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超临界二氧化碳萃取法和膜分离法使用设备昂贵、成本高,不适合规模化生产;无机盐复合沉淀法收率低,且产品有重金属残留;溶剂萃取法和电解质水溶液法成本低、产量大,易于实现工业化生产。因此本工作欲将溶剂萃取法和电解质水化法结合起来,即先用饱和食盐水对皂脚进行破乳,再用乙醚提取磷脂,经验证本方法所得粗磷脂纯度和收率较高,切实可行。
1材料与方法
1.1试验材料、试剂与仪器
1.1.1材料与试剂棉油皂脚:石河子康隆油脂工贸有限公司,钼蓝比色法测定磷脂含量为21.05%;丙酮、乙醚、氯化钠、氢氧化钾、95%乙醇、钼酸钠、硫酸联胺、氧化锌、磷酸二氢钾:分析纯。
1.1.2主要仪器及设备UV-2401PC紫外-可见分光光度计:日本岛津公司;真空冷冻干燥器:英国Edwards公司;BP211D十万分之一电子分析天平:德国Staotious公司;N-1001V旋转蒸发仪:德国EYELA公司;Anke-40B低速大容量离心机:上海安亭科学仪器厂;SX-2.5-10型马弗炉:湖北英山电炉厂。
1.2磷脂含量测定方法的建立皂脚和粗磷脂中磷脂含量测定方法的建立参照(GB/T5537—2008)钼蓝比色法进行。
1.3棉油皂脚中磷脂提取方法的优选
1.3.1乙醇-乙醚法取100g棉油皂脚,加适量95%乙醇,搅拌均匀,室温放置24h,加入适量乙醚,调节乙醇与乙醚的比例为3:1,再放置24h,过滤,滤渣再以适量乙醇和乙醚(体积比为3:1)的混和溶液浸渍24h,过滤并合并2次所得的滤液,旋蒸浓缩至小容量,浓缩物用体积比为1.5倍的乙醚溶解,加入4倍量的丙酮沉淀,抽滤,用丙酮洗涤3次,冷冻干燥,得粗磷脂。
1.3.2饱和食盐水-乙醚法取100g棉油皂脚,加入适量饱和食盐水,搅拌均匀,再加适量乙醚,搅拌均匀,室温提取2h,以4000r/min离心15min,收集上层乙醚液,浓缩回收乙醚,浓缩物用体积比为1.5倍的乙醚溶解,再加体积比为4倍的丙酮沉淀,抽滤,用丙酮洗涤沉淀3次,冷冻干燥,得粗磷脂。1.3.3乙醚直接提取法除不加饱和食盐水外,其余与1.3.2完全一致。
1.4正交试验在单因素研究的基础上,进一步采用正交试验考察皂脚与乙醚质量体积比(A)、皂脚与饱和食盐水质量体积比(B)、丙酮与浓缩物体积比(C)3个因素对磷脂提取效果的影响,以磷脂提取率为指标,采用L9(34)正交表安排试验。
2结果与讨论
2.1磷脂含量测定方法的建立以吸光度y为纵坐标,含磷量x为横坐标建立标准曲线为y=5.8218x+0.0132,在0.02~0.14mg范围内线性关系良好,R为0.9998,平均加样回收率为100.26%,RSD小于2%。
2.2棉油皂脚中磷脂提取方法的优选饱和食盐水-乙醚法之所以优于其他2种方法,是因为饱和食盐水的加入破坏了皂脚的乳化状态。皂脚是由中性油、磷脂、皂基、水等组成的混合物,磷脂又是良好的表面活性剂,具有较强的乳化能力,使皂脚处于乳化状态,饱和食盐水的加入,破坏了这种乳化状态,使磷脂和其他成分分离开来,故提取率较高。
2.3饱和食盐水-乙醚法单因素试验
2.3.1饱和食盐水加入量对磷脂提取效果的影响取5份皂脚,每份30g,分别按皂脚与饱和食盐水质量体积比为30:0、30:3、30:6、30:9、30:12加入饱和食盐水,皂脚与乙醚质量体积比为1:2,室温提取2h,乙醚与浓缩物体积比为3:2,丙酮与浓缩物体积比为4:1。饱和食盐水对磷脂收率影响很大,饱和食盐水加入过少时,破乳不完全,过多时,在皂脚内部又会形成局部的W/O或O/W乳化现象,使得在离心时磷脂和中性油难以分离。当皂脚与饱和食盐水质量体积比为30:3时,其破乳效果最好,收率最高,为68.92%。因此,皂脚与饱和食盐水加入体积的最佳比例为30:3。
2.3.2乙醚加入量(用于溶解皂脚)对磷脂提取效果的影响取5份皂脚,每份30g,皂脚与饱和食盐水质量体积比30:3,分别按皂脚与乙醚质量体积比为1:1、1:2、1:3、1:4、1:5加入乙醚,室温提取2h,乙醚与浓缩物体积比为3:2,丙酮与浓缩物体积比为4:1。磷脂提取率在皂脚与乙醚质量体积比为1:2之前增加较快,之后增加缓慢,在1:4时提取率达到最高,且1:2与1:3和1:4时相比,其提取率相当。所以,从节约成本的角度分析,选择皂脚与乙醚质量体积比为1:2时较为经济。
2.3.3提取时间对磷脂提取效果的影响取5份皂脚,每份30g,皂脚与饱和食盐水质量体积比30:3,皂脚与乙醚质量体积比为1:2,提取时间分别为1、3、5、7、9h,室温提取,乙醚与浓缩物体积比为3:2,丙酮与浓缩物体积比为4:1。提取时间对磷脂提取率影响不大,当提取时间为3h时,提取率最高,达73.83%,延长提取时间,提取率又逐渐降低。其原因可能是磷脂发生了部分氧化,导致提取率降低。故取最佳提取时间为3h。
2.3.4丙酮加入量对磷脂提取效果的影响取5份皂脚,每份30g,皂脚与饱和食盐水质量体积比30:3,皂脚与乙醚质量体积比为1:2,室温提取3h,乙醚与浓缩物体积比为3:2,按丙酮与浓缩物体积比为3:1、4:1、5:1、6:1、7:1加入丙酮。丙酮量加入较少时,磷脂沉淀不完全,当丙酮与浓缩物体积比5:1时,磷脂沉淀较为完全,继续加入丙酮,提取率反而下降,其原因可能是沉淀下来得磷脂又发生了部分溶解,说明虽然磷脂不溶于丙酮,但过量的丙酮还是会使磷脂发生少量的溶解。因此,丙酮与浓缩物最佳体积比为5:1。
2.3.5乙醚加入量(用于溶解浓缩物)对磷脂提取效果的影响取5份皂脚,各30g,皂脚与饱和食盐水质量体积比30:3,皂脚与乙醚质量体积比为1:2,室温提取3h,按乙醚与浓缩物体积比为1:1、3:2、2:1、2.5:1、3:1加入乙醚,丙酮与浓缩物体积比为5:1。当丙酮加入量一定时,乙醚加入量越多,溶解的杂质和磷脂越多,所以其提取率降低,磷脂纯度反而逐渐升高。综合磷脂纯度和提取率两指标,乙醚与浓缩物最佳体积比为3:2。
2.4正交试验按照L9(34)正交表进行试验,测定并计算磷脂提取率,结果用极差法及方差分析法进行分析,结果见表3及表4。从表3极差分析可知,各个因素对磷脂提取率的影响顺序为B>C>A,即饱和食盐水加入量>丙酮加入量>乙醚加入量。由直观分析可知最佳提取工艺为A3B2C3,即皂脚与乙醚质量体积比为1:3、皂脚与饱和食盐水质量体积比为30:3、丙酮与浓缩物体积比为5:1,和单因素考察结果相符。从方差分析表可以看出,饱和食盐水加入量及丙酮加入量对磷脂提取效果影响显著,乙醚加入量与皂脚的体积质量比对磷脂提取效果具有一定影响,但影响较弱,没有显著性。综合单因素考察及直观分析,得出自棉油皂脚中磷脂提取的最佳工艺参数为:皂脚与饱和食盐水质量体积比为30:3,皂脚与乙醚质量体积比为1:3,室温提取3h,乙醚与浓缩物体积比为3:2,丙酮与浓缩物体积比为5:1。
2.5验证试验采用以上确定的最佳条件进行3次验证试验,结果见表5。磷脂平均提取率为78.52%,RSD值小于2%。
3结论
通过对3种磷脂提取方法的比较,得出饱和食盐水-乙醚法是提取棉油脚磷脂的最优方法,其粗磷脂的纯度为41.35%,提取率为67.65%。通过对饱和食盐水-乙醚法进行单因素试验和正交试验,得出自棉油皂脚中提取磷脂的最佳工艺条件:皂脚与饱和食盐水质量体积比为30:3,皂脚与乙醚质量体积比为1:3,室温提取3h,乙醚与浓缩物体积比为3:2,丙酮与浓缩物体积比为5:1。本工艺成本低廉,工艺简单,操作方便,使皂脚能进一步得到开发利用。
作者:赵红涛,唐辉,应雪刘艳芳,贾蔓箐单位:石河子大学药学院,新疆特种植物药资源教育部重点实验室