利用快速溶剂萃取方法提取人参蛋白的研究
作者:汪树理,李晓红,张秋,王艳梅
作者单位:1.吉林农业大学农业部参茸产品质量监督检验测试中心,吉林 长春 130118;2.鲅鱼圈出入境检验检疫局,辽宁 营口 115007
《时珍国医国药》 2010年 第6期
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【摘要】
目的该研究采用快速溶剂萃取装置(ASE)萃取人参蛋白,并与传统浸提法进行比较研究,建立了人参蛋白质的最佳提取工艺。方法加入捣碎的鲜人参10g,萃取溶剂为低浓度的KOH溶液,温度50℃,静态萃取时间5min,循环3次,萃取体积100ml。结果人参蛋白的提取率为84.08%。而采用传统浸提法,人参蛋白提取率为72.77%。结论采用快速溶剂萃取方法提取人参蛋白要大大优于传统的浸泡提取方法。
【关键词】 快速溶剂萃取仪; 人参蛋白
现代化学分析技术的飞速发展,分析手段越来越向着快速、准确、自动化的方向发展。但完成一个实验有一半甚至更多时间要用在样品的前处理上,复杂样品的前处理还存在很多的问题,且操作难度大。样品前处理越来越成为现代分析方法发展的制约,已引起人们的重视。
快速溶剂萃取(Accelerated Solvent Ext raction ,ASE)[1]是一种新的样品提取方法,它是在一定的温度(40~200 ℃) 和压力(1 000~3 000psi 或10. 3~20. 6 MPa) 下用溶剂对固体或半固体样品进行萃取的方法。使用常规的溶剂、通过提高温度和增加压力来提高萃取的效率,其结果大大加快了萃取的时间并明显降低萃取溶剂的使用量。与传统的萃取方式相比,ASE 快速溶剂萃取技术具有如下的显著特点[2,3]:时间短、溶剂少、萃取效率高、使用方便、安全性好。ASE的特点突出,可以大幅度提高萃取效率。ASE的应用涉及环境、食品、制药、农业和聚合物领域。
本文将利用快速溶剂萃取法提取人参可溶性蛋白,从溶剂、料液比、时间、蛋白浓度和糖含量为辅助指标,建立人参蛋白的最佳提取条件,并与传统浸提的方法进行比较。
1 材料与仪器
1.1 材料5~7年生鲜人参,购自抚松,凯氏定氮法测得鲜人参中粗蛋白的含量为4.02%。
1.2 试剂牛血清白蛋白(BSA) (上海新兴医药保健品科技开发中心),考马斯亮蓝G-250 (上海生化试剂采购供应站试剂厂),其它化学试剂均为国产分析纯。
1.3 设备紫外分光光度计DU-7500型(美国Beckman公司),快速溶剂萃取仪ASE300型 (美国TANGAHA),真空冷冻干燥机(西班牙TELSTAR),高速离心机LG10-2.4A型(北京医用离心机厂),酸度离子分析仪EA940型(美国Beckman公司)。
2 方法
2.1 工艺流程
2.1.1 快速溶剂萃取工艺流程鲜人参→捣碎→放入萃取池→设计萃取条件→快速萃取→萃取液→沉淀蛋白→离心取沉淀→冻干。
2.1.2 传统提取方法工艺流程鲜人参→捣碎→加入溶剂搅拌浸提→抽滤取清液→沉淀蛋白→离心取沉淀→冻干。
2.2 分析方法采用GB/T6435-86,半微量凯氏定氮法测定总氮含量。采用考马斯亮蓝G-250法测定蛋白质含量。采用3,5-二硝基水杨酸法测定总糖含量。
3 结果
3.1 快速溶剂萃取法提取人参蛋白的研究
3.1.1 萃取溶剂的选择准确称取捣碎的鲜人参10 g,在温度50℃,萃取体积100 ml的条件下,分别采用H2O、KOH稀溶液、低浓度pH8.05的Tris-HCl缓冲液,循环萃取2次,静态萃取时间5 min,测定蛋白质含量和糖的浓度,计算蛋白质提取率。结果见表1。表1 不同萃取溶剂的比较(略)
3.1.2 加样量的确定分别称取10,15,20,30,50 g样品,温度50℃,循环萃取2次,静态萃取时间5min,萃取体积100ml。测定蛋白含量,计算蛋白质提取率。结果见表2。表2 不同加样量的比较(略)
由表2可见,随着样品的增加,蛋白提取率显著降低。因此,为节约成本,充分利用资源,每100 ml萃取池加入样品10 g。
3.1.3 单因素分析萃取温度对人参蛋白提取的影响:分别在不同温度条件下,循环萃取2次,静态萃取时间5min,测定蛋白含量,研究不同温度对蛋白提取率的影响。结果见图1。
由图1可见,当温度高于45℃时,随着温度的升高提取率逐渐下降。考虑蛋白质的特性,本研究确定萃取温度为40℃、45℃、50℃。
静态萃取时间对人参蛋白提取的影响: 在温度45℃条件下循环2次,研究不同时间对蛋白提取率的影响。结果见图2。
由图2可见,随着萃取时间的增加,蛋白提取率逐渐下降,可能由于时间过长导致蛋白质分解的缘故,因此为了提高萃取效率,本研究选择静态萃取时间为5,10,15 min。
循环次数对人参蛋白提取的影响:在温度45℃,时间5min条件下,分别循环萃取1,2,3,4,5次,并测定蛋白含量,研究不同循环次数对蛋白提取率的影响。结果就见图3。
由图3可见,随着循环次数的增加,人参蛋白提取率逐渐增加,但循环3次以后增加幅度较小,从节约原料、提高萃取效率考虑,选择循环萃取2次,3次,4次。
3.1.4 快速萃取人参蛋白最优条件的确定根据单因素实验所确定的各因素水平进行3因素3水平正交实验,因素水平表见表3,以蛋白提取率(%)为测定指标进行极差分析。结果见表4。表3 因素水平表(略)
由表4正交实验极差分析结果可知,各因素的主次顺序为C>B>A,即循环次数>静态萃取时间>萃取温度,萃取条件应选择A3B1C3的组合,即温度50℃,静态萃取5 min,循环4次,在此条件下萃取人参蛋白的提取率为84.08%,蛋白浓度为3.38mg/ml。3.2 传统浸提法提取人参蛋白的研究料液比1∶10,温度40℃,提取3次,提取时间5h,此时蛋白提取率为72.77%,蛋白浓度为0.975 1 mg/ml。表4 正交实验极差分析结果(略)
4 小结
本实验采用快速溶剂萃取系统提取人参蛋白,并与传统的浸提法进行比较研究,通过单因素实验和正交实验建立了快速溶剂萃取法最佳萃取条件为:加入捣碎的鲜人参10 g,萃取溶剂为低浓度的KOH溶液,温度50℃,静态萃取时间5 min,循环3次,萃取体积100ml,此时蛋白提取率为84.08%。
传统提取法采用料液比1∶10,温度50℃,提取3次,每次提取时间5 h,此时蛋白提取率为72.77%。
将快速溶剂萃取法与传统浸泡提取法比较:快速溶剂萃取法时间短,循环3次的时间为15 min,而传统的提取方法要达到相似的提取效果需要15 h左右;快速溶剂萃取法效率高,蛋白提取率比传统方法提高了11.31%,并且萃取液体积小,蛋白浓度高,使蛋白质的沉淀达到很好的效果;快速溶剂萃取装置操作简便、节约溶剂,而传统方法由于体积较大,蛋白浓度低,导致蛋白质沉淀效果较差,操作费时费力。
采用快速溶剂萃取法提取人参蛋白要大大优于传统的浸泡提取方法。
【参考文献】
[1]Abrha Y,Raghavan D.Polychlorinated bi phenyl(PCB)recvery from spiked organic matrix using accelerated solvent extraction(ASE) and Soxhlet extraction[J].Joumal of Hazardous Materials,2000,80:147.
[2]Richter BE,Jones BA,Porter LN,et al.Accelerated Solvent Extraction:A Technigue for Sample Preparation[J].Anal Chem,1996,(6):1033.
[3]张健华,陈 宁.快速溶剂萃取法及其在刑事技术中的应用[J].政法学刊,2003,20(5):66.