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超声波萃取菠菜叶中叶绿素

超声波萃取法不仅萃取率高、速度快、效率好,而且是室温提取,无需加热,节约能源。

叶绿素属卟啉类化合物,是一种广泛存在于绿色植物中的天然色素。叶绿素及其钠盐由于色泽鲜艳,并且具有杀菌、除臭、解热、止血等功能而被广泛应用于食品、医药卫生和日用化学工业。

传统萃取工艺

绿色植物中提取叶绿素用有机溶剂浸提法,该法的缺点是操作费时麻烦,溶剂消耗量大,毒性大,成本高,并且是在高温下提取,容易使叶绿素分解而致使提取率低。

超声波萃取工艺

对传统工艺进行改进,研究了以乙醇、丙酮的混合液为溶剂,超声波萃取叶绿素的最佳工艺条件。

萃取过程

将切碎的菠菜叶,放入锥形瓶中,在瓶中加入一定量和一定浓度的溶剂,然后把锥形瓶置于超声波清洗器的浴槽中,室温下进行超声波震荡萃取一定的时间,固液分离,收集萃取液。取萃取液lmL稀释至10mL,选用lcm的比色皿,在652nm处测定其吸光度,并且把吸光度值作为筛选工艺条件的考核指标。叶绿素有a和b两种,它们的吸收光谱是属于相互重叠型,相互重叠的曲线在652nm处,用这一波长可测定叶绿素总含量。

影响因素

萃取剂选择

不同的萃取剂其萃取效果差异比较大,混合液的萃取效果要比单一试剂好。混合液从叶片中直接提取叶绿素效率明显提高,可以认为是一种协萃现象。

萃取剂用量

不同的萃取剂用量对萃取效果影响明显。萃取过程中当包容固体的溶液的溶质浓度和浸出液溶质浓度相等时,萃取达到平衡。萃取剂用量较少时,叶绿素浸出液的吸光度较小,当萃取液用量增至9mL(料液比1:9)时,吸光度明显增加。随后萃取液用量继续增加时,吸光度继续增大,但是幅度不大,综合考虑溶剂消耗和回收溶剂的成本,选择料液比1:9(W/V)较为适宜。

萃取时间

提取初期,随着萃取时间的延长,吸光度不断增加,萃取时间为30min时,吸光度最大,但是随后吸光度反而下降。原因是在超声波辐射的过程中,能量直接传送到菠菜叶的内部,使之瞬时加热,温度上升。辐射时间越长,温度越高,而叶绿素对热的稳定性不好,所以导致吸光度下降。

菠菜水分含量

样品的水分含量对萃取液的吸光度有一定程度的影响。当样品的水分含量为20%时,吸光度最大,叶绿素的萃取量最多。

超声波提取的原理是基于超声波能够透过浸提剂迅速加热样品的腺管系统和维管系统中残余水分蒸发造成膨胀,使这些系统破裂,让其内容物大量流人浸提剂中,因而样品中适宜的水分含量有利于超声波提取其叶绿素。但是当样品的水分含量高于20%时,从图中可以看到吸光度开始下降,其原因是当水分大量存在时,由于叶绿素不溶于水而增加其萃取的难度。

萃取次数

第一次提取已经把绝大部分的叶绿素萃取出来,第二次萃取量仅仅是第一次的l/8,第三次为第一次的1/21,第四次为第一次的1/156。因此,超声波提取菠菜中的叶绿素,没有必要进行多次提取,二级提取已经足够,过多则浪费时间和溶剂。

萃取方法

超声波萃取法与传统工艺萃取法相比,不但节约了能源和时间,而且提取率还提高了15%。

总结

超声波萃取菠菜叶中叶绿素的最佳工艺条件是:将样品的水分含量烘干至20%,使用无水乙醇与丙酮配比为1:1(摩尔比)的混合液为萃取剂,料液比为1:9(W/V),在室温下超声波萃取两次,每次30min。超声波萃取法具有萃取速度快、产率高、无需加热、节约能源等优点,在天然色素的萃取中具有广阔的应用前景。

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