摘要：以提取率为指标，通过单因素和正交试验探索玉竹氨基酸的微波提取条件。结果表明，玉竹氨基酸最佳的微波提取工艺为：以25%乙醇为提取溶剂，料液比1 g ∶30 mL，微波功率600 W，提取温度75 ℃，提取3次，每次提取时间25 min。该条件下，玉竹氨基酸的提取率达到24.15 mg/g。
关键词：玉竹；总氨基酸；微波提取
中图分类号： R284.2文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）06-0266-03
收稿日期：2013-09-09
作者简介：王晓林（1969—），男，硕士，副教授，从事天然产物有效成分的提取及纯化工艺研究。E-mail：wangxiaolin69@eyou.com。玉竹[Polygonatum odoratum（Mill.）Druce]为百合科植物，别名铃铛菜、尾参、地管子、甜草根，因该植物形态似竹、光莹如玉，故名玉竹，玉竹资源丰富，广泛分布在我国各个地区，在山区和平坝都可栽培[1-3]。现代药理学研究结果表明，玉竹的根茎具有扩张冠脉、降血脂、降血糖、改善肝脏微循环、抗肿瘤、抗衰老和增强免疫力等作用，为滋养强壮剂，其综合利用经济价值已逐渐引起人们的重视[4-9]。玉竹富含微量元素、维生素、氨基酸、甾体皂苷、黄酮、生物碱、多糖等成分。氨基酸作为蛋白质的基本组成单位，直接参与生物体内的新陈代谢和其他生理活动，在医药方面可用作营养剂、代谢改善剂、抗溃疡、防幅射、抗菌、治癌、催眠、镇痛以及为特殊病人配制人工合成膳食等[10-11]，氨基酸在食品行业可用作调味剂[12-13]，在农业中可用作无害农药，增强植物抗菌能力，其易被微生物分解，无毒性、不污染环境[14]。微波提取是一种最新发展起来的新技术，可以提高提取效率，有效保护提取物质的功能成分，同时节省提取时间[15-18]。本试验采用微波法对玉竹氨基酸的提取工艺及影响氨基酸提取率的各工艺参数进行了研究，确定适宜的微波提取条件，为玉竹的进一步综合利用与开发提供参考。
1材料与方法
1.1材料
MAS-Ⅱ型常压微波辐射萃取仪（上海新仪微波化学科技有限公司生产）；752N型紫外可见分光光度计（上海申光仪器仪表有限公司生产）；BS-600L型电子天平（上海精密科学仪器有限公司生产）；W5-100SP型恒温水浴锅（上海申生科技有限公司生产）；BPG-9070A型电热恒温鼓风干燥箱（上海一恒科学仪器有限公司生产）；RE-52A型旋转蒸发仪（上海亚荣生化仪器厂生产）；SHZ-D型循环水真空泵（河南省巩义市英峪仪器一厂生产）；谷氨酸（分析纯，湖州生物化学厂生产）；玉竹购于安徽省亳州市华申药业有限公司；水为重蒸馏水；茚三酮（分析纯，天津市光复精细化工研究所生产）；磷酸二氢钾、氢氧化钠、无水乙醇均为分析纯试剂。
1.2方法
1.2.1检测波长的选择精密称取105 ℃干燥至恒质量的分析纯谷氨酸10.0 mg，置于100 mL容量瓶中，加入蒸馏水适量，超声使其溶解，蒸馏水定容，配制成浓度0.10 mg/mL的谷氨酸对照品溶液。称取干燥的玉竹粉末5 g，加入20倍量50%乙醇，微波功率为500 W，温度为75 ℃提取25 min，并用50%乙醇定容至100 mL容量瓶中，即得供试品溶液。精密吸取上述谷氨酸对照品溶液、供试品溶液、蒸馏水各 1.0 mL，分别置于50 mL容量瓶中，分别加1.0 mL茚三酮溶液和2.0 mL磷酸盐缓冲液，摇匀，沸水浴加热15 min，冷却，蒸馏水定容至50 mL，在波长240～700 nm进行扫描，供试品、对照品溶液在568 nm均出现最大吸收峰，所以选择 568 nm 为检测波长。
1.2.2标准曲线的制备精密吸取上述谷氨酸对照品溶液1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 mL，分别置于50 mL容量瓶中[19]，按方法1.2.1的方法，在568 nm波长处测定吸光度。以吸光度（D）为纵坐标，浓度（C）为横坐标，进行直线回归，绘制标准曲线，回归方程为D=0.090 3C-0.059 9，R=0.999 0，结果表明谷氨酸在2.0～12.0 μg/mL范围内吸光度与浓度呈良好的线性关系。
1.2.3氨基酸含量测定精密吸取玉竹提取液2.0 mL，置于50 mL容量瓶中，以相应试剂为空白，按“1.2.1”节的方法于568 nm处测定吸光度，通过回归方程计算出玉竹提取液中氨基酸的浓度，从而计算出提取液中氨基酸的质量及提取率。
氨基酸提取率（mg/g）=提取液中总氨基酸的质量（mg）/玉竹粉末的质量（g）。
1.2.4玉竹氨基酸的微波提取称取玉竹粉末5 g，置圆底烧瓶中，按预定提取方案加入不同体积不同浓度的乙醇溶液，放入常压微波辐射萃取仪中，分别在不同微波功率下，并在设定温度下按规定时间进行微波提取、过滤，合并提取液，精密吸取上述提取液适量，按“1.2.1”节的方法测定提取液中氨基酸含量，计算总氨基酸提取率。以玉竹氨基酸提取率为考察指标，分别考察料液比、提取时间、提取次数、乙醇浓度、微波功率、提取温度等因素对玉竹氨基酸提取率的影响。在单因素试验的基础上，以氨基酸提取率为考察指标，固定提取次数为3次，提取温度为75 ℃，选择提取时间（25、30、35 min）、微波功率（400、500、600 W）、乙醇浓度（25%、30%、50%）、料液比（1 ∶25、1 ∶30、1 ∶35，g：mL）作为考察因素，按4因素3水平进行正交试验。
2结果与分析
2.1提取时间对玉竹氨基酸提取率的影响
玉竹粉末在料液比为1 g ∶20 mL，加入浓度为50%的乙醇，微波提取2次，微波功率为500 W，温度为75 ℃的提取条件下，提取2次，每次分别提取5、15、20、25、35、40 min，由结果（图1）可知，氨基酸提取率随提取时间的延长而增加，在提取时间达到25 min时，提取率达到最高，之后提取率随提取时间的延长有所下降，其原因可能是随着提取时间的延长，导致部分氨基酸被破坏所致。
2.2提取次数对玉竹氨基酸提取率的影响
玉竹粉末在料液比为1 g ∶20 mL，加入浓度为50%乙醇，微波功率500 W，微波提取温度75 ℃的提取条件下，微波提取1、2、3、4、5次，每次25 min，结果见图2。由图2可知，提取3次后氨基酸提取率达到总提取率的91.8%，且提取3次后继续提取，提取率增加较小，所以确定最佳提取次数为3次。
2.3乙醇浓度对玉竹氨基酸提取率的影响
玉竹粉末在料液比1 g ∶20 mL，分别加入蒸馏水及10%、30%、50%、70%、90%的乙醇溶液，微波功率500 W，温度 75 ℃ 的提取条件下，微波提取3次，每次25 min。结果表明，提取率开始随着乙醇浓度的增大而提高，在乙醇浓度为30%时氨基酸提取率达到最高值，之后随乙醇浓度的增加提取率有所下降（图3）。
2.4微波功率对玉竹氨基酸提取率的影响
玉竹粉末在料液比1 g ∶20 mL，加入浓度为30%的乙醇，温度75 ℃提取条件下，微波功率分别为300、400、500、600、700 W，微波提取3次，每次25 min，过滤，合并提取液，结果表明提取率开始随微波功率的增大而提高，在微波功率为500 W时氨基酸提取率达到最高值，之后随微波功率的增大提取率有所下降（图4）。
2.5提取温度对玉竹氨基酸提取率的影响
玉竹粉末在料液比1 g ∶20 mL，加入浓度为30%的乙醇，微波功率500 W的提取条件下，微波提取温度分别为50、60、70、75、85 ℃，微波提取3次，每次25 min，过滤，合并提取液。图5显示，玉竹氨基酸提取率开始随提取温度的升高而提高，在提取温度为75 ℃时氨基酸提取率达到最高值，之后随提取温度的升高提取率有所下降。
2.6料液比对玉竹氨基酸提取率的影响
设定料液比（g ∶mL）分别为1 ∶5、1 ∶10、1 ∶20、1 ∶30、1 ∶40，加入浓度为30%的乙醇，微波功率500 W，提取温度 75 ℃，微波提取3次，每次25 min，过滤，合并提取液，结果表明，玉竹氨基酸提取率开始随提取剂的增加而升高，在料液比达到 1 g ∶30 mL 时，提取率已达到最高水平（图6）。
2.7正交试验结果
2.8微波提取工艺验证结果
称取5 g玉竹粉末，加入浓度为25%的乙醇，料液比为 1 g ∶30 mL，设定微波功率为600 W，提取温度为75 ℃，提取3次，每次25min，过滤，合并提取液，测定玉竹氨基酸含量，重复 3次，结果表明，玉竹氨基酸提取率分别为24.21、23.63、24.60 mg/g，平均为24.15 mg/g。说明优选出的玉竹氨基酸微波提取工艺稳定性良好。
3结论
本试验结果表明，玉竹氨基酸的微波提取工艺为微波功率为600 W，料液比1 g ∶30 mL，乙醇浓度25%，提取温度为 75 ℃，提取3次，每次微波提取25 min，在该条件下，玉竹氨基酸的提取率达到了24.15 mg/g，为玉竹的进一步开发利用提供了基础。
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