用常规和超声波辅助提取核桃青皮中天然抗氧化物的方法比较。
reza tabaraki and shahrbanoo rastgoo
化学科学学院、 伊拉姆大学、 伊拉姆,伊朗。
收到 2013 年 6 月 8 日接受 2013 年 12 月 16 日)
摘要农业产业产生大量富含酚类的副产品,由于它们的抗氧化特性获得了很多关注。超声波技术以乙醇作为食品级溶剂使用于提取核桃青皮中抗氧化物。响应面法 (rsm)用来优化实验条件。
反应总酚含量(tpc),三价铁还原抗氧化能力(frap),清除1.1—二苯—2—三硝基苯肼的活性自由基(dpph)和抑制其产量。干样品的总酚含量从6.
28变化到7.23mg ga g1。干样品的三价铁还原抗氧化能力从0.
33变化到0.46mmol fe 2 + g1和抑制1.1—二苯—2—三硝基苯肼的活性自由基值范围33.
98%至56.31%。提取率从33.
04%到38.72%不等。超声波辅助提取的最佳条件为:
以60%乙醇水溶液为溶剂,温度为60℃提取30min。超声波辅助提取与常规的提取结果表明,用超声波辅助提取30min,总酚含量,三价铁还原抗氧化能力,1.1—二苯—2—三硝基苯肼的活性自由基和产量在的获得都显著高于用常规提取16小时。
该提取物可以替代人工合成抗氧化剂用于食品产品,颜色和氧化稳定性。
关键词: 超声波、 抗氧化剂、 核桃青皮,响应面法。
正文。核桃树(胡桃科)的绿皮、叶、茎和树皮在韩国,日本和中国很长时间被广泛用于民间医药**癌症和**病。核桃青皮(核桃)是一种传统的中药,长期用于清热、解毒、止痛、****病[1]。
不同的部位显示了核桃产物中的抗氧化成分,如果实[2,3],叶[4]、酒[5]和青皮[6-8]。
自由基是包含一个或多个不成对电子的原子或分子。因为这个原因,他们能与多种分子有较高的反应活性和改变它们的理化性质,活性氧(ros)通常是细胞代谢过程中产生的,为此,有氧细胞的抗氧化防御机制,保护他们免受氧化应激[ 9 ]。过量生产的活性氧可以导致基因,蛋白质和脂类的累积损伤,这是涉及各种疾病的过程,从癌症到糖尿病和神经退行性疾病[ 10 ]。
因此,抗氧化剂已经成为这些疾病的**药物[ 11 ]
据研究在最近几十年中,倾向于使用天然物质代替合成物质的越来越多。天然抗氧化物,如酚类化合物,被用作天然抗氧化剂。它们是重要的,由于它们有益于人体健康,减少氧化应激和抑制自由基。
它们用作食品添加剂增加利益。[12,13]
几种常规的从原料中提取目标化合物的提取技术被报道。然而,它们通常用较长的提取时间和较高的温度,但提取效率较低。随着近几年“绿色化学”观念的发展,有利于环境保护的技术变得越来越受关注。
最近,超声波辅助提取(uae)被广泛应用于从不同的材料中提取目标化合物,由于其通过在低频率超搅拌,促进在不相溶的相大量传质。[14]它在更短的时间提供了高重复能力,简化的操作,并降低了能量输入,以及溶剂消耗[15]。采用低于超声辐射(20-100khz)的常规提取,结构变化和退化是可以避免的。
因此,超声波辅助提取可能是一个有效的和可取的技术,用于提取的化学品[16]。影响萃取效率的因素很多,如提取方法、溶剂类型、溶剂浓度、提取温度和提取时间[17]。在许多实验中,甲醇是一个合适的提取溶剂,得到好的酚类化合物产率。
然而,美国食品药物管理局建议对环境无害的和无毒的食品级有机溶剂,如水和乙醇,用于提取目的[18]。
响应面法(rsm)已经被越来越多地用于优化加工参数,因为它与其他方法比较可以更有效和更容易安排和解释实验 [19]。响应面法的主要优点是减少试验需要测试的多个参数及其相互作用的数量。因此,它比其他方法相比需要优化的过程不费力费时。
不同于传统的经验方法,响应面法可以生成一个数学模型,并考虑实验变量之间的可能的相互关系,减少实验次数。
本研究的目的是用响应面法优化超声波辅助提取的变量,如改变温度,时间和乙醇的浓度,为了最大的从核桃的绿色外壳提取抗氧化物。最后,超声波辅助提取(uae)与传统的提取的比较。
材料和方法。
1. 植物材料。
核桃是传统的波斯胡桃(核桃),在2010季从设拉子的当地市场购买。青皮核桃用手采摘成果然后用蒸馏水冲洗。外壳用烘箱(memmert, gmbh+co.
kg, din 40050, germany)在40℃与空气流通中干燥,用实验室研磨机磨碎(pars co., iran)。样品范围经一系列的筛孔径,德马公司,伊朗)分级,获得的颗粒尺寸分布。
样品放在塑料袋中在20℃冷冻保藏直到提取样品。
2. 化学试剂。
1,1-二苯基-2-苦-肼 (dpph) 2,4,6-三吡啶基三嗪(tptz),福林酚试剂和和没食子酸从默克公司购买。:1,1-二苯基-2-苦基肼购自西格玛奥德里奇。
3. 提取程序。
从核桃青皮中提取抗氧化物的过程通过超声波进行超声波浴s30h (机,德国)与最大60 khz的频率(280 w)。核桃绿皮粉(0.5 g)是用溶剂(10毫升)在不同时间和温度提取。
提取后,核桃青皮提取物在2000转离心20分钟。然后,提取物在旋转蒸发浓缩40℃波形成的。
4. 溶剂--固比溶剂型优化和粒径。
样品提取与乙醇、 甲醇、 水和 ace-色调,分别在45℃下超声30 分钟。
最好的溶剂在选择时根据响应的值。溶剂--固比对提取的影响是逐级通过考虑四个比率: 20:
1,30,40,50: 1;v: m。
核桃青皮(0.5,0.33,0.
25和0.2 g) 是一个用固定10毫升乙醇溶剂45o c为30分钟。山姆-不同粒径的平差 (35,60,80 目筛) 是索尼-并为45o c与乙醇(10毫升)和30分钟40:
1溶剂-到固体比例。
5. 总酚含量 (tpc)
据估计,所得提取物中的总酚含量比色法测定的基础上由单身人士描述的程序和rossi 与一些修改 [6]。简单地说,1 毫升的样本 (或斯坦-与 1 毫升的福林-酚酚试剂混合标准)。后3 分钟,1 毫升的碳酸钠溶液 (7.
5 %w / v) 被添加到混合物,调整到与蒸馏水 10 毫升。反应被关在了 90 分钟之后, 吸光度是黑暗看 725nm。没食子酸用于标准构建曲线 (0.
1 2 毫米)。结果表示为没食子酸每当量/克干样品 (气体排放)。
6. dpph 自由基含量测定。
1,1 苦基苯二苯基-2-肼 (dpph) 清除能力按照以前的方法 [20] 自由基进行了监测。不同浓度的样品提取物 (0.3 毫升) 混合在一起2.
7 毫升的含有 dpph 自由基的甲醇溶液。混合-真的是大力动摇和离开,放在黑暗中,直到稳定吸收值获得 (约 30 分钟)。减少dpph 自由基测定连续监测,在 517nm 吸收减少。
dpph 自由基清除效果是 cal-百分比的 dpph 变色使用公式计算:%
清除作用 = dpph a s) /a dpph] ×100 (1)
当样品提取 a s 时溶液的吸光度的在**已添加和 dpph 自由基是 dpph 自由基溶液的吸光度。
7.铁的减少/氧化电源 (收紧)
过程进行改性的方法[21].工作 frap 试剂由混合 300 mm醋酸缓冲液 (ph 3.6),10 毫米 tptz 解决方案和 20 毫米氯化 3 ·6 h 2 o 在 10:
1:1 的比例使用前和加热到 37℃ 的水浴中。3 毫升的 frap 试剂共被添加到单元格和空白的阅读摄于 593nm,使用分光光度计。
总数,样品或标准的 100l 和 300l 的蒸馏水已添加到该单元格。加到 frap 样品后试剂,二读时 593nm 采取的威宝-40 分钟后在 37 孵化对象o c 水浴中。后的吸光度变化从初始的空白阅读 40 分钟与斯坦-对照标准曲线。
已知的亚铁浓度标准运行使用几个浓度范围从 0.1 到 2.25 毫米。
标准曲线然后,每个标准 frap 数值绘制制得其浓度。最后的结果被表示为 mmolfe2 + g 1 样品。
8. 实验设计。
可以潜在地影响提取的抗氧化剂的三个因素,如乙醇百分比 (x 1,%)萃取温度 (x 2,℃)和萃取时间 (x 3,min) 被选为关键变量。给每个因素的最低和最高水平 (表 1)根据初步的实验结果和我们的经验,选择我们以前的实验方法。
box-behnken设计(bdd)和三个独立变量用于优化和实现最大的信息从可能的实验的最小数目中。依赖变量 (响应变量) 是 tpc (毫克 gae g 1 示例),frap
mmol fe2 + g 1 样品),清除 dpph 自由基的清除 (%和产量萃取 (%每个变量进行编码三个层面: 1,0和 + 1 (表 1)。使用完整的二次方程是:
y = o + i x i + ii x i2+ βij x i x(2)
其中,y 是估计的响应; βo,β,二世和βij拦截的回归系数,线性,回归系数 β 和相互作用项,分别;和 x i 和 x j 是独立的变量。
表1.独立变量的编码和未层次编码。
所有的分析是在一式三份进行,并在实验结果表示为平均值±标准差。统计分析是per-使用minitab15.1(minitab的公司,州立学院,pa形成,美国)软件和装配到一个二阶多项式回归包含线性,二次和互动系数模型条款。
方差(anova)分析与95%置信水平然后进行对每个响应变量检验模型意义和适用性。在多项式的所有术语的意义是通过在一个proba-计算的f值进行统计分析。
相容性为0.01或0.05(p)。
结果与讨论。
1. 溶剂型和溶剂--固比粒子对萃取的大小的影响。
响应面模型的开发之前,的影响溶剂类型、溶剂对tpc固体比和粒度,捆牢价值,dpph清除活动和提取率investi -封闭的。很明显,酚和抗剂的复苏化合物从每个新鲜样本矩阵是依赖于外牵引溶剂。甲醇比乙醇、丙酮和水在提取核桃青皮的酚醛树脂和抗氧化剂(图1)在相同的提取条件下(20:
1(v:m),45o c和30分钟)。然而,环保无毒食品级推荐的水和乙醇等有机溶剂食品和药物管理局用于提取[18]。
所以放-北环线被选为下一步实验的萃取溶剂。
还研究了来自核桃青皮多酚和抗氧化剂的提取溶剂对固体的比例的影响4比(20:1,30:1,40:
1,50:1;ν:米),在30分钟的提取期间,用乙醇溶液,在45摄氏度显着增加观察到在40:
1的溶剂与固体之比(图2)。因此,40一种溶剂对固体:1的比例(毫升;克)被选中。
核桃青皮粉末通过三个不同的传递标准尺寸的筛(0.5,0.25孔径和0.
18毫米)。 那里-结果表明,较小的颗粒大小增加了抗氧化剂extract-化和产量超过30分钟的提取时间与乙醇解决方案化45℃,溶剂固比40:1(图3)。
一般来说,较小的颗粒尺寸优选为工业过程,以缩短即使用于研磨需要的能量的提取时间要考虑的。提取率的为小的增加粒子是由于每单位质量较大的表面积。此外,该分析物通过固体基质的孔迁移速率也增加与颗粒尺寸的减小。
的粒径0.25毫米用于下一提取实验(图3)。
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