王 未， 賈清東， 毛日文，張錫晨， 白彥鵬， 張勝洋，鄒燁， 李倩，趙婷， 仰榴青*

（1.江蘇大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013；2.江蘇大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013；3.江蘇江大源生態(tài)生物科技有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江212009；4.江蘇大學(xué) 藥學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江212013）

循環(huán)超聲提取瑪咖生物堿動力學(xué)及熱力學(xué)研究

王 未1， 賈清東2， 毛日文3，張錫晨4， 白彥鵬2， 張勝洋2，鄒燁1， 李倩1，趙婷2， 仰榴青*2

（1.江蘇大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013；2.江蘇大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013；3.江蘇江大源生態(tài)生物科技有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江212009；4.江蘇大學(xué) 藥學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江212013）

研究不同溫度和超聲密度下循環(huán)超聲提取瑪咖生物堿的動力學(xué)及熱力學(xué)。分別采用雙指數(shù)模型和范特霍夫方程用于提取動力學(xué)過程擬合和熱力學(xué)參數(shù)計算。結(jié)果表明雙指數(shù)模型能較好的擬合瑪咖生物堿提取過程，生物堿得率和速率常數(shù)隨著溫度或超聲密度的增加而增加，洗滌和擴(kuò)散階段的活化能分別為16.41 kJ/mol和17.52 kJ/mol。循化超聲提取過程是吸熱、不可逆和自發(fā)的。與傳統(tǒng)浸提相比，循環(huán)超聲提取在20℃和50℃時，生物堿得率均顯著高于傳統(tǒng)浸提（p＜0.01）。因此循環(huán)超聲提取是一種高效的提取技術(shù)，可用于瑪咖生物堿提取。

瑪咖；生物堿；循環(huán)超聲法；動力學(xué)；熱力學(xué)

瑪咖為十字花科獨行菜屬一年生草本植物，原產(chǎn)于秘魯海拔3 500m以上的安第斯山脈[1]，我國于2003年在云南和新疆引入種植，2011年批準(zhǔn)瑪咖為新資源食品。瑪咖具有增強生育力、免疫力、抗疲勞、抗氧化、抗腫瘤、緩解更年期綜合癥和前列腺增生等生物活性[2-7]。生物堿作為瑪咖中重要的活性成分，具有增強生育力和抗腫瘤的生物活性[3，8]，成為研究的熱點。但是瑪咖中生物堿含量較低，因此從瑪咖中高效提取生物堿，成為研究的關(guān)鍵。循環(huán)超聲提取技術(shù)是指在提取過程中料液循環(huán)流動的同時施加超聲波，利用超聲和循環(huán)的協(xié)同作用提高提取效能。循環(huán)超聲提取技術(shù)具有提取效率高、周期短、提取產(chǎn)品質(zhì)量高、適用范圍廣，且可以工業(yè)放大等特點[9]，已在生物堿、黃酮、糖類、色素、萜類物質(zhì)的提取中得到廣泛的應(yīng)用[10-14]。文中采用循環(huán)超聲法提取瑪咖生物堿，對提取過程的動力學(xué)和熱力學(xué)進(jìn)行分析，并與傳統(tǒng)浸提法進(jìn)行比較，為循環(huán)超聲提取瑪咖生物堿過程的設(shè)計、優(yōu)化和放大提供基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

瑪咖干根，購于云南奧咖生物技術(shù)有限公司，切片粉碎，得瑪咖粉，水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.04%，粒徑為0.180～0.270 mm，置于干燥器中備用；烏頭堿和溴麝香草酚藍(lán)，購于美國Sigma公司；乙醇、氯仿等試劑均為分析純，購于上海國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

TGCXN-2.5B型循環(huán)超聲提取機(jī) （主體外形尺寸360 mm×240 mm×850 mm；控制外形尺寸420 mm×420 mm×800 mm；有效容積2.5 L；超聲功率100～900W；攪拌電機(jī)功率80W；最大加熱功率260W；不銹鋼材質(zhì)），北京弘祥隆生物技術(shù)開發(fā)有限公司產(chǎn)品；TU-1800型紫外可見分光光度計，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司產(chǎn)品；HH-S型水浴鍋，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司產(chǎn)品；電子天平，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司產(chǎn)品；DT5-1B型低速離心機(jī)，北京時代北利離心機(jī)有限公司產(chǎn)品；RE-52型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海亞容生化儀器有限公司產(chǎn)品。

1.2 方法

1.2.1 循環(huán)超聲法提取瑪咖生物堿 準(zhǔn)確稱取瑪咖粉60 g，按料液比1∶40（g/mL）加入體積分?jǐn)?shù)95%乙醇溶液，在超聲密度（AED）291.7 W/L和不同溫度（20、30、40、50℃）下進(jìn)行循環(huán)超聲提取，設(shè)備示意圖如圖1所示，考察溫度對提取動力學(xué)的影響；在溫度 40℃和不同的超聲密度（250.0、291.7、333.3W/L）下進(jìn)行循環(huán)超聲提取，考察超聲密度對提取動力學(xué)的影響。其它參數(shù)設(shè)置如下：攪拌速度1 000 r/min，每次超聲3 s，工作間歇1 s，全程時間60min，在一定的時間間隔（1、2、3、4、5、6、7、8、10、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32、34、36、38、40、45、50、55、60min）進(jìn)行生物堿得率測定，平行3次。

圖1 循環(huán)超聲提取機(jī)示意Fig.1 Sketch map of ultrasonic-circulating extraction equipment

1.2.2 浸提法提取瑪咖生物堿 準(zhǔn)確稱取瑪咖粉60 g，按料液比1∶40（g/mL）加入體積分?jǐn)?shù)95%乙醇溶液，在50℃的條件下浸提5 h，在一定的時間間隔 （5、10、20、30、40、60、80、100、120、140、160、180、210、240、300 min）下進(jìn)行生物堿得率測定，平行3次。

1.2.3 生物堿標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 生物堿含量測定采用酸性染料比色法，精密稱取2.5mg烏頭堿標(biāo)準(zhǔn)品于10mL的容量瓶中，加氯仿溶解并定容至10mL，搖勻即得質(zhì)量濃度為0.25mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)品溶液。分別取0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL溶液置于25 mL的磨口試管中，用氯仿補足至1.0 mL，再分別加2× 10-4mol/L溴麝香草酚藍(lán)顯色劑6.0mL，氯仿5.0mL，密塞振搖2min，倒入60mL分液漏斗中，靜置2 h，收集氯仿層，過無水硫酸鈉后，在410 nm波長處測定吸光度。吸光度為縱坐標(biāo)，生物堿質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線 （y=0.005 5x-0.060 5，R2= 0.998 6）。將提取液減壓濃縮至干，加入氯仿充分溶解，按照標(biāo)準(zhǔn)曲線的方法在410 nm處測定吸光度，通過回歸方程計算各時間點的生物堿得率。經(jīng)索氏提取、酸性染料比色法測得，瑪咖粉中總生物堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.582mg/g。

1.2.4 瑪咖生物堿得率 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程求得瑪咖生物堿質(zhì)量濃度，并按照下式計算得率（mg/g）：

其中C為標(biāo)準(zhǔn)曲線生物堿質(zhì)量濃度，mg/mL；n為稀釋倍數(shù)；V為配成溶液體積，mL；W為瑪咖粉質(zhì)量，g。

1.2.5 動力學(xué)模型 雙指數(shù)動力學(xué)模型常用于固液提取動力學(xué)過程的擬合。此模型假設(shè)提取分為2個過程：1）洗滌過程：顆粒表面的活性成分通過外部溶液的洗滌被快速提取進(jìn)入溶液；2）擴(kuò)散過程：顆粒內(nèi)部的活性成分通過擴(kuò)散作用被緩慢提取進(jìn)入溶液[15]。兩個過程都是指數(shù)過程，提取時同時發(fā)生，表達(dá)式如（2）所示：

其中y是生物堿在t時刻得率，mg/g；y∞是生物堿飽和得率，mg/g；f是生物堿洗滌釋放組分；（1-f）是生物堿擴(kuò)散釋放組分；k1是洗滌速率常數(shù)，min-1；k2是擴(kuò)散速率常數(shù)，min-1。

阿倫尼烏斯方程是用來描述提取速率常數(shù)（k）和提取絕對溫度（T）之間的關(guān)系，表達(dá)式如（3）所示：

其中k是速率常數(shù)，min-1；k0是溫度獨立影響因子，min-1；Ea是活化能，J/mol；R是通用氣體常數(shù)，8.314 J/（mol·K）；T是絕對溫度，K。

1.2.6 熱力學(xué)分析 范特霍夫方程用來計算熱力學(xué)變量焓變和熵變，表達(dá)式如式（5）所示：

其中K是分配系數(shù)；△H0是焓變，J/mol；△S0是熵變，J/（mol·K）。分配系數(shù)K可由下式（6）計算：

其中y∞是生物堿飽和得率，mg/g；yS是提取飽和時原料中殘留的生物堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)，mg/g；yo是原料中總生物堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)，mg/g。

吉布斯自由能由下式（7）計算：

其中△G0是吉布斯自由能，J/mol。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Origin9.0（Origin Lab Corporation，USA）對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行雙指數(shù)動力學(xué)模型非線性擬合，回歸系數(shù)（R2）和均方根誤差（RMSE）用來評價模型擬合的準(zhǔn)確度，R2和RMSE表達(dá)式如下：

其中ypi和yai分別是生物堿得率的預(yù)測值和實驗值，mg/g；ym是生物堿得率平均值，mg/g；n是實驗次數(shù)。R2越接近1同時RMSE越小表示擬合效果越好。

2 結(jié)果與討論

2.1 溫度對循環(huán)超聲提取動力學(xué)的影響

溫度對瑪咖生物堿得率的影響如圖2所示。在相同的提取溫度下，隨著提取時間的增加，生物堿得率先快速增加，然后緩慢增加，最終達(dá)到平衡。初始階段得率的快速增長可能是由于溶液對瑪咖粉顆粒表面生物堿的快速洗滌作用所致。而生物堿得率的緩慢增長可能是由于瑪咖粉顆粒內(nèi)部生物堿的緩慢擴(kuò)散所致。在不同的提取溫度下（20～50℃），超聲密度為291.7W/L時，生物堿得率隨著溫度增加而增加。提取60 min后，20℃時生物堿得率為5.416mg/g，而50℃時得率為5.825 mg/g，這是因為隨著溫度的升高，生物堿在溶劑中的溶解性增大所致。

圖2 溫度對生物堿得率的影響Fig.2 Effect of tem perature on the yield of alkaloids

采用雙指數(shù)模型擬合不同溫度下循環(huán)超聲的提取過程。如表1所示，實驗數(shù)據(jù)與模型擬合度較好（R2＞0.99；RMSE＜0.1mg/g）。在不同提取溫度下，洗滌釋放組分比例總是大于擴(kuò)散釋放組分比例，洗滌速率常數(shù)也總是高于擴(kuò)散速率常數(shù)。隨著溫度的升高，生物堿的傳質(zhì)效應(yīng)不斷增強，從而速率常數(shù)也提高了，從20～50℃，洗滌速率常數(shù)增加了84.82%，擴(kuò)散速率常數(shù)增加了90.61%。為了進(jìn)一步研究溫度對循環(huán)超聲提取過程的影響，通過阿倫烏尼斯方程求得洗滌階段和擴(kuò)散階段的活化能分別為16.41 kJ/mol和17.52 kJ/mol，活化能較低，因此提取過程容易發(fā)生。

表1 不同溫度的瑪咖生物堿提取雙指數(shù)模型參數(shù)Table 1 Parameters of two sitemodels for the extraction ofmaca alkaloidsw ith various tem peratures

2.2 超聲密度對循環(huán)超聲提取動力學(xué)的影響

在超聲提取中，超聲密度對提取效率和速率有著重要的影響[15]。如圖3所示，瑪咖生物堿得率隨著超聲密度的增加而增加。生物堿提取得率先快速增長，然后緩慢增長，最后趨于平穩(wěn)。在超聲密度333.3W/L，提取溫度40℃，提取時間60 min，瑪咖生物堿的得率最高為5.787mg/g。采用雙指數(shù)模型擬合不同超聲密度循環(huán)超聲的提取過程。如表2所示，不同超聲密度下洗滌速率常數(shù)總是高于擴(kuò)散速率常數(shù)。同時速率常數(shù)隨著超聲密度的增加而增加，從250.0～333.3 W/L，洗滌速率常數(shù)增加了14.29%，擴(kuò)散速率常數(shù)增加了21.12%。這是由于超聲波的空化效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)增強了瑪咖生物堿提取的傳質(zhì)過程。其中空化效應(yīng)是最主要的原因，超聲在液體中傳播時產(chǎn)生的空化效應(yīng)，是集中聲場能量并迅速釋放的一系列動力學(xué)的過程。伴隨空化產(chǎn)生的強大剪切力效應(yīng)使瑪咖粉細(xì)胞壁破裂，細(xì)胞更容易釋放生物堿而增大傳質(zhì)速率；聲空化的湍流效應(yīng)、微擾效應(yīng)和界面效應(yīng)，強化了微孔擴(kuò)散，促使液-固之間發(fā)生分子的相互滲透，從而促進(jìn)了瑪咖生物堿的溶解，加快了生物堿進(jìn)入乙醇提取液，并與提取液充分混合。另外，熱效應(yīng)是超聲波在媒質(zhì)質(zhì)點傳播過程中，其能量不斷被媒質(zhì)質(zhì)點吸收而變成熱能，導(dǎo)致媒質(zhì)質(zhì)點溫度升高，從而加速生物堿的溶解性。超聲波的機(jī)械效應(yīng)主要是超聲波在介質(zhì)中傳播時，在其傳播的波陣面上將引起介質(zhì)質(zhì)點的交替壓縮和伸長，使介質(zhì)質(zhì)點運動，從而獲得巨大的加速度和動能。巨大的加速度能促進(jìn)乙醇提取液進(jìn)入瑪咖植物細(xì)胞，加強傳質(zhì)過程，使生物堿迅速逸出[16-19]。

圖3 超聲密度對生物堿得率的影響Fig.3 Effect of acoustic energy density on the yield of alkaloids

表2 不同超聲密度的瑪咖生物堿提取雙指數(shù)模型參數(shù)Table 2 Parameters of two sitemodels for the extraction ofmaca alkaloidsw ith various acoustic energy densitiesq

2.3 熱力學(xué)特性分析

通過范特霍夫方程求得△Ho和△So分別為10.91 kJ/mol和52.39 J/（mol·K）（見表3）。通過公式（7）求得△Go為-6.012～-4.440 kJ/mol。其中△Ho＞0表示此生物堿提取過程是吸熱的。研究表明固液提取類似于吸附過程[20]。在吸附過程中，用△Ho數(shù)值大小判斷吸附鍵合過程是物理作用還是化學(xué)作用，當(dāng)△Ho在4～8 kJ/mol范圍內(nèi)，鍵合作用是通過范德華力；當(dāng)△Ho在8～40 kJ/mol范圍內(nèi)，鍵合作用是氫鍵[21]。因此，本提取過程涉及到氫鍵作用?！鱏o＞0表示循環(huán)超聲提取瑪咖生物堿過程的混亂度增加。△Go＜0表示生物堿提取過程是自發(fā)的，同時，△Go隨著溫度的增加而減少，說明溫度升高有利于過程的自發(fā)進(jìn)行。

表3 瑪咖生物堿提取熱力學(xué)參數(shù)Table 3 Thermodynam ic parameters for the extraction of maca alkaloids

2.4 循環(huán)超聲提取法和浸提法提取

在不同提取溫度和時間下循環(huán)超聲提取生物堿得率均顯著高于傳統(tǒng)浸提（p＜0.01），如圖4所示。循環(huán)超聲提取在50℃，提取時間5、10、20、30、40、50 min和 60 min時，生物堿得率分別為 3.886、5.025、5.467、5.607、5.699、5.792mg/g和5.825 mg/g，相比傳統(tǒng)浸提分別提高了 100.1%、83.73%、38.20%、34.56%、28.88%、28.26%和27.32%，因此在相同的提取溫度下，循環(huán)超聲提取更加高效。循環(huán)超聲提取在 20℃，提取時間 5、10、20、30、40、50 min和 60 min時，生物堿得率分別為 2.591、3.987、4.922、5.187、5.307、5.358mg/g和5.416 mg/g，相比傳統(tǒng)浸提分別提高了 33.42%、45.78%、24.42%、24.48%、20.01%、18.64%和18.38%。因此在不同的提取溫度下，循環(huán)超聲提取可以在較低的溫度下獲得較高的得率。此外，循環(huán)超聲提取達(dá)到平衡大概需要30min，而傳統(tǒng)浸提達(dá)到平衡至少需要100min。因此循環(huán)超聲更加省時，可以在較短的時間獲得較高的得率。浸提實驗數(shù)據(jù)與雙指數(shù)模型擬合度也較好（R2=0.998），洗滌和擴(kuò)散速率常數(shù)分別為0.110 5min-1和0.009 6min-1（見表1）。循環(huán)超聲提取的洗滌和擴(kuò)散速率常數(shù)與傳統(tǒng)浸提相比，20℃時，分別升高了39.46%和88.54%；50℃時分別升高了157.7%和259.4%。循環(huán)超聲提取速率常數(shù)高于傳統(tǒng)浸提是由于超聲和循環(huán)的協(xié)同作用，超聲作用產(chǎn)生的空化效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)加強了細(xì)胞內(nèi)生物堿的釋放、擴(kuò)散及溶解，顯著提高其傳質(zhì)效應(yīng)[22-23]。循環(huán)作用可以提高超聲場強度、物料對超聲波的利用率及物料接受超聲波處理的均勻性[12]，二者的協(xié)同作用從而大大增加了提取超聲的效能。

圖4 循環(huán)超聲提?。?0℃和50℃）與浸提（50℃）瑪咖生物堿得率比較Fig.4 Com parison of ultrasonic-circulating extraction（20℃and 50℃）and maceration（50℃）in term s of the yield of alkaloids

3 結(jié)語

本文作者研究了在不同提取溫度和超聲密度下循環(huán)超聲法提取瑪咖生物堿的動力學(xué)和熱力學(xué)。結(jié)果表明雙指數(shù)動力學(xué)模型與實驗數(shù)據(jù)擬合度好，生物堿提取速率常數(shù)隨著溫度和超聲密度增加而增加；熱力學(xué)分析說明循環(huán)超聲提取瑪咖生物堿是一個吸熱、自發(fā)、不可逆的過程；此外，與傳統(tǒng)提取方法相比，循環(huán)超聲提取更加高效和省時，為循環(huán)超聲法提取瑪咖生物堿過程的設(shè)計、優(yōu)化和放大提供了一定的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

[1]KHO C.MACA（Lepidium meyenii Walp.；Brassicaceae）：A nutritious root crop of the central Andes[J].Econom ic Botany，2001，55（3）：344-345.

[2]GONZALES G F，CORDOVA A，VEGA K，et al.Effect of Lepidium meyenii（MACA）on sexual desire and its absent relationshipw ith serum testosterone levels in adulthealthymen[J].Andrologia，2002，34（6）：367-372.

[3]SANDOVAL M，OKUHAMA N N，ANGELLES FM，et al.Antioxidant activity of the cruciferous vegetable Maca（Lepidium meyenii）[J].Food Chem istry，2002，79（2）：207-213.

[4]GONZALES G F，VASQUEZ V，RODRIGUEZ D，et al.Effect of two different extracts of red maca in male rats w ith testosterone-induced prostatic hyperplasia[J].Asian Journal of Andrology，2007，9（2）：245-251.

[5]LEEM S，SHIN BC，YANG E J，etal.Maca（Lepidium meyenii）for treatmentofmenopausalsymptoms：A systematic review[J]. M aturitas，2011，70（3）：227-233.

[6]CHOIE H，KANG J I，CHO JY，et al.Supplementation of standardized lipid-soluble extract from maca（Lepidium meyenii）increases sw imm ing endurance capacity in rats[J].Journal of Functional Foods，2012，4（2）：568-573.

[7]LEE K J，DABROWSKIK，RINCHARD J，et al.Supplementation ofmaca（Lepidium meyenii）tubermeal in diets improves grow th rate and survivalof rainbow troutOncorhynchusmykiss（Walbaum）alevins and juveniles[J].Aquaculture Research，2004，35（3）：215-223.

[8]CUIB，ZHENG B L，HE K，etal.Im idazole alkaloids from Lepidium meyenii[J].Journal of Natural Products，2003，66（8）：1101-1103.

[9]JIANG Yulong.Ultrasonic-circulating extraction technology and its development and application[J].China High-tech Enterprise，2012（2）：100-100.（in Chinese）

[10]OUYANG Jie，ZHAO Bing，WANG Xiaodong，et al.Circulating extraction of polysaccharides and betaine from Cistanche deserticola enhancedw ith ultrasonicwave[J].The Chinese Journal of Process Engineering，2003，3（3）：227-230.（in Chinese）

[11]HUANG Yun，CUI Lijian，DOU Yuhong，et al.Ultrasonic and circulated extraction of total isoflavones from semen sojae praeparatum[J].Fine Chem icals，2008，25（3）：231-233.（in Chinese）

[12]ZHAOQ S，KENNEDY JF，WANGX，etal.Optimization of ultrasonic circulating extraction of polysaccharides from Asparagus officinalis using response surfacemethodology[J].International Journal of BiologicalM acromolecules，2011，49（2）：181-187.

[13]WANG Jingyu，CHENG Xiaobo，LIU Lijuan，et al.Study on ultrasonic and circulated extraction of xanthophyll from marigold flower（Tagetes erecta L）[J].Food Science，2008，29（1）：124-128.（in Chinese）

[14]HUANG Shum ing，YANG Xinlin，ZHANG Ziqiang，etal.Study on ultrasonic circulation technique to extraction of triterpenoids from Ganoderma lucidum[J].Chinese Traditional and Herbal Drugs，2004，35（5）：508-510.（in Chinese）

[15]VELJKOVIC V B，M ILENOVIC D M.Extraction of resinoids from St.John'swort（Hypericumperforatum L）：II.Modeling of extraction kinetics[J].Hem ijska Industrija，2002，56（2）：60-67.

[16]VINATORU M，TOMA M，RADU O，etal.The use of ultrasound for the extraction of bioactive principles from plantmaterials [J].Ultrasonics Sonochem istry，1997，4（2）：135-139.

[17]YANG Yu，BAIJingwen，YU Zhigang.Progress in ultrasound-assisted extraction in natural product[J].Food＆M achinery，2011，27（1）：170-174.（in Chinese）

[18]NIU Chunling，WU Shengju，SHEN Zhuangzhi，et al.Kinetics of ultrasonic assisted extraction of saponin from Dioscorea zingiberensisC.H.W right[J].Chinese Journal of Bioprocess Engineering，2009，7（4）：20-23.（in Chinese）

[19]ZHANG Bin，XU Liyong.Research and application advance of ultrasound extraction[J].Journal of Zhejiang University of Technology，2008，36（5）：558-561.（in Chinese）

[20]GOULA A M.Ultrasound-assisted extraction of pomegranate seed oil-Kinetic modeling[J].Journal of Food Engineering，2013，117（4）：492-498.

[21]CEA M，SEAMAN JC，JARA A，et al.Kinetic and thermodynam ic study of chlorophenol sorption in an allophanic soil[J]. Chemosphere，2010，78（2）：86-91.

[22]LEIGHTON TG.What isultrasound?[J].Progress in Biophysics&M olecular Biology，2007，93（93）：3-83.

[23]PAN J，XIA X X，LIANG J.Analysis of pesticidemulti-residues in leafy vegetables by ultrasonic solvent extraction and liquid chromatography-tandem massspectrometry[J].Ultrasonics Sonochem istry，2008，15（1）：25-32.

Kinetic and Thermodynam ic Analysis for the Ultrasonic-Circulating Extraction of A lkaloids from Lepidium meyenii W alp.（M aca）

WANGWei1， JIA Qingdong2， MAO Riwen3， ZHANG Xichen4， BAIYanpeng2，ZHANG Shengyang2， ZOU Ye1， LIQian1， ZHAO Ting2， YANG Liuqing*2
（1.School of Food and Biological Engineering，Jiangsu University，Zhenjiang 212013，China；2.School of Chem istry and Chem ical Engineering，Jiangsu University，Zhenjiang 212013，China；3.Nucell Biotechnology Lim ited Company，Zhenjiang 212009，China；4.School of Pharmacy，Jiangsu University，Zhenjiang 212013，China）

This study investigated kinetics and thermodynam ics for the ultrasonic-circulating extraction of Lepidium meyenii Walp.（maca）alkaloids.Theextractionwascarried outw ith different temperatures or acoustic energy densities.Two site model was applied to simulate the extraction kinetics and Van't Hoff equation was used to calculate thermodynam ic parameters.Results showed that two sitemodel gave satisfactory data fit.Alkaloid yield and rate constantswere enhanced w ith increased temperature or acoustic energy density.The activation energy values were 16.41 kJ/mol and 17.52 kJ/mol for washing and diffusion stages，respectively.The alkaloid extraction was endotherm ic，irreversible and spontaneous.In addition，compared w ith maceration，ultrasonic-circulating extraction resulted in significantly higher yieldsof alkaloidsat20℃and 50℃（p＜0.01）. Therefore，ultrasonic-circulating extraction isan effective technology to extractmacaalkaloids.

maca，alkaloids，ultrasonic-circulating extraction，kinetics，thermodynam ics

S 661.601

A

1673—1689（2017）05—0512—07

2015-07-14

鎮(zhèn)江市科技計劃項目（GY2012002）；江蘇省研究生創(chuàng)新計劃項目（KYLX1073）。

*通信作者：仰榴青（1965—），女，江蘇丹陽人，工學(xué)博士，教授，博士研究生導(dǎo)師，從事天然產(chǎn)物化學(xué)研究。E-mail：yangliuqing@ujs.edu.cn

王未，賈清東，毛日文，等.循環(huán)超聲提取瑪咖生物堿動力學(xué)及熱力學(xué)研究[J].食品與生物技術(shù)學(xué)報，2017，36（05）：512-518.