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在医药、化妆品等领域,从积雪草中提取积雪草苷(asiaticoside)和积雪草酸(asiatic acid)意义重大。研究人员开展了超声波辅助提取工艺优化及稳定性研究。结果表明,不同条件下提取效率不同,且温度、pH 影响稳定性。该研究为相关产业提供了重要参考。
在传统医学中,积雪草(Centella asiatica)凭借其丰富多样的药用价值,在阿育吠陀医学、中医以及印尼 Jamu 医学体系里都占据着重要地位。它富含的积雪草苷、积雪草酸、羟基积雪草苷(madecassoside)和羟基积雪草酸(madecassic acid)等生物活性化合物,不仅具备抗氧化、抗炎的神奇功效,还在伤口愈合方面发挥着关键作用。尤其是积雪草苷,能有效促进胶原蛋白合成,助力伤口愈合;积雪草酸则展现出强大的抗氧化和抗炎能力,甚至在抗癌领域也崭露头角。这两种化合物协同作用,能进一步提升治疗效果,改善认知功能、增强抗炎反应。
然而,从积雪草中提取这些生物活性化合物的过程却面临诸多挑战。传统的水煮提取法效率低下,难以满足现代产业对高效、高质量提取物的需求。近年来,微波辅助、超声波辅助和酶提取等先进技术虽逐渐兴起,但仍需要深入探索以优化提取工艺。同时,提取后的化合物稳定性也受温度、pH 等多种因素影响,这对其在实际生产中的应用造成了阻碍。为解决这些问题,研究人员开展了此次关于积雪草苷和积雪草酸提取工艺优化及稳定性研究。
研究人员采用超声波辅助提取法,以乙醇为溶剂,系统地研究了乙醇浓度、提取温度和提取时间对积雪草苷和积雪草酸提取效率的影响。同时,评估了不同温度和 pH 条件下提取物的稳定性,并深入探究了介电常数与提取效率之间的关系。研究结果为相关产业提供了关键的技术支持和理论依据,有望推动积雪草提取物在医药、化妆品和营养保健品等领域的广泛应用。该研究成果发表在《Applied Food Research》上。
研究中用到的主要关键技术方法包括:首先是超声波辅助提取技术,利用超声波的空化效应,破坏积雪草细胞结构,促进生物活性成分释放;其次是高效液相色谱(HPLC)分析技术,用于准确测定积雪草苷和积雪草酸的含量;此外,还通过计算乙醇 - 水溶剂的介电常数,探究其与提取效率的相关性。
提取研究结果
- 积雪草苷提取:研究发现,乙醇浓度和温度对积雪草苷的提取效率影响显著。在实验条件下,50% 乙醇作为溶剂,60°C 提取 30 分钟时,积雪草苷提取含量最高,为 15.8 ± 0.2mg?g-1 。通过回归优化,确定最佳提取条件为 53.3% 乙醇、50°C、35 分钟,此时积雪草苷产量可达 14.7 ± 0.3mg?g-1 ,占积雪草叶干粉的 1.47%。
- 积雪草酸提取:同样,乙醇浓度和温度对积雪草酸的提取效率也有重要影响。50% 和 60% 乙醇在 60°C、30 分钟提取时,积雪草酸提取量最高,为 5.09 ± 0.08mg?g-1 。回归优化得出,最佳提取条件是 63.3% 乙醇、64.3°C、28 分钟,产量为 5.40 ± 0.08mg?g-1 。
- 介电常数与提取产量的相关性:研究引入介电常数,发现其与提取产量存在密切关联。通过建立多项式关系,得出积雪草苷和积雪草酸提取产量峰值分别出现在介电常数为 42.5 和 37.0 时。使用不同介电常数的乙醇 - 水和丙酮 - 水溶剂进行提取实验,进一步验证了这一关系,同时发现不同溶剂因多种因素影响,提取产量存在差异。
提取物稳定性研究结果
- 积雪草苷稳定性:温度对积雪草苷的降解影响显著。90°C 时,生物活性化合物含量在 5 分钟内急剧下降。在 50 - 70°C,不同 pH 条件下,降解受时间影响较小;但在 90°C 和 110°C,提取时间成为降解的重要影响因素。低温时,较低 pH 能减少降解;高温时,碱性条件(pH 9.0)可使降解最小化。统计分析表明,温度、孵育时间以及 pH× 时间、温度 × 时间、pH× 温度 × 时间等因素相互作用显著影响积雪草苷的降解。
- 积雪草酸稳定性:积雪草酸在较低温度(50 和 70°C)下降解较少。较高 pH 条件下,降解略高于较低 pH。在 110°C、pH 7.0 时,降解最高,这可能是因为在该条件下,羧酸和羟基在水环境中发生水解,中性 pH 下酸碱平衡促进酯键断裂和不稳定中间体的形成。统计分析显示,pH 值、温度以及温度 × 时间的相互作用对积雪草酸降解影响显著。
综合研究结果,乙醇作为溶剂在超声波条件下可有效提取积雪草苷和积雪草酸,但最佳溶剂浓度因温度和时间参数而异。稳定性测试表明,pH、温度和时间显著影响提取物稳定性。为最大程度保留积雪草苷,加工温度应低于 70°C,时间不超 60 分钟,pH 低于 7.0;积雪草酸则需加工温度不超 70°C,时间不超 60 分钟,pH 不超 7.0;若温度为 90°C,加工时间应不超 5 分钟。介电常数与提取产量的关系可通过多项式方程较好地解释。
该研究在积雪草活性成分提取及应用领域具有重要意义。优化的提取工艺为大规模生产高质量积雪草提取物提供了科学依据,有助于提高相关产品的质量和功效。对稳定性的研究则为提取物在实际生产、储存和应用过程中的条件控制提供了指导,确保生物活性成分的有效保留,推动了积雪草提取物在医药、化妆品和营养保健品等行业的可持续发展。