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user: 3. 结果与分析 3.1. 匀浆单因素分析 匀浆萃取借助于外来机械剪切力进行固-液萃取，在湍动的有机溶剂中将物料粉碎，有利于细胞壁和细胞膜的破裂。原料无需进行粉碎预处理，不但降低了原料预处理的能耗，而且避免了在粉碎过程中由于摩擦而使物料局部升温，破坏热敏性活性成分。在此萃取方式下连接自制的负压空化提取设备，由于气流在外力(正压、负压)作用下与液固两相相互冲撞，气流破碎成气泡，液相破碎成液泡，形成气液两相或气固液三相的混沌体系。体系中有效物质在气泡的空化空蚀效应、湍动效应、混旋及界面效应的作用下进行相间的快速传递，形成动态的强化传质体系，极大地提高了传质速率。整个过程在室温条件下进行，无需加热，可对热敏成分有效提取。下面对匀浆提取的若干条件进行分析优化。 3.1.1. 乙醇体积分数对棕榈藤酚酸提取率的影响 精密称取10.0 g棕榈藤叶片(绝干)共7份，每份分别以料液比1:10 g/mL，与体积分数为30%，40%，50%，60%，70%，80%，90%的乙醇溶液混合，在室温下进行匀浆处理120 s。滤液经膜过滤，用紫外分光光度计在765 nm处测得各组实验的吸光度并按标准曲线公式计算棕榈藤酚酸的含量。通过改变乙醇水溶液的体积分数分析其对棕榈藤酚酸提取率的变化关系。如图1(a)所示：酚酸提取率(1.00 mg/g)随乙醇体积比(30%)的增大明显增加，在体积比60%处达到最大值(1.49 mg/g)；继续增加乙醇比例乙醇体积分数增大使溶剂的极性减小，导致酚酸溶解性下降，在乙醇体积分数90%时酚酸提取率下降至0.487 mg/g。此后的单因素实验选用60%体积分数的乙醇水溶液作为提取溶剂。 图1. 匀浆萃取棕榈藤酚酸单因素分析 3.1.2. 料液比对棕榈藤酚酸提取率的影响 用体积分数60%的乙醇水分别以料液比1:8，1:9，1:10，1:11，1:12，1:13，1:14，1:15 g/mL与8份棕榈藤叶片(精密称取每份10.0 g)混合，室温进行匀浆处理120 s。提取液经膜过滤，依2.2.1项所述方法检测总酚酸的没食子酸当量(mg/g)。由图1(b)可知，物料比为1:8 g/mL时，酚酸提取率为1.08 mg/g，随着提取溶剂体积的增加，棕榈藤酚酸的溶解效率一直增大；但是从料液比为1:14 g/mL (酚酸提取率2.46 mg/g)继续扩大料液比，提取率的增速趋势不明显，加入大量的溶剂不但会造成成本的增加，也会为后续溶剂回收增加能量的负荷，基于对提取过程中成本和提取效率的综合考虑，选取1:14 g/mL为后续实验的料液比。 3.1.3. 匀浆时间对棕榈藤酚酸提取率的影响 精密称取10份棕榈藤原料(每份10.0 g)以料液比1:10 g/mL与60%体积分数的乙醇溶液混合，在室温条件下分别以10 s，20 s，30 s，60 s，90 s，120 s，150 s，180 s，210 s，240 s的时间进行匀浆处理。滤液经膜过滤，用紫外分光光度计在765 nm处测得各组实验的吸光度并按标准曲线公式计算棕榈藤酚酸的含量。匀浆时间对提取率的变化趋势见图1(c)：匀浆时间10~30 s提取率增加较明显(由0.264 mg/g增加至0.596 mg/g)，从30 s以后提取率的增加比较平稳，在210 s (此时提取率为1.80 mg/g)之后提取率增加趋势开始减缓。在匀浆处理的过程中，匀浆时间过长使原料粒径过小，造成杂质的溶出量增加，也会给后续的分离纯化带来困难。故选取210 s作为匀浆时间。 3.2. 负压空化单因素分析 当连续地把气体释放进液相或固液两相中去，由于气流在外力(正压、负压)作用下与液相或液固两相相互冲撞，以及气——液两相或气液固三相交界面处表面张力之间的不平衡因素，气泡上升并带动液体形成主要是向上的流动，气流破碎成气泡，液相破碎成液泡，形成气液两相或气固液三相的混沌体系。体系中有效物质在气泡的空化空蚀效应、湍动效应、混旋及界面效应的作用下进行相间的快速传递，形成动态的强化传质体系，这一传质过程命名为空化混旋萃取。采用负压手段产生气流形成气泡，在气液固三相中强化传质的方法称为负压空化法 [ 10 ] 。 3.2.1. 空化时间对棕榈藤酚酸提取率的影响 由3.1项得出最佳的乙醇体积比为60%，料液比1:14 g/mL，最佳匀浆时间为210 s，按此条件和上述匀浆方法进行匀浆萃取，将所得萃取液分为10份，分别倒入柱型空化仪器以中速(100 mL/min)负压空化10 min，20 min，30 min，40 min，50 min，60 min，70 min，80 min，90 min，100 min。得到的负压空化提取液经膜过滤，用紫外分光光度计在765nm处测得各组实验的吸光度并按标准曲线公式计算棕榈藤酚酸的含量。实验结果由图2可见，酚酸提取率随着空化时间的增加而增大，从40 min酚酸提取率5.51 mg/g到70 min阶段增加明显，在70 min处达到峰值，提取率为6.36 mg/g。继续延长空化时间，酚酸的提取率反而略减小，由此得出空化时间为70 min为最佳。 3.2.2. 空化流速和空化仪器形状对棕榈藤酚酸提取率的影响 负压空化操作使用实验室自制的负压空化设备，仪器分为柱形和梨形(形似分液漏斗)两种，空化速度分为采用50、100、200 mL/min。3.1项所得匀浆提取液分为4份分别倒入柱型空化仪器以慢速(50 mL/min)、中速(100 mL/min)、快速(200 mL/min)和梨型空化仪器(1L)以快速(200 mL/min)负压空化70 min。 实验数据见表1，在空化时间、仪器形状相同时，空气流速越快，空化的效果越好，空气流速200 mL/min空化70 min后，棕榈藤酚酸的提取率可达6.67 mg/g。由于空气速度的增加，单位时间内器壁上所产生的气泡量增多，气泡在固液两相界面上溃灭的数量增多，速度加快，体系中有效物质受气泡的 图2. 空化时间对棕榈藤酚酸提取率的影响 Table 1 Effect of cavitation velocity on the extraction yield of phenolic acids from Ratta 序号 Order number 仪器形状 Instrument shape 空化速度 Cavitation rate/(mL∙min −1 ) 棕榈藤总酚酸提取率 Extraction yield of phenolic acids from Rattan/(mg∙g −1 ) 1 柱型 Columnar order 慢速 Low speed (50) 4.85 2 柱型 Columnar order 中速 Intermediate speed (100) 6.32 3 柱型 Columnar order 快速 Highspeed (200) 6.67 4 梨型 Pyriform order 快速 Highspeed (200) 7.13 表1. 空化速度对棕榈藤酚酸提取率的影响 空化空蚀效应、湍动效应、混旋及界面效应的作用下加强，传质速度提高。 在空气流速相同的条件下，梨形空化仪器对于酚酸的提取率(7.13 mg/g)优于柱型空化仪器的提取率(6.67 mg/g)。可能是因为上宽下窄的玻璃器壁在进气口处与液相接触的比表面积较大，气泡在液相中形成的比表面积也增大，所产生的气泡量增多，而在气泡增涨上升的过程中，受到液体的压力逐渐减小，气泡增涨的更大，进而溃灭时所带来的空化空蚀效应更加强烈，传质效率增大，故梨形空化仪器对负压空化提取酚酸的效果更好。 3.3. 对棕榈藤酚酸的光热稳定性分析 3.3.1. 受热对棕榈藤酚酸稳定性的影响 将3.2.2项所得棕榈藤酚酸提取液稀释后进行热稳定性实验。实验结果如图3所示。可见，温度对于酚酸稳定性影响较大，50℃~60℃条件下，0~15 h内酚酸提取率下降较明显(由4.68 mg/g下降至4.35 mg/g，以50℃为例)，在15 h后趋于平缓，到25 h时酚酸含量下降至4.26 mg/g；而温度在70℃~90℃下，0~10 h酚酸在溶液中含量急剧下降(降至3.73 mg/g，以90℃为例)，10 h以后趋于平缓，在25 h处酚酸提取率为3.58 mg/g；高于50℃受热，提取液中酚酸含量下降，原因是高温使得酚酸部分分解或异构化，形成自身的氧化聚合，而低于40℃时稳定性较好。所以棕榈藤酚酸类化合物应在50℃以下进行提取，运输和储藏。 3.3.2. 光照对棕榈藤酚酸稳定性的影响 将3.2.2项所得棕榈藤酚酸提取液稀释后进行光照稳定性实验。将酚酸提取液放入25 mL标准比色管中，距离30 cm处用UVA和UVB紫外灯管平行照射12 h，每隔4 h取样测定酚酸含量的变化，以室内日照自然光为对照，进行光稳定性分析。图4中室内自然光照12 h，对棕榈藤酚酸提取液中酚酸含量影响不大，而在UVA、UVB紫外光线照射2 h，酚酸含量就明显由4.32 mg/g分别下降至UVA 3.80 mg/g和UVB 3.92 mg/g，2~8 h酚酸含量降低速率稍缓，但趋势依然明显，照射12 h后，提取液中酚酸含量分别下降至UVA 3.42 mg/g，UVB 3.37 mg/g。所以棕榈藤酚酸的日照光稳定性较好，但要避免紫外光近距离的长时间照射。