强酸性氧化电解水在提高硒活性组分提取含量中的应用

1.本发明属于富硒组分的提取领域，更具体地，涉及强酸性氧化电解水在提高硒活性组分提取含量中的应用。


背景技术：

2.植物中具有种类丰富的活性成分，其提取物中含有芦丁、槐二醇、槲皮素、有机硒元素等成分，其具有抗菌消炎、清热解毒、加快生命体新陈代谢等方面的功效，特别是有机硒元素还具有防癌、抗癌的药理作用。有机硒的主要形态有硒代蛋氨酸，硒代半氨酸，硒蛋白等。硒是谷胱甘肽过氧化物酶的组成成分，此酶的作用是催化还原性谷胱甘肽与过氧化物之间的氧化还原反应，所以其可发挥显著的抗氧化作用，是重要的自由基清除剂。除谷胱甘肽过氧化物酶之外，谷胱甘肽转移酶、过氧化氢酶、硫氧还蛋白还原酶等含硒酶以及多种硒蛋白也具有抗氧化作用，能有效保护细胞膜免受过氧化物损害，防止过氧化物在体内积累，减少dna损伤，预防突变，达到抑制癌变发生的目的。另外，其与维生素e抗氧化作用的机制不同，但两者之间可以互相补充，具有协同作用，共同组成了机体抗自由基损伤的防御系统。
3.目前，植物中活性组分的提取方法包括碱提酸沉法、乙醇回流法、混合酸消解法、磁力搅拌法等常用传统的方法。植物中活性成分在乙醇中具有较好的溶解度，这使乙醇回流法不仅成本较低，无环境污染，操作简便，且产品安全，被广泛采用。另外，在此基础上为了进一步提高提取效率，更多的学者选择使用超声辅助，微波辅助和加压溶剂法等方法进行辅助提取。但这些方法都是基于通过引入特殊仪器(超声、微波和加压)来提高提取效果，从而使操作过程变得复杂。
4.综上所述，目前植物中富硒活性组分提取还没有较为环保且易操作的方法，因此，有必要提供一种不需要特殊仪器辅助，而提高植物中富硒活性组分提取的新方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种氧化电解水辅助提取植物中富硒组分的新方法。酸性氧化电位水具备三大特点：低ph值、高氧化还原电位值、拥有一定的有效氯含量。这使其可通过氧化作用破坏生物细胞表面结构，增加膜通透性，增加物质溶出效果。利用氧化电解水对富硒植物进行预处理，从而提高植物中富硒活性成分提取率。
6.为了实现上述目的，本发明提供强酸性氧化电解水在提高硒活性组分提取含量中的应用。
7.进一步的，所述应用为在提高植物中硒活性组分提取含量中的应用。
8.作为优选方案，所述植物包括绞股蓝、槐米、碎米荠和百脉根中的至少一种，当然，也可以是其他富硒植物，或者是含有硒的植物。
9.作为优选方案，所述的强酸性氧化电解水在提高硒活性组分提取含量中的应用中，所述强酸性氧化电解水的ph≤2.7。在上述低ph值条件下，强酸性氧化电解水可以通过
氧化作用破坏生物细胞表面结构，水解植物细胞的结构，增加膜通透性，增加物质溶出效果。
10.作为优选方案，所述的强酸性氧化电解水在提高硒活性组分提取含量中的应用中，所述强酸性氧化电解水的有效氯含量为10～200mg/l，更优选为40～175mg/l，进一步优选为90～150mg/l，最优选为125mg/l。在满足上述氯含量的条件下，强酸性氧化电解水可以通过次氯酸等化合物的化学氧化作用破坏破坏细胞壁上肽聚糖的结构，而且还引发细胞膜上的脂质和蛋白质过氧化，导致膜完整性受损，收缩，变形，破裂或出现毛孔。
11.作为优选方案，所述的强酸性氧化电解水在提高硒活性组分提取含量中的应用中，所述强酸性氧化电解水的氧化还原电位值≥1050mv。在满足上述氧化还原电位值的条件下，强酸性氧化电解水可以通过物理氧化作用破坏生物细胞表面结构，增加膜通透性，增加物质溶出效果。氧化电位值本质是反映氧化电解水中所有氧化性活性物种的种类和含量的总体氧化性的一个物理参数。高氧化电位值意味着氧化电解水总体氧化能力的增强，高效地损伤细胞的表层，引起细胞表面巯基混合物的氧化。
12.作为优选方案，强酸性氧化电解水在提高硒活性组分提取含量中的具体应用包括：
13.将富硒植物与所述强酸性氧化电解水混合，任选地加热搅拌、过滤、烘干、研磨得到富硒植物粉；根据本发明，出于提取效率的考虑，富硒植物与强酸性氧化电解水混合的时间可以为0.5～8h，优选为2～6h，进一步优选为3～5h，最优为4h。
14.将富硒植物粉与提取溶剂混合，加热回流提取，取第一上清液离心分离，取第二上清液作为富含硒的植物硒提取液。
15.根据本发明，强酸性氧化电解水辅助处理可有效降解细胞的半纤维素，并脱除少量木质素，从而导致簇状纤维相互剥离，增大了生物质底物的孔隙率和比表面积。另外，一定程度上促进细胞壁解构，从而加快酶水解，脱除生物质中的半纤维素、酚类组分，通过改变植物细胞壁的微观形态及化学组成，同时增大了生物质的孔隙率。加速部分活性物质的溶出。将氧化电解水辅助处理和提取溶剂回流提取有机结合，可以进一步提高植物中富硒组分的提取含量。
16.根据本发明，任选地是指可以加热搅拌，也可以不加热搅拌。当体系温度满足一定要求时，可以选择不加热搅拌。
17.作为优选方案，富硒植物与强酸性氧化电解水的料液比为1g：(10-100)ml。即相对于1g的富硒植物，强酸性氧化电解水的用量为10-100ml。
18.作为优选方案，富硒植物粉与提取溶剂的料液比为1g：(10-50)ml。即相对于1g的富硒植物粉，提取溶剂的用量为10-50ml。富硒植物粉与提取溶剂的料液比进一步优选为1g：(30-40)ml，最优为1g：36ml。
19.作为优选方案，所述富硒植物的平均粒径为40～60目。
20.作为优选方案，混合的温度为20～40℃，时间为10～120min。加热搅拌也是一个混合的过程，所以在需要加热搅拌的前提下，加热的温度为20～40℃。
21.作为优选方案，所述提取溶剂选自乙醇、水、正丁醇、甲醇和乙酸乙酯中的至少一种。作为进一步的优选方案，所述提取溶剂为乙醇，如可以选用体积分数为50％～90％的乙醇，最优为体积分数为80％的乙醇。
22.作为优选方案，加热回流提取的温度为60～80℃，时间为90～150min。
23.作为优选方案，所述强酸性氧化电解水的制备方法包括：
24.在离子膜电解槽中，采用均相离子交换膜将电解槽分成阴极区和阳极区两部分；阳极采用氧化物复合电极，阴极采用钛板电极；在阴极区和阳极区分别添加氯化钠水溶液作为电解质，恒流电解，在阳极区得到强酸性氧化电解水，阴极区得到碱性还原电解水。
25.作为进一步的优选方案，上述强酸性氧化电解水的制备方法中，氯化钠水溶液浓度为1～3g/l。
26.作为进一步的优选方案，上述强酸性氧化电解水的制备方法中，所述恒流电解的恒定电流密度为20～70ma/cm2，恒流电解的时间为10～90min。
27.作为进一步的优选方案，上述强酸性氧化电解水的制备方法中，阴极极板与阳极极板的间距为1～3cm。
28.根据本发明，在一个具体的实施方式中，电极的有效面积可以为3.5cm2。
29.本发明的技术方案具有如下有益效果：
30.(1)采用本发明方法辅助提取植物活性组分，可以提高后续步骤中富硒组分得率，且预处理操作步骤简单。
31.(2)本发明的氧化电解水具有安全、环保和无毒害等特点，不会造成环境污染问题。
32.本发明的其他特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
33.下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
34.以下各实施例和对比例中，采用分光光度法和荧光分光光度法测提取物的抗氧化效果及提取物中的硒组分的含量，其中1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(dpph)自由基的清除率和硒元素含量计算公式分别为：
[0035][0036]
其式中：ai，样品吸光度；a
x
，乙醇代替dpph溶液吸光度；a0，空白对照(纯水替代样品)
[0037][0038]
以下各实施例和对比例中，在离子膜电解槽中，采用的均相阴离子交换膜和均相阳离子交换膜均购自杭州绿合环保科技有限公司，型号为hocem grion 0011t；阳极采用钛基氧化物复合电极，其制备方法见专利名称为一种铂铱氧化物合金电极的制备方法、专利号为zl 201410452379.x的发明专利的实施例1，其中铂铱的摩尔比为1:1。
[0039]
实施例1
[0040]
在离子膜电解槽中，采用均相阳离子交换膜按照体积比1:1将离子膜电解槽分成阴极区和阳极区部分，阴极极板与阳极极板的间距为2cm，电极有效面积3.5cm2。以2g/l的nacl溶液为电解质，在阳极区和阴极区分别加入400ml氯化钠溶液。在恒电位仪上分别连接阳极电极和阴极电极，进行恒流电解，整个电解反应动态进行。电解过程中，恒定电流密度为60ma/cm2，电解30min，在阳极区得到氧化电解水。经检测，氧化电解水的ph值为2.20，氧化还原电位值为1100mv，有效氯浓度为40.00mg/l。将经过粉碎、研细的富硒绞股蓝10.0g放入100ml氧化电解水中，35℃下浸泡搅拌3.2h。然后经过滤并放入干燥箱中，恒温60℃直至烘干，然后在研钵中研磨成粉状(研磨后的平均粒径为40-60目)。称取经过上述预处理后的富硒绞股蓝样品2.0g，按照固液比1:36放入72ml的80％乙醇溶液，采用乙醇回流法进行提取。提取温度70℃，提取时间120min。回流冷却后，取上清液进行离心。离心后取上清液，用dpph自由基清除法测定其抗氧化效果为94.23％，用荧光分光光度法测定提取到绞股蓝中硒的含量为0.21μg/g，提取效果明显优于对比例1。
[0041]
实施例2
[0042]
在离子膜电解槽中，采用均相阳离子交换膜按照体积比1:1将离子膜电解槽分成阴极区和阳极区部分，阴极极板与阳极极板的间距为2cm，电极有效面积3.5cm2。以2g/l的nacl溶液为电解质，在阳极区和阴极区分别加入400ml氯化钠溶液。在恒电位仪上分别连接阳极电极和阴极电极，进行恒流电解，整个电解反应动态进行。电解过程中，恒定电流密度为60ma/cm2，电解30min，在阳极区得到氧化电解水。经检测，氧化电解水的ph值为2.20，氧化还原电位值为1100mv，有效氯浓度为40.00mg/l。将经过粉碎、研细的普通绞股蓝10.0g放入100ml酸性氧化电解水中，35℃下浸泡搅拌3.2h。然后经过滤并放入干燥箱中，恒温60℃烘干，然后在研钵中研磨成粉状(研磨后的平均粒径为40-60目)。称取经过上述预处理后的普通绞股蓝样品2.0g，按照固液比1:36放入72ml的80％乙醇溶液。采用乙醇回流法进行提取。提取温度70℃，提取时间120min。回流冷却后，取上清液进行离心。离心后取上清液，用dpph自由基清除法测定其抗氧化效果为93.05％，用荧光分光光度法测定提取到普通绞股蓝中硒的含量为0.06μg/g，其提取效果明显优于对比例2。
[0043]
与实施例1的不同之处仅在于使用普通绞股蓝。
[0044]
实施例3
[0045]
在离子膜电解槽中，采用均相阳离子交换膜按照体积比1:1将离子膜电解槽分成阴极区和阳极区部分，阴极极板与阳极极板的间距为2cm，电极有效面积3.5cm2。以2g/l的nacl溶液为电解质，在阳极区和阴极区分别加入400ml氯化钠溶液。在恒电位仪上分别连接阳极电极和阴极电极，进行恒流电解，整个电解反应动态进行。电解过程中，恒定电流密度为60ma/cm2，电解60min，在阳极区得到氧化电解水。经检测，氧化电解水的ph值为2.20，氧化还原电位值为1100mv，有效氯浓度为90.00mg/l。将经过粉碎、研细的富硒绞股蓝10.0g放入100ml氧化电解水中，35℃下浸泡搅拌4.0h。然后经过滤并放入干燥箱中，恒温60℃直至烘干，然后在研钵中研磨成粉状(研磨后的平均粒径为40-60目)。称取经过上述预处理后的富硒绞股蓝样品2.0g，按照固液比1:36放入72ml的80％乙醇溶液，采用乙醇回流法进行提取。提取温度70℃，提取时间120min。回流冷却后，取上清液进行离心。离心后取上清液，用dpph自由基清除发测定其抗氧化效果为95.25％，用荧光分光光度法测定提取到绞股蓝中硒的含量为0.28μg/g。
[0046]
实施例4
[0047]
在离子膜电解槽中，采用均相阳离子交换膜按照体积比1:1将离子膜电解槽分成阴极区和阳极区部分，阴极极板与阳极极板的间距为2cm，电极有效面积3.5cm2。以2g/l的nacl溶液为电解质，在阳极区和阴极区分别加入400ml氯化钠溶液。在恒电位仪上分别连接阳极电极和阴极电极，进行恒流电解，整个电解反应动态进行。电解过程中，恒定电流密度为60ma/cm2，电解90min，在阳极区得到氧化电解水。经检测，氧化电解水的ph值为2.20，氧化还原电位值为1150mv，有效氯浓度为125.00mg/l。将经过粉碎、研细的富硒绞股蓝10.0g放入100ml氧化电解水中，35℃下浸泡搅拌4.0h。然后经过滤并放入干燥箱中，恒温60℃直至烘干，然后在研钵中研磨成粉状(研磨后的平均粒径为40-60目)。称取经过上述预处理后的富硒绞股蓝样品2.0g，按照固液比1:36放入70ml的80％乙醇溶液，采用乙醇回流法进行提取。提取温度70℃，提取时间120min。回流冷却后，取上清液进行离心。离心后取上清液，用dpph自由基清除发测定其抗氧化效果为95.62％，用荧光分光光度法测定提取到绞股蓝中硒的含量为0.31μg/g。
[0048]
对比例1
[0049]
将经过切碎、研细的富硒绞股蓝10.0g放入100ml的去离子水中，35℃下搅拌3.2h。然后经过滤并放入干燥箱中，恒温60℃烘干，然后在研钵中研磨成粉状(研磨后的平均粒径为40-60目)。称取经过上述预处理后的富硒绞股蓝样品2.0g，按照固液比1:36放入72ml的80％乙醇溶液。采用乙醇回流法进行提取。提取温度70℃，提取时间120min。回流后取上清液冷却离心，用dpph自由基清除法测定其抗氧化效果为85.10％，用荧光分光光度法测定提取到富硒绞股蓝中硒的含量为0.13μg/g。
[0050]
对比例2
[0051]
将经过切碎、研细的普通绞股蓝10.0g放入100ml的去离子水中，35℃下搅拌3.2h。然后经过滤并放入干燥箱中，恒温60℃烘干，然后在研钵中研磨成粉状(研磨后的平均粒径为40-60目)。称取经过上述预处理后的绞股蓝样品2.0g，按照固液比1:36放入72ml的80％乙醇溶液。采用乙醇回流法进行提取。提取温度70℃，提取时间120min。回流后取上清液冷却离心，用dpph自由基清除法测定其抗氧化效果为81.05％，用荧光分光光度法测定提取到绞股蓝中硒的含量为0.02μg/g。
[0052]
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。