微波真空干燥高粘度的靈芝濃縮液

發(fā)布時間：2011-04-06

來源：中國食用菌商務(wù)網(wǎng)

    1前言
    靈芝是一種珍貴的中草藥，在我國有悠久的藥用歷史。研究表明[1]：組成靈芝的化學(xué)成分十分復(fù)雜，目前已分離到的有效成分有數(shù)十種之多，有多糖、三萜、腺苷、生物堿、多肽氨基酸、酶等多種成分，其中靈芝多糖和三萜類化合物是其主要的藥效成分。靈芝多糖有多種生物活性功能，能提高機體的免疫力，提高機體耐缺氧忍受力，解毒，抗腫瘤等，尤其是近年來靈芝多糖在抑制腫瘤上的功效已得到證實，靈芝多糖已被用作治療腫瘤的藥物之一；靈芝三萜同樣具有強的藥理活性，并有止痛鎮(zhèn)靜、抑制組織胺釋放、解毒、保肝、毒殺腫瘤細胞等功能[2]。因此多糖和三萜酸含量的多少是衡量靈芝的質(zhì)量指標。
    靈芝的傳統(tǒng)用法是水煎劑，但實際上由于靈芝堅硬和致密的細胞壁，有效成分很難充分浸出。靈芝的現(xiàn)代加工方法通常先將它超細粉碎，采用水或醇提法提取其中的有效成分，再濃縮干燥，由于靈芝液含有較多的多糖，其溶液非常粘稠，給濃縮和干燥帶來不少困難。
    對熱敏性、高粘度物料的干燥是現(xiàn)代干燥技術(shù)中的一個難題。目前中藥浸膏一類的物料多用真空干燥，但干燥速度很慢，熱敏性有效成分特別是一些芳香性揮發(fā)成分損失大，由于干燥時間長，干燥成本也較高；如采用冷凍干燥粘稠性物料，其固形物含量一般要小于30%，濃溶液必需稀釋，否則由于升華氣體的擴散阻力極大，干燥極其困難。所以冷凍干燥熱敏性、高粘度溶液的成本極高。
    微波真空干燥是一種新的干燥技術(shù)，具有快速、低溫和高效等特點，粘稠液中的水可直接吸收微波能而在較低的溫度下轉(zhuǎn)變?yōu)樗羝?，而水蒸汽極易逸出，本文研究了微波真空干燥粘稠靈芝濃縮液的可能性以及生物活性成分的保留情況。
    2材料與設(shè)備
    2.1實驗材料
    靈芝水提濃縮液，含水量69.8%(濕基)，江蘇東臺菇神食用菌研究所生產(chǎn)提供。試劑：濃硫酸、苯酚、香草醛、冰醋酸、高氯酸、乙醇(均為分析純)、去離子水等。
    2.2實驗儀器
    電熱真空干燥箱，型號：ZK-82，上海實驗儀器總廠；
    真空冷凍干燥機，型號：GZL-15，上海遠東制藥機械廠；
    實驗室用微波真空干燥設(shè)備，自研制，詳見[3]；
    754紫外可見分光光度計(上海分析儀器廠)；
     硅膠層析柱，規(guī)格：30′500mmm，硅膠型號：140~200目；
    恒溫水浴，上海實驗儀器總廠。
    3干燥工藝
    1)真空干燥：
    靈芝水提濃縮液30kg,放入不銹鋼干燥盤，料層厚約5~10mm，干燥34小時，干燥溫度為60~65℃，真空度40mmHg(殘壓)；
    2)冷凍干燥：
    靈芝水提濃縮液30kg，放入不銹鋼干燥盤，料層厚約5~10mm，干燥36小時，真空度5mbar；升華階段加熱盤溫度為45℃；
    3)微波真空干燥：
    靈芝水提濃縮液500g，真空度25mbar。336W微波功率干燥30分鐘，267W微波功率干燥20分鐘，162W微波功率干燥10分鐘，至含水量約10%，然后改用電熱真空干燥，干燥溫度55 ~60℃，干燥時間3小時。
    4測定方法
    4.1可見分光光度法測定水溶性多糖的含量采用苯酚-硫酸法，利用單糖、多糖及其它們的衍生物與苯酚-硫酸試劑反應(yīng)生成橙黃色溶液，在490nm波長處有特征吸收，而進行含量測定。
    標準溶液的制備及標準曲線：取105干燥至恒重的D(+)葡萄糖，準確稱重，配成1mg/mL的標準溶液。吸取標準液0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0mL分別于50mL容量瓶中，加水稀釋至刻度，搖勻，再吸取上述各溶液2.0mL于10mL具塞試管中，同時取2.0mL蒸餾水作空白，分別在各試管中加入5%的苯酚溶液1.0mL，搖勻，迅速加入濃硫酸5.0mL，振搖5分鐘，在紫外可見分光光度計上于490nm波長處測吸光度，得到標準曲線。樣品溶液的制備：精密稱取靈芝浸膏液170.0mg，各干燥樣品50.0mg粉末，置500ml容量瓶中，加水超聲提取，過濾，定容。取濾液1.0ml置試管中，加入5%的苯酚溶液1.0ml，搖勻，迅速加入濃硫酸5.0ml，振搖5分鐘、紫外可見分光光度計在490nm波長處測吸光度。
    4.2分光光度法測定靈芝三萜酸的含量
    利用香草醛-冰醋酸-高氯酸與三萜類化合物生成有色化合物，在551nm波長處有最大吸收。
    標準品的制備：取靈芝浸膏液500g，加去離子水稀釋后，依次以石油醚和CH2CI2萃取，CH2CI2萃取液濃縮后的浸膏用硅膠柱層析，石油醚?EtOAc(9:1~1:9)梯度洗脫，洗脫液重結(jié)晶得三萜酸標準品。標準曲線：準確稱取8.00mg三萜酸標準品，以無水乙醇為溶劑，定容至50mL；準確稱取香草醛2.50g，迅速用冰醋酸溶解轉(zhuǎn)入50mL的容量瓶中，用冰醋酸定容。精確吸取靈芝三萜酸標準液0.40，0.5，0.60，0.70，0.80，0.90mL分別置于5mL容量瓶中，加熱揮發(fā)全部溶劑，加入新制的香草醛-冰醋酸溶液0.2mL，再加入高氯酸0.8mL，搖勻，于70oC恒溫水浴上保溫反應(yīng)15min，冷水冷卻至室溫，再加入乙酸乙酯定量到5mL，搖勻，同時作試劑空白，在551nm處以試劑空白為參照，用1cm比色皿測定體系的吸光度，作標準曲線。
    樣品的制備：精密稱取靈芝浸膏液5.00g，各干燥樣品2.00g用95%的乙醇回流提取靈芝三萜類化合物，準確移取回流液5mL，定容至100mL容量瓶中以供測試。精確移取上述溶液0.10mL置于5mL容量瓶中，其于操作同上，由吸光度值查標準曲線可知三萜酸含量。
    5結(jié)果與討論
    5.1干燥方法對靈芝多糖含量的影響
    在食品加工和貯藏過程中，多糖比蛋白質(zhì)更易水解[4]。從表1可以看出，采用冷凍干燥和組合干燥(微波真空+真空干燥)法靈芝多糖的保留率遠大于傳統(tǒng)真空干燥的保留率。這是因為靈芝實體中含有水解酶[5]，其濃縮液呈弱酸性，在水解酶或酸的催化下，多糖的糖苷鍵水解，伴隨著粘度下降，水解程度取決于酸強度、時間以及多糖的結(jié)構(gòu)。冷凍干燥由于溫度低，水又呈固態(tài)，水解酶的活性很低，多糖被降解的可能極小；而在微波真空干燥中，降解反應(yīng)還是存在的，但由于干燥時間短，多糖被降解的程度也有限；在傳統(tǒng)真空干燥方法中，由于干燥時間長，溫度較高，水解酶活性高，多糖被水解的程度高一些。
    5.2干燥方法對靈芝三萜酸含量的影響
    靈芝中含有100多種三萜類化合物[5]，每種三萜的藥效也不完全相同。從靈芝三萜類化合物的結(jié)構(gòu)來看，屬于高度氧化的羊毛甾烷衍生物，按分子中所含碳原子數(shù)可分為C30、C27和C24三大類[5-6]。一般單萜類化合物性質(zhì)不太穩(wěn)定，容易揮發(fā)分解；三萜類化合物的穩(wěn)定性雖比單萜類化合物好些，但在高溫和真空下不可避免部分三萜類化合物也要發(fā)生揮發(fā)分解等。真空干燥由于溫度相對較高(50-60℃)，干燥時間長，過程中連續(xù)不斷地抽真空，易造成三萜類化合物揮發(fā)分解，所以干燥樣品中總靈芝三萜酸保留率低；微波真空干燥時間短，在后期的電熱真空干燥中由于水分已很少，不需連續(xù)抽真空，三萜酸的揮發(fā)損失少；冷凍干燥中溫度低，物料呈固態(tài)，三萜酸的揮發(fā)分解很少。
    5.3不同干燥方法的干燥效率比較
    從表1和表2看出，靈芝多糖的含水量從69.8%下降到6%~7%，微波真空+真空干燥(55-60℃)方法的干燥時間約分別是傳統(tǒng)真空干燥(60-65℃)的1/8.5和冷凍干燥的1/9。微波真空的脫水濃縮速度極快，這是由于濃縮液中水分直接吸收微波能而迅速變?yōu)樗羝?，水蒸汽向外擴散形成多孔結(jié)構(gòu)，擴散阻力很小。而傳統(tǒng)真空干燥和冷凍干燥中傳熱和傳質(zhì)都很慢，干燥時間長，效率低。
    6.結(jié)束語
    高粘度的多糖是一種難以干燥的物料，采用傳統(tǒng)的加熱方法其熱量和質(zhì)量傳遞都十分緩慢，干燥時間長，多糖和熱敏性或生物活性成分的損失大；而對于粘稠物料的冷凍干燥要求其濃度低，否則難以凍干；微波真空干燥由于物料及水分直接吸收微波能，幾乎不存在傳熱的阻力，質(zhì)量傳遞主要以水蒸汽擴散為主，如果料層不是十分厚，水蒸汽的擴散也是十分容易的，微波真空干燥和真空干燥的組合可以極大地縮短靈芝多糖的干燥時間。因此微波真空干燥對于粘稠性熱敏物料的干燥和濃縮是一種極佳的選擇。