甘草酸提取與其在煙業(yè)的運用
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本文作者：馮劍作者單位：河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司鄭州卷煙廠
甘草是豆科（Leguminosae）蝶形花亞科甘草屬（Glycyrrhiza）植物[1]。甘草在全球有29種，6變種，其中我國產(chǎn)18種，3個變種[2，3]。甘草及其制品在卷煙工業(yè)生產(chǎn)中運用時間較長，但其產(chǎn)品以甘草粉、浸膏、酊劑[4，5]等為主，應(yīng)用較粗獷，品質(zhì)較粗糙，且在應(yīng)用過程中給卷煙帶來不必要的藥草味，影響卷煙品質(zhì)。為提高甘草在卷煙中的應(yīng)用價值，筆者對甘草酸的提取條件進(jìn)行了優(yōu)化并在卷煙中進(jìn)行了應(yīng)用研究。
1實驗儀器與材料
1.1儀器
UV-2100紫外可見分光光度計（上海光譜儀器有限公司）；TDL-5A臺式離心機（恰爾上海菲恰爾分析儀器有限公司）；DHG-9145A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱）上海一恒科學(xué)儀器有限公司）；METTLER4E200電子分析天平（上海沛歐分析儀器有限公司）；98-3型數(shù)顯磁力攪拌器（鞏義市英峪儀器廠）；RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海亞榮生化儀器廠）；SHZ-D循環(huán)水式真空泵（鞏義市英峪予華儀器廠）。
1.2實驗材料
甘草藥材，將其干燥粉碎，過40目篩備用。
2實驗方法
2.1甘草酸的提取
將甘草粉末置于500ml的圓底燒瓶中，加入適量的乙醇加熱提取后，過濾的甘草酸的濾液，減壓濃縮至原體積的1/5，將濃縮液靜置至室溫，冷卻，用硫酸調(diào)pH值調(diào)至1～2，靜置過夜，離心，沉淀真空干燥，得到甘草酸。
2.2甘草酸的測定方法
將甘草酸提取液搖勻，準(zhǔn)確移取1ml的提取液轉(zhuǎn)移到10ml容量瓶中，用蒸餾水定容，準(zhǔn)確移取上述溶液1ml于50ml容量瓶中，用50%乙醇定容，靜置5min后，于251.0nm處測定其吸光度。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算甘草酸提取率。
2.3卷煙加香試驗
稱取適量甘草酸，分別加入5ml乙醇和3ml蒸餾水，混勻后，用微量噴霧器均勻地噴加50g煙絲上。將加香煙絲卷制成煙支，放入恒溫（22±1℃）恒濕（相對濕度為）60±2%）箱內(nèi)平衡48h以上，請評吸小組進(jìn)行評吸。對照為由僅噴加相同量乙醇和蒸餾水的煙絲卷制的卷煙。
3結(jié)果與討論
3.1提取時間對甘草酸收率的影響
實驗在以60.0%乙醇（體積分?jǐn)?shù)）作為提取溶劑，提取溫度為60.0℃，液固比為10：1（ml/g），提取次數(shù)為3次的條件下，考察了回流提取時間對甘草酸提取效果的影響，實驗結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，在提取時間低于1h時，甘草酸濃度隨時間增加而大幅度增加；大于1h后，甘草酸濃度隨時間變化的趨勢減緩。考慮到提取效率和縮短生產(chǎn)周期，本實驗采取多次提取，選擇提取時間為1h/次。
3.2提取溫度對甘草酸提取率的影響
實驗在以60%乙醇（體積分?jǐn)?shù)）為提取劑，液固比為10：1（ml/g），提取次數(shù)為3次，1h/次的條件下，考察了回流提取溫度對甘草酸提取率的影響，實驗結(jié)果如圖2所示。從圖2可以看出，甘草酸提取率隨溫度的增加而增加。溫度升高，分子運動速度加快，滲透、擴散、溶解速度加快，有效成分更易從細(xì)胞中轉(zhuǎn)移到溶劑中，因此甘草酸提取率隨提取溫度的升高而提高。但是，實驗過程中發(fā)現(xiàn)隨著溫度升高和加熱時間的延長，提取液的顏色會逐漸加深，可能原因是甘草酸被氧化破壞而導(dǎo)致提取率不再增加甚至下降。
3.3提取次數(shù)對甘草酸提取率的影響
實驗在以95.0%乙醇（體積分?jǐn)?shù)）為提取劑，提取溫度為60.0℃，液固比為10：1（ml/g），1h/次的條件下，考察了不同回流提取次數(shù)對提取效果的影響，實驗結(jié)果如圖3所示。從圖3中可以看出，當(dāng)提取次數(shù)達(dá)到3次時，甘草酸的析出己接近最大值，繼續(xù)增加提取次數(shù)，對甘草酸提取率的影響很小。
3.4液固比對甘草酸提取率的影響
實驗在以95.0%乙醇（體積分?jǐn)?shù)）為提取劑，提取溫度為60.0℃，提取次數(shù)為3次，1h/次的條件下，考察了不同液固比對提取效果的影響，實驗結(jié)果如圖4所示。從圖4可以看出，當(dāng)液固比小于10:：1時，甘草酸提取率隨液固比的增加而增加；隨著液固比的繼續(xù)增大，甘草酸提取率卻有下降趨勢。
3.5乙醇濃度對甘草酸提取率的影響
實驗在溫度為60.0℃，液固比為10：1（ml/g），提取次數(shù)為3次，1h/次的條件下，考察了乙醇濃度對甘草酸提取效果的影響，實驗結(jié)果如圖5所示。從圖5可以看出，甘草酸提取率隨乙醇濃度的增加而增加。
3.6正交實驗
在上述單因素實驗的基礎(chǔ)上，在提取次數(shù)為1次，3h/次的條件下，對提取溫度、提取時間和乙醇濃度對甘草酸提取效果的影響進(jìn)行了L9（34）正交實驗，正交實驗結(jié)果如表1所示。正交實驗結(jié)果表明，各因素對甘草酸提取效果的影響次序為：乙醇濃度（C）>提取溫度（A）>液固比（B）。乙醇濃度對甘草酸提取率影響最大，以70.0%時提取效果最好；溫度的影響次之。根據(jù)正交實驗結(jié)果可得最優(yōu)試驗條件為：A2B2C2。綜合以上實驗結(jié)果，以乙醇作為提取劑處理甘草酸的最佳條件是：體積分?jǐn)?shù)為70.0%的乙醇溶液作提取劑，提取溫度為70℃，液固比為10：1（ml/g），提取次數(shù)為3次（每次為1h）。
3.7在卷煙中的感官評價
甘草酸在卷煙加香效果評價表明，甘草酸可以掩蓋雜氣，去除刺激，改善余味的作用，在加料濃度為1.0%～1.5%得范圍內(nèi)改善了卷煙的吸食品質(zhì)，在1.5%濃度的加料試驗中達(dá)到了去除刺激，掩蓋雜氣，余味舒適的目的，同時，在評吸時，與卷煙的香氣協(xié)調(diào)，起到了烘托香氣風(fēng)格的作用，提高了卷煙的品質(zhì)。
4結(jié)論
以甘草酸提取率為評價指標(biāo)，通過單因素、正交和響應(yīng)面分析法對甘草酸提取工藝進(jìn)行了優(yōu)化研究。以乙醇作為提取劑處理甘草酸的最佳條件是：體積分?jǐn)?shù)為70.0%的乙醇溶液作提取劑，提取溫度為70℃，液固比為10：1（ml/g），提取次數(shù)為3次（每次為1h），在此條件下上甘草酸的得率為30.67%。通過卷煙加香試驗表明，甘草酸有改善余味、掩蓋雜氣、提高卷煙香氣質(zhì)量、柔和煙氣及潤喉的作用。
