随着超声波技术研究的逐步深入, 该技术已经被应用到许多领域和生产部门。超声波技术通过控制超声功率, 利用超声波的 3 种效应, 使生物细胞壁及整个生物体瞬间破裂, 加快细胞内物质向外释放、扩散及溶解, 从而大大提高了天然物质的提取效率。在提取天然产物方面, 超声波技术具有可强化传质, 减少提取时间、能源及废物的产生, 降低费用的同时又符合环保的要求等优点。总之, 超声波技术在提取天然物质方面具有十分重要的意义。

本研究用柠檬酸脱除无机盐, 用氢氧化钠脱除蛋白质, 探讨在超声波辅助下提取害虫沟眶象甲壳素的工艺条件。

1 实验材料

沟眶象 E. chinensis 成虫采自宁夏中卫市沙坡头区滨河镇袁桥村, 人工在臭椿树下捕捉。采集时间为 5 月-9 月盛发期。

2 仪器与试剂

数控超声波清洗器(KQ-250DE 型, 昆山市超声仪器有限公司); 电热恒温鼓风干燥箱(DHG-9123A, 上海精宏实验设备有限公司); 紫外可见分光光度计(TU-1810, 北京普析通用仪器有限责任公司);电子分析天平[AL204, 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司]; 马弗炉(sx4-10, 深圳市中达电炉厂); 低速台式离心机(KA-1000, 上海安亭科学仪器厂);pH 计[320A, 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司]; 电热恒温水浴锅(二列六孔），上海习仁科学仪器有限公司。

3 超声波清洗器提取过程

当超声功率从 40%增大到 60%时, 蛋白质残余量由 0.191 滋g/mL 降低为0.091 滋g/mL。超声功率增大, 细胞充分破裂, 加速蛋白质溶出, 导致蛋白质溶出量增加。当超声功率从 60%继续增大到 70%时, 蛋白质残余量升高,这可能是由于超声功率的进一步增大, 局部溶液瞬时升温, 产生的热量无法及时地散去, 而溶液温度过高引发蛋白质的物理变性, 形成沉淀, 该沉淀与氢氧化钠不能充分反应, 导致蛋白质残余量升高。由此确定超声波最适提取功率为 60%。

4 讨论

在超声波辅助提取沟眶象甲壳素的过程中,首先通过单因素实验初步确定了脱除无机盐和蛋白质的最适条件, 然后在此基础上通过正交实验对影响显著的各因素进行优化, 确定了沟眶象甲壳素的最佳提取工艺: 65 益下, 氢氧化钠质量分数 9%、碱浸固液比 1︰16、超声时间 50 min、超声功率 60%; 室温下, 柠檬酸质量浓度 1.8 g/L、酸浸固液比 1︰12、超声时间 25 min、超声功率 100%。在此工艺条件下, 提取的甲壳素样品得率为16.50%, 经过定性分析确为甲壳素。