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       【摘要】 
       目的采用超声波提取荠菜中的有机酸。方法采用单因素实验/正交实验，研究了温度、超声波作用时间、料液比、超声波功率对荠菜中有机酸提取量的影响规律。结果超声波提取法的最佳工艺条件为超声波作用温度70℃，时间35 min，料液比1∶18（g/ml），超声波功率140 W。在此组合参数条件下，有机酸提取率为1.76%。结论超声波能提高水浸提有机酸的效率，是一种省时、高效、节能的新型提取工艺。　
       【关键词】  荠菜； 有机酸； 超声波； 提取
       Ultrasonic Extraction of Organic Acids from Capsella bursa-pastoris
       PAN Ming，WANG Shikuan, LIU Huijie, GUO Maixi
       (Sichuan Institute of Science and Technology, Zigong  643000， China)
       Abstract：ObjectiveTo develop an extraction process of organic acids from Capsella buras-pastoris by ultrasonic extraction.MethodsThe single experimental factor,such as temperature,ultrasonic treating time,ratio of solid to liquid,ultrasonic power was studied.Then the optimum parameters were obtained by orthogonal test.ResultsThe optimum parameters were the temperature 70℃,ultrasonic treating 35 min,the ratio of solid to liquid 1:18(g/ml),the ultrasonic power ration 140W.The extraction rate of organic acids was 1.76% at the optimum parameters.ConclusionCompared with the traditional solvent extraction,ultrasonic extraction for Capella bursa-pastoris organic acids has characteristics of shorter extraction time and higer efficiency and lower cost.
       Key words：Capsella bursa-pastoris；  Organic acids；  Ultrasonic；  Extraction 
       
       荠菜，为十字花科菜属，别名护生草、地菜、菱角菜、荠荠菜等，广泛分布在我国各省。荠菜作为野菜中营养价值最高的一种，已经越来越备受人们青睐［1］。荠菜中含多种有机酸如原儿茶酸、柠檬酸、荠菜酸、苹果酸、枸橼酸、对氨基苯磺酸、延胡索酸等，多以钙盐、钾盐及钠盐的形式存在。越来越多的研究证明，有机酸类成分具有抗肿瘤、抑菌、抗血栓、抗艾滋病毒等广泛的生物活性。因此，有机酸类成分的提取成为热点。
       
       目前，有机酸的提取方法主要有3种，即蒸馏水直接提取法，乙醇-旋转蒸发提取法，乙氰、甲醇提取法［2］。由于乙氰、甲醇成本高且有毒性，因此较少使用。乙醇-旋转蒸发提取法成本高，水浸提法成本较低，但提取效率低。近年来，人们用超声波技术提取植物中的生物碱、黄酮、多糖、皂苷、蒽醌、香豆素等生物活性物质［3，4］，都表明超声波提取比常规提取法费时少，得率高，化学成分与常规法相比没有变化。超声提取原理是利用超声波产生的强烈振动、空化效应、粉碎等作用［5］，将植物药材中所含成分提取到溶剂之中。本文在超声波条件下，采用正交实验设计考察了水浸提荠菜有机酸的提取工艺。
       1  材料与方法
       1.1  材料与仪器荠菜，采自四川理工学院周围的山地上；JA2003型电子天平，粉碎机，PHS-3A型酸度计，KQ5200DB型超声仪, 202-3AB型电热恒温干燥箱，电子恒温水浴锅。
       1.2  方法
       1.2.1  有机酸提取工艺流程荠菜→预处理→加入蒸馏水浸润→超声波处理→抽滤→总有机酸的测定。
       1.2.2  操作要点采摘新鲜荠菜，去掉根部及枯败部分，清洗沥干后，干燥，粉碎备用。准确称取一定量荠菜粉末，加入 一定量不含二氧化碳的蒸馏水，在一定功率，一定温度的超声波清洗器中处理一段时间，抽滤，滤液转入100 ml容量瓶内，用不含二氧化碳的蒸馏水定容至刻度线，摇匀备用。
       1.2.3  实验方案根据“1.2.2”项下的操作方法，通过单因素实验及正交实验，以总有机酸含量为指标，确定有机酸提取的最佳工艺条件，根据有机酸的最佳提取工艺条件确定提取次数。
       1.3  有机酸的测定方法［6］用移液管吸取定容至100 ml的提取液2 ml于250 ml锥形瓶中(由于该提取液颜色较深，可加入适量不含二氧化碳的蒸馏水将其稀释至颜色变浅，约加水50 ml)，加1%酚酞指示剂约4～5滴，用0.034 mol/L的氢氧化钠标准溶液滴定至微红且30 s不退色为终点。记录氢氧化钠标准溶液的用量，依据下面的公式计算出荠菜中总有机酸含量。
       
       X=CVK/(M×V0 /V1)×100%  
       
       X——总酸度（%）
       
       C——氢氧化钠标准溶液的浓度（mol/L）
       
       V——消耗氢氧化钠标准溶液的体积（ml）
       
       M——样品的质量或体积（g或ml）
       
       V0——样品稀释液总体积（ml）
       
       V1——滴定时吸取样液体积（ml）
       
       K——换算成适量酸之系数（K为换算适量酸的系数，即1 mmol氢氧化钠相当于主要酸的系数。柑橘类果实及其制品和饮料以柠檬酸表示，葡萄及其制品以酒石酸表示，苹果﹑核果类果实及其制品和蔬菜以苹果酸表示，乳品、肉类、水产品及其制品以乳酸表示，酒类、调味品以乙酸表示）
       
       荠菜属于蔬菜类,采用苹果酸表示，取K=0.067。
       2  结果
       2.1  不同温度对提取效果的影响称取6份荠菜粉末各5 g(精确至0.001 g)，在料液比1∶12，超声波功率120 W的条件下，分别于55，60，65，70，75，80℃下提取30 min。结果见图1。
       
       由图1可以看出，浸提液总酸含量随着温度的升高而增加，但温度升高到一定程度时，总酸含量反而下降。在65～75℃这一温度范围内，有机酸的提取量显著增加。这可能是因为温度增长到一定程度，其他物质的浸出影响了有机酸的浸出。
       图1  不同温度对有机酸提取的影响（略）
       2.2  不同提取时间对提取效果的影响称取6份荠菜粉末各5 g(精确至0.001 g)，在温度70℃、料液比1∶12、超声波功率120 W的条件下，提取25，30，35，40，45，50 min。结果见图2。
       图2  不同提取时间对有机酸提取的影响（略）
       
       由图2可以看出浸提液荠菜汁总酸含量随着时间的增加而增加，但时间增加到一定程度时，总酸含量反而下降。
       2.3  不同料液比对提取效果的影响称取6份荠菜粉末各5 g(精确至0.001 g)，在提取时间30 min，温度为70℃,超声波120 W的条件下，分别于料液比为1∶10，1∶12，1∶15，1∶18，1∶20，1∶22的条件下提取。结果见图3。
       图3  不同料液比对提取效果的影响（略）
       
       由图3可以看出浸提液荠菜汁总酸含量随着料液比的增大而增加，但加水量超过一定程度时，总酸含量反而下降。从图3中可以发现在料液比为1∶12～1∶18之间时，总酸含量最高且变化不大。
       2.4  不同超声波功率对提取效果的影响称取5份荠菜粉末各5 g(精确至0.001 g)，在料液比为1∶12，提取时间30 min，提取温度70℃，在超声波功率为80，100，120，140，160 W的条件下提取。结果见图4。
       图4  不同超声功率对有机酸提取的影响（略）
       
       由图4可以看出，浸提液荠菜汁总酸含量随着超声波功率的不同变化趋势是：先增大后减小，然后再增大而后又减小。总酸提取量的最高点出现在超声波功率120 W时。
       2.5  优化工艺条件的正交实验根据单因素实验可知，料液比、提取时间、 温度、超声波功率影响有机酸提取效果。为确定这4个因素的综合影响，以料液比、提取时间、 温度、超声波功率为实验因素，按L9(34)正交表进行正交实验确定最佳提取工艺条件，因素水平表（见表1），以有机酸含量为指标。结果见表2。
       表1  实验因素及水平（略）
       表2  正交实验结果与分析（略）
       由极差分析可知, 各因素对结果影响的主次顺序 为C＞A＞D＞B，即温度＞料液比＞超声波功率＞时间。实验表明，提取工艺的最佳条件为A3B2C2D3，即料液比1∶18,提取时间35 min，提取温度70℃，超声波功率140 W。
       
       由于最佳组合没有在正交实验中出现，因而进行3次验证交验。在此最佳参数组合条件下，有机酸含量的平均值为1.76％，提取率大于交验表中的任一组合，为最佳选择。
       2.6  提取次数的确定称取荠菜粉末5 g(精确至0.001 g)，在料液比1:12,提取时间30 min,提取温度70℃,超声波功率140W的条件下提取,提取3次，第2次和第3次提取时采用前1次的滤渣，提取方法均与第1次相同。结果见表3。
       表3  不同提取次数对提取率影响的比较（略）
       由实验结果可以看出，第3次提取时得到的有机酸含量极少，所以提取次数定为两次。
       3  小结
       
       超声波能够提高水浸提有机酸的效率，达到省时、高效、节能的目的。正交实验结果表明，温度对提取率影响最大。实验范围内，超声波提取的最佳工艺条件为：时间35 min，料液比1∶18，温度70℃，超声波功率140 W。水提法在溶剂成本上比乙醇提法低，而且水是一种安全可靠，不污染环境的环境友好溶剂。
       
       有机酸类成分的提取分离以及分析测定方法很多，但其适用范围各有不同。要选择合适的提取分离和分析测定方法，除了要考虑需分析的有机酸类成分的结构性质外，还需要考虑提取物中其它物质成分对有机酸的干扰。因此，在实际应用中应根据具体情况具体分析，综合考虑，确定出最佳的提取分离及分析测定方法。
       【参考文献】
         　　［1］ 黄雪梅，蔡 军.荠菜的生物学特征及其开发利用［J］.食品与药品，2005，7（7）：66.
       
       ［2］ 董圆圆，董彩霞.植物组织中有机酸的提取方法比较［J］.南京农业大学学报，2005，28（4）：140.
       
       ［3］ 项昭保，霍丹群，任绍光. 超声波在中草药化学成分提取中的应用［J］.自然杂志，2001，23(5)：289.
       
       ［4］ 潘 明.超声波强化提取荠菜中总生物碱的研究［J］.化学与生物工程，2006，23（11）：33.
       
       ［5］ 严 伟，李淑芬，田松江. 超声波协助提取技术［J］.化工进展，2002，21(9)：649.
       
       ［6］ 张意静.食品分析技术［M］.北京：中国轻工业出版社，2001：160.