木犀草素的提取及其电化学行为

1 前言

1.1 背景

1.1.1 木犀草素的研究意义

花生(Arachis hypogaeaL)作为一种世界上最重要的油料作物,在世界食用油资源中占有重要地位,大约为植物油世界使用年产量的14%。有数据表明,目前我国花生年产量超过了1450万吨,大约为世界总产量的42%,花生壳作为主要的副产物,大约占花生总重量的33%,每年大约能产生400万吨的花生壳[1-3]。如此大量的花生壳只有少部分用在饲料加工、 药品生产、食用菌栽培方面,绝大部分都被当作燃料使用或者被弃去,仅有少量的花生壳被加以利用。如果能提高花生壳的利用率,那么就能提高农业经济效益,所以对花生壳的研究具有十分重要的经济意义和社会意义。研究表明,碳水化合物和粗纤维是花生壳的主要组成成分,而且花生壳中含有大量的黄酮类化合物[4-5]

木犀草素(Luteolin),学名5, 7, 3, 4-四羟基黄酮,是一种具有抗氧化性的天然黄酮[6]类物质,是花生壳中最主要的黄酮类化合物,在植物界具有丰富的资源。动物实验和临床试验表明,木犀草素具有巨大的药用价值,比如抗氧化性、抗炎症、抗菌、抗癌症、抗衰老、增强免疫力、预防高血压、防治心血管疾病等[7-9]。木犀草素也被作为食品的天然抗氧化剂以及防腐剂进行开发,并且在保健品和化妆品等领域,木犀草素也具有广阔的应用前景[10]。因此,对花生壳中木犀草素的开发和利用拥有巨大的发展空间及应用前景。

目前,我国生产木犀草素的植物原料并不理想,特点为木犀草素含量较低但是价格较高且生产率很低,而且对这些原料的大量采挖容易使天然资源枯竭,还容易对生态环境造成破坏。所以我国有学者提出用花生壳作原木犀草素生产原料的替代物。花生壳中木犀草素的含量为0.3%左右,并且花生壳作为加工花生过程中的废弃物,来源广泛大量、费用合适,将花生壳作为研究所用的原料,不但降低了成本,而且保护了生态环境,充分符合我国产业的绿色环保特点,不仅在经济方面具有巨大的潜力,而且具有重要的实际意义。

1.1.2 木犀草素的提取方法

目前,较为成熟的木犀草素的提取方法主要有:热回流法、索氏提取、热浸法提取、微波提取、渗漉提取、酶辅助提取和超声提取法[11]。索氏提取法是长期浸润固体使溶剂将目标物质浸提出来,溶剂用量少并且萃取效率高,但是索氏提取法比较浪费时间和溶剂。酶辅助提取法要求较高的实验条件,因此本实验中不宜采用。超声波是一种高频率的机械波,已经成熟应用于药物中有效成分的提取。超声波提取与传统的提取方法比较,具有省时高效的特点。根据文献资料以及对有关提取效率的分析,在本实验中采用乙醇溶剂进行提取,并设计正交试验[12],探索较优的提取条件。

1.1.3 木犀草素电化学性质的研究

电化学方法是将被测定物质的溶液特点转化为某种电化学的参量,然后对特征电化学参量加以测量。电化学方法易达到分析要求,并且操作简单。木犀草素的电化学行为有很多的研究,木犀草素的电化学可逆性,电子转移数,电子转移控制条件等。通过木犀草素与电化学信号的关系,可以确定简单、快速、灵敏、准确测定木犀草素含量的方法。目前,木犀草素含量的测定方法主要有高效液相色谱法、气相色谱法、毛细管电泳法和用某种手段来修饰电极的方法[13]。根据所查的文献资料以及对现有的试验条件的分析,在本次试验中,决定采用玻碳电极对木犀草素进行电化学性质研究。

1.2 紫外可见吸光光谱法

紫外可见吸收光谱法(Infrared Absorption Spectrometry ,IR)[14]是以10~400nm波长范围内的电磁波照射物质分子,待测物质的电子发生能级跃迁,紫外分光光度计通过分析,得到紫外光谱图。观察紫外吸收峰,通过与文献标准图谱进行比对,可以判断是否含有所测物质。若是最大吸收峰与文献相近,则证明含有此种物质。在本实验中木犀草素紫外光谱图的最大吸收峰的对应波长在328nm左右,这就是紫外光谱图的定性表征。此外,本次实验中设计正交试验,通过比较吸光度的大小,就可以很准确的、方便的找到较优提取条件。

1.3 红外光谱法

红外光谱法(Infrared spectroscopy,IR)是以连续波长的红外光照射物质分子,当物质分子中的特征基团的振动频率或转动频率与红外光的频率相同时,分子就吸收能量,从原来基态的振动能级跃迁到能量较高的振动能级,或者从原来基态的转动能级跃迁到能量较高的转动能级,该处波长的光被物质吸收。通过红外光度计得到红外光谱图。通过波谱分析,观察待测物质在特定波长处是否有特征吸收峰,从而判断该物质是否为目标物质。

1.4 循环伏安法简介

1.4.1 循环伏安法的概念

循环伏安法(Cyclic Voltammetry,CV)是一种常见的电分析化学方法[15-17]。此法控制电极电势在不同的扫描速率下,随着时间的推移进行线性扫描,设定的电位范围可以使待测物在电极上发生不同的得失电子的反应,记录电流-电势曲线,电极上待测物质发生的反应的可逆性可以通过曲线的位置形状来判断,电极的反应参数,如电子转移数n,电子转移系数α,可以通过该方法来进行测量,并且可以判断反应机理和控制步骤。

1.4.2 循环伏安法的应用

循环伏安法作为最基本的电化学研究方法,可用于研究待测物质在电极上发生的反应的性质和机理,以及电极反应过程的相关动力学的参数。

(1)电极可逆性的研究

根据电流-电势曲线的峰高以及对称性判断。如果曲线上下对称,且峰电流之比ip,a/ip,c接近1,峰电位之差为ΔEp =(57~63)/n(mV) ,那么该反应是可逆的;如果曲线上下并不对称,且峰电流之比 ip,a/ip,c小于1,峰电位之差200mV>ΔEp>(57~63)/n(mV) ,那么反应是准可逆的;如果只有还原峰或只有氧化峰,且峰电流之比ip,a/ip,c接近于0,峰电位之差ΔEp大于200mV,那么该反应是不可逆的。

(2)电极反应机理的研究

电极反应扩散吸附现象,控制电化学反应的因素等可以用循环伏安法研究。

 

综上所述:考虑到现有的实验条件,选择乙醇溶液作为溶剂来进行提取,提取完毕之后根据设计数据来进行正交试验后找出木犀草素的较优提取工艺条件。再对其进行定性表征;通过使用循环伏安法来研究木犀草素的电化学行为及性质,找到进行电化学测量的较优试验条件,为木犀草素的电化学行为研究提供依据。


㊣ 转载请附上文章链接并注明: 中国知网论文查重检测系统 » 木犀草素的提取及其电化学行为
㊣ 本文永久链接: http://www.cncnki.com/660.html

抢沙发

昵称*

邮箱*

网址