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      無患子皂苷超聲輔助提取及洗滌性能研究

      2020-06-15 06:47:40戚佳浩任茹晨朱新艷祝旭飛張凱龍
      宿州學(xué)院學(xué)報 2020年4期
      關(guān)鍵詞:藍(lán)墨水患子齊墩

      戚佳浩,任茹晨,朱新艷,孫 妍,祝旭飛,張凱龍

      浙江萬里學(xué)院生物與環(huán)境學(xué)院,浙江寧波,315100

      無患子又叫木患子、油患子等,是無患子科無患子屬落葉喬木[1]。無患子果皮中含有豐富的皂苷,具有抑制腫瘤細(xì)胞增殖、抗炎、殺蟲和滅螺等多種藥理活性,且具良好的去污、起泡效果,可用于農(nóng)藥、醫(yī)藥、日用品和化妝品等行業(yè)[2-4]。

      無患子在山區(qū)種植廣泛,長期以來僅少量作為藥用和洗滌,大量果實(shí)未開發(fā)利用,造成巨大浪費(fèi)和環(huán)境污染,深入研究開發(fā)無患子相關(guān)產(chǎn)品,提升無患子附加值[5-6],有利于減少資源浪費(fèi),變廢為寶,增加林農(nóng)的經(jīng)濟(jì)收入并改善環(huán)境。

      水作為提取溶劑具有綠色、環(huán)保、成本低的優(yōu)勢[7-8]。超聲作用下溶劑產(chǎn)生強(qiáng)沖擊、微射流,可有效促進(jìn)被萃取組分固液傳質(zhì),同時其強(qiáng)度適中、熱效應(yīng)低、可以有效保護(hù)提取產(chǎn)物中不穩(wěn)定化合物[9-10]。超聲輔助水浸提工藝兼具兩者優(yōu)勢,是天然產(chǎn)物活性組分提取的主要方法。

      本研究建立了測定無患子皂苷的分光光度法,優(yōu)化無患子果皮皂苷超聲輔助水浸提條件,考察了不同因素對無患子皂苷表面張力的影響,進(jìn)行了初步洗滌實(shí)驗。旨在較為系統(tǒng)地研究無患子皂苷含量測定、提取、表面活性影響因素及洗滌能力,以期為寧波及周邊植物資源高效利用及開發(fā)提供新思路。

      1 實(shí)驗部分

      1.1 材料及儀器

      實(shí)驗材料為野生成熟無患子果皮,無患子果實(shí)采集清洗干凈后,剝離果皮并烘干,粉碎后過篩收集,塑封保存待用。

      齊墩果酸標(biāo)準(zhǔn)品、香蘭素、高氯酸、冰醋酸、無水乙醇、氯化鈣,均為國藥分析純試劑。

      紫外-可見分光光度計(UV-3200,上海美譜達(dá)),磁力攪拌器(HS7,德國IKA),超聲波清洗機(jī)(SB-3200,寧波新芝),冷凍離心機(jī)(5810R,艾本德),表面張力儀(DMPY-2C,南京南大萬和)。

      1.2 實(shí)驗方法

      1.2.1 分光光度法測定無患子皂苷

      以齊墩果酸為對照,香蘭素-冰醋酸-高氯酸體系顯色[11],在最大吸收波長處進(jìn)行測定,以吸光度A為縱坐標(biāo),濃度c為橫坐標(biāo),繪制齊墩果酸制標(biāo)準(zhǔn)曲線。計算方法的檢出限(3 s/k),在高、中、低濃度水平測定方法精密度、穩(wěn)定性、加標(biāo)回收率。

      1.2.2 超聲輔助無患子皂苷提取

      準(zhǔn)確稱取干燥的無患子果皮樣品粉末0.5 g,超聲提取,柱層析凈化,分離液測定吸光度值,計算皂苷含量和提取率。提取率(%)=皂苷質(zhì)量/無患子質(zhì)量×100%。

      通過控制變量法優(yōu)化提取條件,以提高皂苷提取率。

      1.2.3 無患子皂苷表面張力及洗滌能力

      使用最大泡壓法測定無患子皂苷表面張力,分別研究不同濃度、pH、溫度、硬度對表面張力的影響。

      配制不同濃度的無患子提取液,投入藍(lán)墨水染色紗布,浸泡后用磁力攪拌器攪拌,觀察墨跡的清洗程度。

      配制一定濃度的無患子提取液,投入甲基橙、羅丹明B、藍(lán)墨水染色紗布,浸泡后磁力攪拌器攪拌,觀察色塊清洗程度。

      2 結(jié)果和討論

      2.1 分光光度法測定無患子皂苷

      無患子皂苷采用齊墩果酸對照法,分光光度法波長掃描顯示541 nm 為最大吸收波長。由齊墩果酸標(biāo)準(zhǔn)曲線可知,在5~35 μg/mL齊墩果酸的濃度與吸光度之間呈線性關(guān)系,擬合方程為A=0.020c-0.014,相關(guān)系數(shù)為0.999,線性良好,可以用于計算樣液中皂苷的濃度,檢出限為7.810-2μg/mL。

      對8.0、17.0、25.0 μg/mL齊墩果酸溶液連續(xù)測定6次,RSD分別為1.11%、1.40%、0.90%,精密度良好。

      對8.0、17.0、25.0 μg/mL齊墩果酸溶液每2小時測定1次,連續(xù)測定12小時,RSD分別為0.18%、0.28%、0.16%,日內(nèi)穩(wěn)定性良好。

      對8.0、17.0、25.0 μg/mL齊墩果酸溶液每2小時測定一次,每天測定4次,連續(xù)測定3天,RSD分別為0.48%、0.59%、0.37%,日間穩(wěn)定性良好。

      提取液背景濃度5.0 μg/mL,加標(biāo)8.0、17.0、25.0 μg/mL進(jìn)行回收率測試,結(jié)果如表1所示,加標(biāo)回收率分別為97.5%、98.2%、97.2%,RSD為0.22%、0.35%、0.26%。

      表1 齊墩果酸加標(biāo)回收率(n=6)

      2.2 無患子皂苷超聲輔助提取實(shí)驗條件的選擇

      提取過程中,溫度、料液比、超聲時間和功率對無患子皂苷提取率均具有影響,采用單因素方法對提取率進(jìn)行優(yōu)化。

      溫度對分子熱運(yùn)動影響較大,溫度越高分子運(yùn)動越激烈,擴(kuò)散的速度也越快,有助于皂苷遷移溶出。溫度過高時,活性成分遭到破壞,糖、果膠、蛋白等雜質(zhì)溶出量也會增加,皂苷提取率反而下降,溫度對提取率影響如圖1(a)所示,40 ℃為最佳溫度,提取率達(dá)到19.05%。

      圖1 溫度(a)、料液比(b)、功率(c)和時間(d)對無患子皂苷提取影響因素

      料液比是提取操作中重要因素,料液比太小提取不足,太大提取液后處理工作量大,必須優(yōu)化選擇合適的料液比。料液比對提取率影響如圖2(b)所示,在1∶40時提取率達(dá)到最大19.02%,料液比繼續(xù)增大,皂苷的提取率反而減少,可能是后期雜質(zhì)析超聲振蕩有助于提取物加速遷移溶出,功率對提取率影響如圖2(c)所示,100 W時提取率達(dá)到最大19.09%,超聲功率過高導(dǎo)致雜質(zhì)溶出量增多,皂苷也可能分解,導(dǎo)致皂苷提取率降低。

      提取過程中遷移逐漸飽和,經(jīng)濟(jì)性方面考慮需要優(yōu)化選擇合適的提取時間。皂苷提取率與時間關(guān)系如圖2(d)所示, 40 min提取率達(dá)到最大19%。40 min后提取率下降,可能是其他雜質(zhì)組分增多、部分無患子皂苷分解所致。

      綜上,超聲輔助水提無患子皂苷最佳條件為溫度40 ℃、料液比1∶40、超聲功率100 W, 40 min提取率為19%左右。

      2.3 無患子皂苷表面張力及洗滌能力

      無患子果皮中含有非離子表面活性物質(zhì),具有良好的洗滌去污能力,可用于生產(chǎn)天然綠色洗滌劑,有助于無患子高附加值利用。在實(shí)際洗滌過程中,濃度、pH、水硬度、溫度對提取液表面活性均有一定影響[12]。

      在常溫狀態(tài)下進(jìn)行了測試,表面張力隨濃度變化如圖2(a)所示,隨濃度增加,提取液表面張力略有降低,相比純水,無患子皂苷液有效降低了體系表面張力。表面張力隨pH變化如圖2(b)所示,在pH較大的變化范圍中,表面張力略有增加,變化范圍較小。表面張力隨水硬度變化如圖2(c)所示,隨溫度變化如圖2(d)所示,表面張力變化非常小。表面張力對pH、硬度、溫度表現(xiàn)出良好地穩(wěn)定性,表明無患子皂苷提取液具有廣泛的適用性,符合作為良好洗滌劑的性質(zhì)要求。

      圖2 濃度(a)、pH(b)、水硬度(c)和溫度(d) 無患子皂苷表面張力影響

      為了驗證無患子皂苷提取液實(shí)際洗滌去污能力,對染色紗布進(jìn)行洗滌實(shí)驗。不同濃度無患子皂苷提取液對藍(lán)墨水洗滌實(shí)驗如圖3所示,經(jīng)過相同時間攪拌洗滌后,紗布藍(lán)墨水斑點(diǎn)不同程度減褪,50、100 μg/mL比10 μg/mL色斑更淺,表明較高濃度洗滌能力更強(qiáng),而高濃度時洗滌能力則較為接近。

      圖3 不同濃度無患子皂苷液洗滌效果

      50 μg/mL無患子皂苷液對不同染料洗滌效果如表2所示,對比洗滌前后,其對甲基橙、羅丹明B和藍(lán)墨水色斑均有良好的褪色表現(xiàn)。

      表2 無患子皂苷液對不同染料的洗滌效果

      3 結(jié) 論

      進(jìn)行了無患子皂苷含量測定方法建立、提取條件選擇、表面張力影響因素考察及洗滌去污能力實(shí)驗。無患子皂苷標(biāo)準(zhǔn)曲線在5~35 μg/mL范圍內(nèi)呈線性,精密度和穩(wěn)定性良好,最佳條件超聲功率為100 W、超聲溫度為40 ℃、料液比為1:40、40 min提取率達(dá)到19%。皂苷溶液表面張力對濃度、pH、水硬度、溫度表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性,實(shí)際洗滌表明,一定范圍內(nèi)無患子皂苷液洗滌能力隨濃度的增加而增強(qiáng),對不同種類染料顯示出良好的洗滌能力,滿足作為天然洗滌劑的性質(zhì)要求。

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