纯)：国药集团化学试剂有限公司；磷酸二氢钠（分析纯）：天津市天大化工实验厂。

1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-羟乙基-2，3-

二甲基咪唑氟盐、1-丁基-3-甲基咪唑硝酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、谷氨酸双三氟甲磺酰亚

胺盐、1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲烷酰亚胺盐、羟乙基三甲基氯化铵、1-羟乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-庚基-3-甲基咪唑氯盐、1-辛基-3-甲基咪唑氯盐、1-戊基-3-甲基咪唑氯盐、1-癸基-3-甲基咪唑氯盐、1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-己基-3-甲基咪唑氯盐（纯度≥99%，分析纯）：中科院兰州化学物理研究所。1.2仪器与设备

CP224C 电子天平：奥豪斯仪器（常州）

有限公司；DT5-4B 低速离心机：北京时代北利离心机有限公司；

KH-500DB 数控超声波清洗器：昆山禾创超声仪器有

限公司；WE-2B 玻璃仪器气流烘干器：（郑州）长城科

工贸有限公司；UV2600紫外可见分光光度计：上海舜宇恒平科学仪器有限公司；DF-101S 集热式磁力加热搅拌器：金坛市晶玻实验仪器厂。

1.3方法1.3.1

葡萄糖标准溶液的配制

准确称取105℃干燥至恒重的葡萄糖100mg ，混

匀后用蒸馏水溶解并定容至100mL 。量取20mL 并定容至100mL ，得到浓度为0.2mg/mL 的葡萄糖标准品溶液，待用。1.3.2蒽酮试剂的配制

精密称取蒽酮0.2g ，加入浓硫酸100mL ，完全溶解后，置于棕色瓶内，现用现配。

1.3.3

标准曲线的绘制

依次量取葡萄糖标品0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.2、1.5mg

置于10mL 具塞试管中，加入4mL 现配的蒽酮试剂，

100℃油浴加热10min ，冷却至室温25℃后，静置20min ，于620nm 下测定吸光度（葡萄糖浓度=标品浓度×所加标品体积/总体积；总体积=标品体积+蒽酮试剂体积）

。1.3.4筛选合适的离子液体

称取一定质量的无机盐（以该无机盐0.01mol 计

算）和1g 的离子液体混合于10mL 水中振荡后静置，观察是否有双水相形成；若无，则放入数控超声波清洗器中超声至有双水相形成，若超声时间超过105min ，则可表明无双水相形成（超声提取温度低，有

利于萃取一些热不稳定的天然产物，在超声场的作用下，由于超声的空化作用，相间的传质速度更快，因而萃取效果更好）

。1.3.5

确定最优的离子液体浓度

在提取温度为80℃，提取时间为90min ，料液比

为桑叶∶水=1∶17（g/mL ）的条件下，于离子液体浓度0~

0.001mol/mL 范围内配制不同浓度溶液，在转速为

应用技术

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