超聲波法提取塔羅科血橙皮黃酮類化合物工藝的優化

摘要：以塔羅科血橙（Citrus sinensis cv. Tarocco）皮為原料，采用超聲波法提取黃酮類化合物。在單因素試驗的基礎上進行正交試驗考察乙醇溶液體積分數、料液比、超聲波處理時間、提取溫度等因素對黃酮類化合物提取率的影響。結果表明，正交試驗各因素對血橙皮黃酮類化合物提取率的影響從大到小依次為料液比、提取溫度、乙醇溶液體積分數、超聲波處理時間。最佳提取條件為乙醇溶液體積分數50%、超聲波提取溫度50 ℃、超聲波處理時間40 min、料液比m橙皮粉∶V乙醇=1∶35 g/mL、超聲波功率400 W，此條件下黃酮類化合物的提取率可達1.021 3%。

關鍵詞：超聲波輔助提取；塔羅科血橙（Citrus sinensis cv. Tarocco）皮；黃酮類化合物

中圖分類號：R284.2；S666.4 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）17-4182-04

Optimization of Ultrasonic-Assisted Extraction Technology of Flavonoids from Tarocco Blood Orange Peel

LIU Rong1，ZHOU Zheng-yong1，LUO Nan-fang1，ZHUO Li1，2

（1.College of Chemistry and Chemical Engineering， Neijiang Normal University， Neijiang 641100， Sichuan，China；

2. Key Laboratory of Fruit Waste Treatment and Resource Recycling of Sichuan Provincial College，Neijiang 641100，Sichuan，China）

Abstract： Using Tarcocco blood orange（Citrus sinensis cv. Tarocco） peel as raw material， flavonoids were extracted by ultrasonic-assisted technology. Based on single factor tests， orthogonal experiment was conducted to explore the effects of ethanol volume fraction， material to solvent ratio， extraction time and extraction temperature on yield of flavonoids. The results showed that the rank of factors affecting extraction yield from high to low was material to solvent， extraction temperature， ethanol volume fraction， extraction time. The optimized extraction conditions were， material to solvent ratio， morangepeel powder∶Vethanol=1∶35 g/mL； extraction temperature， 50 ℃； volume fraction of ethanol， 50%； extraction time， 40 min； and ultrasound power， 400 W. The extraction yield of flavonoids was 1.021 3% under these conditions.

Key words：ultrasonic-assisted extraction； Tarocco blood orange（Citrus sinensis cv. Tarocco） peel； flavonoids

收稿日期：2012-11-13

基金項目：內江師范學院大學生科研項目（11NSD-179）；四川省教育廳青年基金項目（11ZB022）

作者簡介：劉 蓉（1990-），女，四川廣元人，在讀本科生，（電子信箱）lr583061521@163.com；通訊作者，卓 莉（1979-），女，講師，碩士，

主要從事天然產物的研究與開發工作，（電話）13438653379（電子信箱）zhuoli99@126.com。

塔羅科血橙（Citrus sinensis cv. Tarocco）原產于意大利，富含多種維生素、β-胡蘿卜素、花青素苷以及黃酮類化合物等[1，2]。黃酮類化合物是一類重要的植物次級代謝產物，廣泛分布于植物界尤其是被子植物中[3，4]，具有深淺不等的黃色[5]，主要包括黃酮（Flavone）、黃酮醇（Flavonol）、異黃酮（Isoflavone）、黃烷酮（Flavanone）、雙苯吡酮（Xanthone）、喳耳酮（Chalcone）、花色素（Anthocynidin）、色原酮（Chromarne）等[6，7]，具有抗氧化、預防心血管疾病、抗衰老、降血糖、增強機體免疫力等作用[8，9]。柑橘類果皮質量占果實的30%左右，是重要的生物質資源，目前大部分果皮被丟棄，既污染環境又造成極大的浪費。從柑橘類果皮中提取黃酮類化合物，既有利于資源的再生又可保護環境。

目前提取黃酮類化合物的方法有很多，如水浸提取法、索氏提取法、有機溶劑法等[10]。本研究采用超聲波輔助法從塔羅科血橙皮中提取黃酮類化合物，研究乙醇溶液體積分數、超聲波處理時間、提取溫度、料液比及超聲波功率對黃酮類化合物提取率的影響。在單因素試驗的基礎上采用正交試驗優化黃酮類化合物的提取條件，為柑橘類果皮的有效利用及黃酮類化合物的開發提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料 塔羅科血橙購自四川省內江市資中縣，洗凈后人工取皮，在50 ℃下烘干至恒重，研成粉末后置于干燥器中備用。

1.1.2 試劑 無水乙醇、亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉均為分析純，蘆丁標準品購自國藥集團化學試劑有限公司。

1.1.3 儀器 AE240型電子分析天平（梅特勒-托利多），722N型可見分光光度計（上海菁華科技儀器有限公司），DFT-100型中藥粉碎機（溫嶺市大德中藥機械有限公司），TD-5型離心機（四川蜀科儀器有限公司），KQ-400KDB型高功率數控超聲波清洗器（昆山舒美超聲儀器有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 蘆丁標準曲線的繪制 準確稱取干燥至恒重的蘆丁標準品30 mg，用30%（體積分數，下同）的乙醇溶液溶解并定容至100 mL，搖勻得濃度為0.300 mg/mL的蘆丁標準溶液。分別移取上述蘆丁標準溶液0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00、6.00 mL于7支50 mL比色管中。各加入50 mg/mL的亞硝酸鈉溶液1.00 mL，搖勻，靜置6 min，加100 mg/mL的硝酸鋁溶液1.00 mL，搖勻，靜置6 min，加40 mg/mL的氫氧化鈉溶液6.00 mL，用30%的乙醇溶液定容至刻度，搖勻，靜置15 min后在510 nm波長[11]處測定吸光度。以吸光度A為縱坐標、蘆丁標準溶液濃度C（μg/mL）為橫坐標繪制標準曲線（圖1），得蘆丁濃度對吸光度的回歸方程為A=0.020 7C-0.012 5，相關系數r=0.999 7，在試驗測定范圍內線性關系良好。

1.2.2 單因素試驗優化血橙皮中黃酮類化合物的提取工藝 以乙醇溶液為提取劑，采用超聲波法提取血橙皮粉末中的黃酮類化合物，設計單因素試驗分別考察乙醇溶液體積分數、料液比、超聲波處理時間、提取溫度和超聲波功率對黃酮類化合物提取率的影響。①乙醇溶液體積分數。準確稱取1.000 g血橙皮粉末5份，分別加入體積分數30%、40%、50%、60%、70%的乙醇溶液30 mL，在超聲波功率400 W、提取溫度60 ℃的條件下提取40 min。②料液比。準確稱取1.000 g血橙皮粉末5份，分別按1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶35（m橙皮粉∶V乙醇，g/mL，下同）的料液比加入體積分數60%的乙醇溶液，在提取溫度60 ℃、超聲波功率400 W的條件下提取40 min。③超聲波處理時間。準確稱取1.000 g血橙皮粉末5份，加入體積分數60%的乙醇溶液30 mL，在提取溫度60 ℃、超聲波功率400 W的條件下分別提取10、20、30、40、50 min。④提取溫度。準確稱取1.000 g血橙皮粉末5份，加入體積分數60%的乙醇溶液30 mL，在超聲波功率400 W，提取溫度分別為20、30、40、50、60 ℃的條件下提取40 min。⑤超聲波功率。準確稱取1.000 g血橙皮粉末5份，加入體積分數60%的乙醇溶液30 mL，在提取溫度60 ℃，超聲波功率分別為240、280、320、360、400 W的條件下提取40 min。

黃酮類化合物的提取率=提取得到的黃酮類化合物的質量/樣品質量×100%

1.2.3 正交試驗 根據單因素試驗結果，設計L9（34）正交試驗考察乙醇溶液體積分數、提取溫度、料液比和超聲波處理時間4個因素對血橙皮中黃酮類化合物提取率的影響，優化提取工藝。正交試驗因素與水平見表1。

2 結果與分析

2.1 單因素提取試驗結果

2.1.1 乙醇溶液體積分數對血橙皮黃酮類化合物提取率的影響 以不同體積分數的乙醇溶液作提取劑，所得血橙皮黃酮類化合物提取率見圖2。由圖2可知，乙醇溶液體積分數較低時黃酮類化合物提取率變化不大，總體偏低，乙醇溶液體積分數由50%升高到60%，提取率有較大幅度的升高，之后又隨著乙醇溶液體積分數的升高而下降。血橙皮中的黃酮類化合物屬于極性化合物，體積分數60%的乙醇溶液極性與之相當，有利于黃酮類化合物的溶出，當乙醇溶液體積分數超過60%時，提取出的雜質偏多，從而影響了黃酮類化合物的提取率。

2.1.2 料液比對血橙皮黃酮類化合物提取率的影響 分別按1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶35的料液比加入體積分數60%的乙醇溶液作提取劑，所得血橙皮黃酮類化合物的提取率如圖3所示。由圖3可知，黃酮類化合物的提取率隨著料液比的減小先升高，料液比為1∶30時提取率最高，之后隨著料液比的減小而降低。提取劑用量的增加有利于黃酮類化合物的溶出，但提取劑用量過高可能會導致提取出的雜質增加，從而使黃酮類化合物的提取率下降。

2.1.3 超聲波處理時間對血橙皮黃酮類化合物提取率的影響 不同超聲波處理時間對血橙皮黃酮類化合物提取率的影響如圖4所示。由圖4可知，超聲波處理時間由10 min延長到30 min，黃酮類化合物提取率迅速升高，而后隨超聲波處理時間的延長黃酮類化合物的提取率逐漸下降。這是因為處理時間較短時細胞內外溶質的濃度差比較大，黃酮類化合物在超聲波的作用下迅速從細胞中溶出，但隨著超聲波時間的延長，由于超聲波產生的大量熱和空化效應，可能對黃酮類化合物的結構有所破壞，從而導致其提取率下降。

2.1.4 提取溫度對血橙皮黃酮類化合物提取率的影響 不同提取溫度對血橙皮黃酮類化合物提取率的影響如圖5所示。從圖5可以看出，提取溫度對血橙皮黃酮類化合物提取率的影響較大，提取溫度由20 ℃升高到30 ℃，提取率迅速升高；由30 ℃升高到50 ℃，提取率隨提取溫度升高的趨勢變緩；提取溫度高于50 ℃時，提取率隨提取溫度的升高略有下降。提取溫度升高能加快體系中分子的運動速度，有利于黃酮類化合物向溶劑中擴散，但溫度過高時提取出的黃酮類化合物可能由于熱不穩定性而被破壞，從而使提取率降低。

2.1.5 超聲波功率的影響 超聲波功率不同，所得血橙皮黃酮類化合物的提取率如圖6所示。由圖6可知，在試驗范圍內黃酮類化合物提取率隨著超聲波功率的增大而升高，其中超聲波功率由240 W升高到320 W，黃酮類化合物提取率升高幅度較大，由320 W升高到400 W，黃酮類化合物提取率升高幅度較小。為提高提取效率，并結合儀器條件，后續試驗采用400 W的超聲波功率提取血橙皮中的黃酮類化合物。

2.2 正交試驗結果

正交試驗結果見表2。從表2可以看出，各因素對血橙皮黃酮類化合物提取率的影響從大到小依次為料液比、提取溫度、乙醇溶液體積分數、超聲波處理時間。最佳提取條件組合為A1B2C2D2，即乙醇溶液體積分數50%、超聲波提取溫度50 ℃、超聲波處理時間40 min、料液比1∶35，此條件下黃酮類化合物的提取率可達1.021 3%，高于正交試驗其他組合的結果。

3 小結與討論

以塔羅科血橙皮為原料，采用超聲波法提取其中的黃酮類化合物，設計單因素試驗和正交試驗考察了乙醇溶液體積分數、超聲波處理時間、提取溫度、料液比及超聲波功率等因素對黃酮類化合物提取率的影響，優化提取工藝。結果表明，優化的提取條件為體積分數50%的乙醇溶液作提取劑、提取溫度50 ℃、超聲波處理時間40 min、料液比1∶35、超聲波功率400 W，此時黃酮類化合物的提取率可達1.021 3%。

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（責任編輯 向 闈）