微波法提取藠頭總黃酮和穩定性研究

黃洪波，喻超文，王文軒，羅 洋，王 健，肖圣雄，劉文奇，鄧 斌

(湘南學院化學與生命科學系，湖南郴州 423043)

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微波法提取藠頭總黃酮和穩定性研究

黃洪波，喻超文，王文軒，羅 洋，王 健，肖圣雄，劉文奇，鄧 斌*

(湘南學院化學與生命科學系，湖南郴州 423043)

[目的]研究藠頭中總黃酮的微波輔助提取方法。[方法]通過單因素試驗和正交試驗，探討影響微波輔助提取藠頭中總黃酮的優化工藝條件，還研究NaCl、KCl、MgCl2、Na2SO3溶液對總黃酮提取液穩定性的影響。[結果]藠頭中總黃酮的最佳提取工藝條件為乙醇體積分數70%、料液比1∶70(g/ml)、微波作用時間15 min、微波功率350 W、提取溫度65 ℃，K+、Mg2+和還原劑Na2SO3對總黃酮提取液穩定性的影響相對較大。[結論]運用微波輔助提取法從藠頭中提取總黃酮可以加快提取速度、提高提取效率，該方法簡單、穩定、可靠、可重復，是提取藠頭中總黃酮的有效途徑，該研究可為藠頭中總黃酮的進一步開發利用奠定試驗基礎。

藠頭；總黃酮；微波提取；正交試驗；穩定性

藠頭是多年生宿根草本植物，屬于百合科蔥屬植物，主要生長在我國長江以南地帶。藠頭成熟后個體肥大，潔白晶瑩，香味特殊，含有人體所需的多種營養物質[1]，食用藠頭可以起到增強食欲、開胃、醒酒、解除油膩的作用[2]。此外還含有豐富的膳食纖維和黃酮類化合物[3]，動物和臨床試驗表明，黃酮類化合物具有抗氧化、降血脂、降膽固醇、抗炎癥和增強免疫功能等藥理作用[4]，若能將藠頭這種價廉、可再生的資源作為提取藥物與食品用天然抗氧化劑和防腐劑的原料，必定具有十分廣闊的市場應用前景。

鑒于黃酮類化合物的藥食兩用以及提升藠頭的附加價值，藠頭的研究勢在必行，目前國內外學者主要研究了藠頭的揮發性成分、皂苷化合物和含氮化合物[5]，對于藠頭中總黃酮含量的提取條件和穩定性研究還未見報道，而采用微波輔助提取天然植物中的總黃酮，具有快速、高效、環保、節能等特點，該試驗探究了藠頭中總黃酮的微波輔助提取優化條件及其穩定性。

1 材料與方法

1.1 主要儀器 MH-200A 電腦微波固液相合成/萃取儀(北京祥鵠科技發展有限公司)；723B可見分光光度計(上海濟成分析儀器有限公司)；DF110型電子分析天平(中國輕工業機器總公司常熟衡天)等。

1.2 試材 藠頭粉，郴州本地藠頭，80 ℃烘箱內烘干24 h后粉碎放入干燥器內備用；無水乙醇、亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉、NaCl、KCl、MgCl2、Na2SO3等為分析純。

1.3 方法

1.3.1 標準曲線的測定。準確稱取0.02 g蘆丁標準試劑，用體積分數60%的乙醇溶解，再用體積分數60%的乙醇定容至100 ml容量瓶中，搖勻，制成質量濃度為0.2 mg/ml的標準溶液[6]。分別取上述蘆丁標準溶液0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0、12.0、14.0、16.0、18.0、20.0 ml于11個50 ml容量瓶中，用體積分數60%乙醇補充至25 ml，加入質量分數為5%亞硝酸鈉1.4 ml，搖勻。放置5 min后，加入質量分數為10%硝酸鋁1.4 ml，6 min后再加入1 mol/L氫氧化鈉10 ml，搖勻。最后，用體積分數60%乙醇稀釋至刻度，10 min后測量吸光度，記錄最大吸光度，得標準曲線如圖1所示，其回歸方程為y=0.010 25x+0.014 35。

1.3.2 總黃酮的提取及提取率的測定。稱取0.5 g藠頭粉于燒杯中，加入不同體積分數的乙醇溶液，在一定功率下微波提取一段時間，過濾，定容至50 ml，然后按照“1.3.1”方法顯色，進行全波長掃描，得出最大吸光度在502 nm處，因此選取502 nm作為測量波長。測定各樣品的吸光度，計算總黃酮的提取率。

1.3.3 微波輔助提取藠頭中總黃酮的單因素試驗。

1.3.3.1 料液比對總黃酮提取率的影響。在微波爐功率為500 W、乙醇體積分數為60%、微波作用時間為15 min的條件下，探討1∶60、1∶70、1∶80、1∶90、1∶100(g/ml)不同料液比對藠頭中總黃酮提取率的影響。

1.3.3.2 微波作用時間對總黃酮提取率的影響。在微波爐功率為500 W、乙醇體積分數為60%、料液比為1∶70(g/ml)的條件下，探討不同微波作用時間(5、10、15、20、25 min)對藠頭中總黃酮提取率的影響。

1.3.3.3 提取溫度對總黃酮提取率的影響。在微波功率500 W、乙醇體積分數為60%、微波作用時間為10 min、料液比為1∶70(g/ml)的條件下，探討不同的微波提取溫度(45、55、60、65、75 ℃)對藠頭中總黃酮提取率的影響。

1.3.3.4 微波功率對總黃酮提取率的影響。在微波爐溫度60 ℃、作用時間為10 min、乙醇體積為60%、料液比為1∶70(g/ml)的條件下，研究350、400、450、500、550 W不同微波功率對藠頭中總黃酮提取率的影響。

1.3.3.5 乙醇體積分數對總黃酮提取率的影響。在微波爐功率為350 W、料液比為1∶70(g/ml)、微波作用時間為10 min的條件下，探討不同乙醇體積分數(40%、50%、60%、70%、80%)對藠頭中總黃酮提取率的影響。

1.3.4 微波輔助提取藠頭中總黃酮的正交試驗。根據單因素試驗結果，選擇料液比、提取時間、提取溫度、乙醇體積分數4因素3水平，采用L9(34)正交表(表1)進行正交試驗，以進一步研究各因素對微波輔助提取藠頭中總黃酮的影響。

表1 微波提取藠頭中總黃酮量的正交試驗設計

1.3.5 不同離子對藠頭中總黃酮提取液穩定性的影響。采用最佳工藝提取藠頭中的總黃酮，分別向提取液中加入不同離子，探究不同離子對總黃酮提取液穩定性的影響。

1.3.5.1 還原劑Na2SO3的影響。配制2.5 g/L的Na2SO3溶液，取6個試管分別加入Na2SO3溶液0、0.4、0.8、1.2、1.6、2.0 ml，用水稀釋至5 ml，然后加入5 ml提取液，再通過亞硝酸鈉-硝酸鋁-氫氧化鈉顯色，10 min后測量吸光度，探討吸光度與Na2SO3用量的關系。

1.3.5.2 金屬離子K+、Mg2+、Na+的影響。分別配制2.5 g/L的KCl、MgCl2、NaCl溶液，分別取18個試管分別加入上述金屬離子溶液0、0.05、0.10、0.20、0.30、0.40 ml，用水稀釋至5 ml，然后加入5 ml提取液，再通過亞硝酸鈉-硝酸鋁-氫氧化鈉顯色，10 min后測量吸光度，記錄最大吸光度和波數。

2 結果與分析

2.1 微波輔助提取藠頭中總黃酮的單因素試驗

2.1.1 料液比對總黃酮提取率的影響。由圖2可知，總黃酮提取率在料液比為1∶70、1∶80(g/ml)時較高，可能是料液比處于這一范圍段時，微波破碎藠頭細胞完全，總黃酮較溶出[7]，所以提取率較高，因此合適的料液比可選擇在1∶70(g/ml)左右。

2.1.2 微波作用時間對總黃酮提取率的影響。由圖3可知，微波加熱至10 min時可達到較為理想的總黃酮提取率，這是因為在一定時間內，隨著微波時間的延長，細胞破壞程度上升，黃酮類物質溶出增多，總黃酮提取率隨之升高。但微波時間過長，會導致細胞內其他一些雜質的浸出，黃酮類化合物和雜質不容易分離，同時也浪費能源，故試驗時選擇微波作用時間在10 min左右為好。

2.1.3 提取溫度對總黃酮提取率的影響。從圖4可看出，在微波提取溫度60 ℃時，吸光度最高。在60 ℃之前，隨溫度升高，提取效果越好，但溫度過高時，總黃酮提取率反而會下降。原因是在高溫下黃酮類化合物易被破壞，雜質的溶出量增加，導致提取率下降。

2.1.4 微波功率對總黃酮提取率的影響。由圖5可知，在350 W時總黃酮的提取率最高，隨著功率的增加，黃酮類化合物結構被氧化破壞，提取率隨之降低，當功率為550 W時，許多的脂溶性物質被提取出來，引起吸光度的突增，故控制微波功率為350 W為佳。

2.1.5 乙醇體積分數對總黃酮提取率的影響。從不同乙醇體積分數對藠頭中總黃酮提取率的影響(圖6)可以看出，隨著乙醇濃度的增加，總黃酮提取率隨著增大，當乙醇濃度達70%時，黃酮類化合物的溶解最多，提取率最高；之后進一步提高乙醇濃度，因體系溫度下降而不再利于總黃酮的提取，故乙醇體積分數選擇在70%為好。

2.2 微波輔助提取藠頭中總黃酮的正交試驗 從表2可知，各因素對藠頭中總黃酮提取率的影響順序是乙醇體積分數 >微波作用時間 >料液比>提取溫度，微波輔助提取藠頭中總黃酮的最佳工藝條件是料液比1∶70(g/ml)、微波作用時間15 min、提取溫度65 ℃、乙醇體積分數為70%，在此條件下，總黃酮的提取率為6.02%。

2.3 不同離子對總黃酮提取液穩定性的影響

2.3.1 還原劑Na2SO3的影響。從吸光度與Na2SO3用量的關系(圖7)可知，Na2SO3對藠頭中總黃酮提取液的穩定性影響較為明顯，少量的Na2SO3對總黃酮提取液有增色效應，故吸光度較大。隨著Na2SO3量的增加，吸光度一直在下降，這是因為Na2SO3比黃酮類化合物更容易氧化，加入 Na2SO3對藠頭中總黃酮提取液有破壞作用，并隨濃度增加，破壞作用進一步增強。因此，藠頭中總黃酮在貯藏時應避免接觸亞硫酸鹽。

表2 微波提取藠頭中總黃酮的正交結果

2.3.2 金屬離子K+、Mg2+、Na+的影響。由圖8可知，加入金屬離子Mg2+和K+對藠頭中總黃酮提取液的穩定性影響較為明顯，隨著金屬離子的用量增加，其吸光度逐漸降低，其原因是黃酮化合物具有鄰二酚羥基，可以與金屬產生絡合導致吸光度變化。因此在總黃酮生產、貯存及使用過程中應避免與含Mg2+和K+離子的溶液接觸。隨著NaCl的加入，吸光度有所增大，但其吸光度波動范圍相對較小，其原因是加入NaCl使提取液中脂類化合物凝聚性增強，間接保護了黃酮類化合物，而NaCl的體積增加對凝聚性增強影響很小。

3 結論

(1)在單因素試驗基礎上，采用正交試驗確定的微波輔助提取藠頭中總黃酮最佳工藝條件是提取劑乙醇的體積分數為70%、料液比1∶70(g/ml)、微波作用時間15 min、微波功率350 W、提取溫度為65 ℃，在此條件下藠頭中總黃酮的提取率為6.02%。

(2)藠頭中總黃酮在還原劑、K+、Mg2+的環境下穩定性差，在NaCl的影響下脂類的凝聚性增強，可起到保護黃酮化合物的作用。

(3)微波輔助提取藠頭中總黃酮的方法具有提取時間短、提取率高、工藝簡單、環境友好等特點，值得進一步推廣應用。

[1] 呂莉萍，夏延斌.藠頭中的植物化合物對人體的保健作用[J].企業技術開發，2010，29(17)：74-75.

[2] 周幗萍，王亞林.藠頭——有待大力開發藥食兩用的資源[J].中國釀造，2006，164(11)：5-7.

[3] 蘇偉，趙利，袁美蘭，等.藠頭葉中水溶性膳食纖維提取工藝[J].食品科學，2010，31(24)：192-194.

[4] 毛莉娟，劉學文，冉旭.苦丁茶中黃酮的提取工藝[J].食品科技，2002(11)：18-19，24.

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Study on the Microwave-assisted Extraction of Total Flavonoids fromAlliumChinenseand Its Stability

HUANG Hong-bo, YU Chao-wen, WANG Wen-xuan,DENG Bin*et al

(Department of Chemistry and Life Science,Xiangnan University,Chenzhou,Hunan, 423000 China)

[Objective] The research aimed to study the microwave-assisted extraction method of tota1 flavonoids fromAlliumchinense. [Method] The optimum technological conditions of total flavonoids fromAlliumchinensewith microwave-assisted method were studied by single factor and orthogonal experiments.In addition, the stability of tota1 flavonoids extract were studied.[Result]The optimum conditions for extracting total flavonoids fromAlliumchinensewere found to be：70% ethanol,1∶70(g/ml) solid liquid ratio,10 min microwave action time, 350 W microwave power and 60 ℃ microwave temperature.And K+, Mg2+and reductant Na2SO3had a great impact on the stability of the total flavonoids extract in NaCl, KCl, MgCl2and Na2SO3solution.[Conclusion]The microwave-assisted extraction method could speed up the velocity of reaction and improve the extract efficiency. The method was simple, stable, reliable and repeatable. It was an ideal way to extract the total flavonoids ofAlliumchinense. Which laid the foundation for its further development.

Alliumchinense; Tota1 flavonoids;Orthogonal experiment;Stability

湖南省基礎化學大學生創新訓練中心項目(湘教通[2013]295號)。

黃洪波(1963- )，男，湖南郴州人，講師，從事天然活性成分的提取研究。*通訊作者，教授，博士，碩士生導師，從事綠色化學、天然產物化學、物理化學、納米材料等方面的教學與研究工作。

2015-04-17

S 567.2；O 624.42+1

A

0517-6611(2015)17-095-03