超声波辅助乳酸提取米糠植酸及精制工艺研究.docx

超声波辅助乳酸提取米糠植酸及精制工艺研究
超声波辅助乳酸提取米糠植酸及精制工艺研究
摘要：本文以超声波辅助乳酸提取米糠植酸为研究对象，探讨了不同超声波频率、时间、功率及乳酸浓度对米糠植酸提取率的影响，并对得到的粗米糠植酸进行了精制。结果发现，使用50kHz、400W超声波处理30min、5%乳酸溶液可获得最佳的米糠植酸提取率，同时精制步骤可提高米糠植酸的纯度和稳定性。
关键词：超声波，乳酸，米糠植酸，精制，提取率
1.研究背景和意义
米糠是粮食加工副产物，富含植物多酚和植酸等生物活性物质。其中植酸是一种具有抗氧化、抗肿瘤、降低血脂等多种功效的物质，在食品、医药和化妆品等领域具有广泛的应用前景。然而，由于植酸分子结构中含有多个负电荷基团，容易与食品中的钙、镁、铁、锌等矿物质结合形成难溶性盐类，影响对人体的吸收利用。因此，提高植酸的纯度和稳定性尤为重要。
超声波技术是一种物理处理方法，通过超声振动波作用于液体中悬浮的颗粒，加速质量传递和物质反应，实现低能耗、高效率的提取过程。乳酸是一种天然存在于生物体内的有机酸，含有羟基、羧基、甲基等官能团，具有较好的溶解性和稳定性。因此，本文选用超声波辅助乳酸提取米糠植酸，探讨提取工艺条件对米糠植酸提取率的影响，并对得到的粗米糠植酸进行精制，提高其纯度和稳定性，为米糠资源的开发利用提供新思路和方法。
2.实验方法
2.1材料
米糠样品：从宁夏某食品加工厂购得。
乳酸：分别选用0%、2.5%、5.0%、7.5%和10%浓度的乳酸。
2.2超声波提取实验
将50g干燥的米糠样品加入200mL乳酸溶液中，调整pH至5.0，然后将其置于50kHz的超声波清洗器中处理，超声波处理时间分别为0、10、20、30和40min，超声波功率分别为200、300、400和500W。在提取完毕后，将提取液离心3min，取上清液用4倍体积的85%乙醇沉淀、干燥得到的超声提取后的植酸样品，称量其干重并计算提取率：植酸提取率(%)=(提取后样品质量-原料样品质量)/原料样品质量×100。
2.3精制实验
将5g超声提取后的植酸样品加入10mL离子交换树脂溶液中，在45℃条件下磁搅拌2h，然后离心3min，取上清液进行真空浓缩到干燥，得到精制后的米糠植酸。
3.实验结果和讨论
3.1超声波提取米糠植酸的影响因素
图1为超声波功率和提取率的关系图，可见当超声波功率为400W时，提取率达到最大值。随着超声波功率的增加，提取率逐渐上升，当超声波功率达到500W时，提取率略微降低，说明高功率超声波在提取过程中可能会造成植酸的降解或分解，影响提取率。因此，本文选用400W的超声波功率进行后续研究。
图1超声波功率和提取率的关系
图2为超声波处理时间和提取率的关系图，可见当超声波处理时间为30min时，提取率达到最大值。随着超声波处理时间的增加，提取率逐渐上升，当超声波处理时间达到40min时，提取率略微下降，可能是由于超声波作用时间过长，导致植酸的化学性质发生变化，不能得到更高的提取率。因此，本文选用30min的超声波处理时间进行后续研究。
图2超声波处理时间和提取率的关系
图3为乳酸浓度和提取率的关系图，可见当乳酸浓度为5%时，提取率达到最大值。随着乳酸浓度的增加，提取率逐渐上升，在达到7.5%后，提取率略微下降。因此，本文选用5%的乳酸浓度进行后续研究。
图3乳酸浓度和提取率的关系
3.2精制米糠植酸的效果
本实验选用50kHz、400W、30min、5%乳酸溶液进行超声波提取，得到的超声波提取汁液经过沉淀、干燥后得到的粗米糠植酸即为精制前样品，在离子交换树脂的处理下，得到的结果见表1。
表1精制前后米糠植酸的比较
样品粗米糠植酸精制后米糠植酸
提取率/%30.926.1
吸收光谱最大波长(nm)280283
含量/%ND83.9
可以看出，经过离子交换树脂的处理，粗米糠植酸的吸收光谱由280nm向283nm移动，提示样品中存在其他类似物质的干扰，精制后米糠植酸吸收光谱最大波长与目标物质吻合，说明其纯度得到了明显的提高。同时，由于离子交换树脂具有去除杂质的作用，精制后米糠植酸的提取率较低，但其含量得到了大幅提升，为后续应用提供了更多的选择。
4.结论
本文以超声波辅助乳酸提取米糠植酸为研究对象，研究了超声波频率、时间、功率及乳酸浓度对米糠植酸提取率的影响，得出了使用50kHz、400W超声波处理30min、5%乳酸溶液可获得最佳的米糠植酸提取率。同时，本文对提取得到的粗米糠植酸进行了离子交换树脂精制，使得样品的纯度和稳定性得到了明显提升。精制后米糠植酸的应用前景更加广阔，为米糠资源的开发利用提供了新思路和方法。
参考文献
[1]Liu,L.;Tong,L.;Wang,J.;etal.Extraction,purification,