大豆异黄酮提取

大豆异黄酮提取

【摘要】首先论述了大豆异黄酮8种提取与纯化工艺的原理和应用情况。它们分别是有机溶剂萃取法、超声波法、酸解法、酶解法、高效逆流色谱法、大孔树脂吸附法、高速离心分离法和超临界萃取法。指出了各技术目前存在的主要问题和今后的主要研究方向。在此基础上利用正交试验得到了乙醇溶液萃取大豆异黄酮的最佳工艺条件:乙醇浓度80%,萃取温度70℃,萃取时间4h,料液比1∶20。

异黄酮是黄酮类化合物的一种,主要存在于大豆科植物中,是大豆生长中形成的一类次生代谢物。大豆异黄酮主要存在于大豆种子的子叶和胚轴中,种皮含量极少。目前已经发现的大豆异黄酮共有12种,分为游离型的甙元和结合型的糖甙两类。甙元为其中的生物活性成分并且含量极少,占总含量的2%～3%,分别为大豆黄素、黄豆黄素及染料木素。对应的β-葡萄糖苷形式为:大豆黄苷、黄豆黄苷、染料木苷。

另外还有较少的葡萄糖苷的乙酰基化合物和丙二酰基化合物。研究表明,大豆异黄酮具有预防癌症、心血管疾病、骨质疏松症和降低妇女更年期综合症等生理功能。该产品具有广阔的开发前景和新的应用价值。目前最常见的异黄酮分离及纯化方法有:有机溶剂萃取法、超声波辅助法、酸解法、酶解法、高速逆流色谱法、大孔树脂吸附法、高速离心法、超临界萃取法。下面就这些方法的原理以及各自的特点分别进行介绍

有机溶剂萃取法

此法是国内外提取异黄酮使用最广泛的方法,常用的有机溶剂主要有:乙醇、甲醇、乙酸乙酯以及它们的水溶液。本法主要用于提取脂溶性基团占优势的黄酮类化合物,因为异黄酮的特殊分子结构,决定了其较大的分子极性,根据相似相溶的原理,该物质可以被这些极性溶剂溶出,进入溶液相,为下一步的纯化处理提供了条件。在有机溶剂萃取法中最常用的溶剂是乙醇,即醇提法。提取过程中, 乙醇的浓度对提取结果有较大的影响。一般认为,乙醇浓度的提高有利于异黄酮的提取,但这还跟异黄酮物质的某

一特定结构有关,高浓度适用于提取游离型的甙元形式,低浓度的乙醇适用于提取葡萄糖苷形式的异黄酮。

1. 主要仪器

SHB-ⅢA循环水式多用真空泵、RE-52A型旋转蒸发器、恒温水槽、D-740型电动搅拌器、高效液相色谱 (HPLC)、回流装置一套。

2.原料与试剂

大豆异黄酮标准样:大豆黄苷(D)、大豆黄素(De)、染料木苷(G)、染料木素(Ge)分别购自陕西琳静科工贸有限公司、上海同田生化技术有限公司。试验用脱脂豆粕购于天津红旗油厂、HPLC用甲醇(色谱纯)、盐酸(分析纯)、无水乙醇(分析纯)、石油醚(沸程60～90℃)。

3.试验步骤

称取200g粒度为20～60目的豆粉置于烘箱中通风干燥 32h,至其变为恒重。干燥后的豆粉进行索氏提取,去除残余的油脂,直至回流液变为无色时将滤纸桶放入烘箱干燥。每次称量30g 脱脂豆粉的样品加入一定浓度乙醇溶液,在恒温水浴中回流恒速搅拌提取,对所得粗提液真空抽滤两遍,弃去滤渣,收集的粗滤液在70℃下旋转蒸发,除去大量的乙醇溶液,浓缩产物通风干燥转化为固体。取出少量溶解定容,利用HPLC进行纯度分析。

4 试验数据分析

乙醇溶液浸提大豆异黄酮的正交试验及分析。为探讨提取大豆异黄酮的最佳路线,选用四因素三水平的正交试验,分别对原料溶剂比、提取温度、提取溶剂的浓度、提取时间作以下研究。每次试验各因素的选择及提取的粗异黄酮见表2,每次试验原料均为30g。大豆异黄酮的提取率= 提取液中大豆异黄酮总量所用脱脂豆粕总量×100%由表2可知,提取温度、料液比及乙醇浓度是主要影响因素。最佳提取条件为:A3B2C3D2,即以80%

的乙醇为溶剂,加热回流温度为70℃,时间为4h,料液比为1∶20。通过对表2的极差分析知,四因素对转化率的影响程度依次为料液比>乙醇浓度>提取温度>提取时间,即影响大豆异黄酮乙醇溶剂提取的主要因素为原料溶剂比,其次为乙醇溶液浓度,而提取温度和提取时间的影响相对较小。料液比对提取结果的影响主要是由于异黄酮在乙醇中的溶解度是一定的,料液比的增加相当于加大了溶剂量。在其他条件保持不变的条件下,溶质的溶解量会逐渐增加,直到达到饱和状态,提取量会基本维持恒定。乙醇溶液浓度的影响主要缘于高浓度乙醇溶液的极性与异黄酮相似。根据相似相溶的原理,分子极性接近的物质之间往往存在较大的溶解度关系,我们可以推断高浓度的乙醇溶液与异黄酮组分的极性最为接近,所以可能达到最好的萃取效果。提取温度的影响:首先,温度的升高可能会导致一些不同糖苷配基形式之间的转化分解,而我们的目标产物是大豆黄苷(D)、大豆黄素(De)、染料木苷(G)、染料木素(Ge),其他形式的异黄酮没有纳入我们的计量范围;其次,温度的升高还会加剧乙醇的挥发程度,使得提取溶剂减少,已溶解的异黄酮可能会从溶液中析出。提取时间的影响:随着时间的延长,越来越多的异黄酮从固相转移到液相当中,但当提取时间达到一定时刻时,异黄酮已经基本完成了由固相到液相间的传质,进一步延长时间只能增加能耗和物耗,但对异黄酮的提取率不会有明显的提高,这就是我们通常所说的最佳提取时间

5 试验结论

(1)本试验用乙醇溶液作为溶剂在加热、搅拌、回流的条件下萃取脱脂豆粕中的异黄酮,经过高效液相色谱的检测,分别出现了与标准物对应的大豆黄素(De)、大豆黄苷(D)、染料木素(Ge)、染料木苷(G)的特征峰,证明该方法提取异黄酮是可行的。

(2)根据正交试验结果,乙醇提取的最佳工艺条件为体积浓度80%的乙醇,加热回流时间4h,温度70℃,原料与溶剂比1∶20。各因素对异黄酮提取效果影响程度的顺序为:料液比>乙醇浓度>提取温度>提取时间。豆粕的一次提取率达到了012%。

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