微波輔助離子液體提取酸棗仁中黃酮的研究

李敏 王秀玲 王力川 王僧虎 馮敏 李娟娟

摘要 [目的] 研究離子液體和微波輔助提取技術相結合提取酸棗仁中黃酮類化合物。[方法]以[Bmim]Br、[Bmim]BF4、[Hmim]Br、[Hmim]BF4離子液為提取溶劑，微波輔助提取酸棗仁中的黃酮。用單因素變化法，依次改變提取劑種類、提取劑濃度、微波時間和液固比，根據提取的黃酮含量確定最佳提取條件。[結果]試驗得到的最佳提取條件為：以[Hmim]Br 溶液為提取劑，離子液體濃度V[Hmim]Br/V乙醇為1∶6；提取時間15 min；液固比60∶1 ml/g。在此條件下，測定不同產地酸棗仁中的黃酮效果較好。[結論]與其他傳統提取方法相比，微波提取技術和離子液體相結合的方法，在獲得較高的提取率的同時，大大縮短了提取時間，節約資源，具有良好的應用前景。

關鍵詞 離子液體；微波輔助提取；酸棗仁；黃酮

中圖分類號 S609.9 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）27-225-03

Study on Extracting Flavonoids from Spine Date Seed in Ionic Liquid with Microwave-assisted

LI Min， WANG Xiu-ling， WANG Li-chuan et al （College of Chemical Engineering and Biotechnology，Xingtai College， Xingtai， Hebei 054001）

Abstract [Objective] To study the method of combining microwave extraction technology with ionic liquid to extract flavonoids from spine date seed. [Method] Using [Bmim]Br， [Bmim]BF4， [Hmim]Br， [Hmim]BF4 as extraction agent， extracting flavonoids of spine date seed with microwave-assisted. Changing the kinds of ionic liquids and concentrations of extractant， microwave time and liquid-solid ratio successively by single factors of method， the optimum conditions were determined according to the content. [Result] The optimum extraction conditions for testing were as follows： extractant is [Hmim]Br， concentration of ionic liquids， V[Hmim]Br/VEthanol is 1∶6， extraction time is 15 min， liquid-solid ratio is 60∶1 ml/g. Under these conditions， determining flavonoids of spine date seed in different areas is good. [Conclusion] Compared with other traditional methods， the method of combining microwave extraction technology with ionic liquid， in higher extraction rates at the same time， can greatly shorten the time， save resources and show good application prospects.

Key words Ionic liquid； Microwave-assisted extraction； Spine date seed； Flavones

酸棗仁為鼠李科植物酸棗[Zizyphus jujuba Mill var.spinosa（Bunge.） HuexH.F.Chou.]的干燥成熟種子[1]，有養肝、安神、寧心、斂汗的效果，對驚悸多夢、虛煩不眠、體虛多汗、津傷口渴等病癥有很好的醫療效果。酸棗仁主要成分有：黃酮類化合物、脂肪油、皂苷、蛋白質等，其中黃酮類化合物為主要有效成分[2-5]。黃酮類化合物是一種在自然界中廣泛存在的多酚類植物次級代謝產物，可以抑制細胞的凋亡以及有效清除人體內的自由基，所以常用于治療心血管疾病[6]。提取酸棗仁中黃酮類化合物的傳統方法有很多：超聲波輔助提取法、微波輔助提取法、溶劑提取法等。常用提取劑為有機溶劑，會造成環境污染；雖然超聲波和微波輔助提取法優于溶劑提取的速度，但提取率仍然不高。萬輝等用[Omim]BF4離子液體提取酚類化合物的研究[7]，都表明這種方法既快速高效又對環境無污染；與有機溶劑不同，離子液體是由陰離子和陽離子構成的一類結構復雜的極性溶劑[8-9]。

筆者采用的是離子液體和微波輔助提取技術相結合的方法，提取酸棗仁中黃酮類化合物。利用無揮發性的離子液體及其液程寬、溶解強并可設計調節的特性[10-11] 與微波提取技術的提取速率快、提取率高、安全無污染等特性相結合，研究從酸棗仁中提取黃酮類化合物的新方法。

1 材料與方法

1.1 材料 供試原料：酸棗仁，產地分別為邢臺、山東、東南亞。主要儀器：FA2004電子天平，上海天平儀器技術有限公司；XH-100B型祥鵠電腦微波合成/提取儀，北京祥鵠科技發展有限公司；TD4-臺式離心機，湖南儀器儀表總廠離心機廠；LC-20AT高效液相色譜儀（HPLC），日本島津。

主要試劑：無水乙醇、磷酸，分析純；甲醇，色譜純；槲皮素標準品（≥98%）；[Bmim]Br、[Bmim]BF4、[Hmim]Br、[Hmim]BF4離子液體，均為實驗室合成，經檢測含量在98% 以上。

1.2 檢測條件

HPLC色譜條件為：采用WondaSilTM-C18柱（4.6 mm×250.0 mm，5.0 μm），流動相A和流動相B梯度洗脫，A為0.1% 磷酸溶液，B為甲醇；梯度洗脫程序：0～5.5 min，45%～64% B；5.5～14.0 min，64% B；14.0～18.0 min，64%～45% B。流速：1.0 ml/ min；進樣量：20 μl；檢測波長：257 nm；柱溫：34 ℃。

標準曲線：準確稱取槲皮素標準品0.1 g，用少量離子液體溶解，轉入100 ml容量瓶中稀釋定容，搖勻，得到濃度為1 mg/ml槲皮素標準溶液。再稀釋成 0.002 5、0.050 0、0.010 0、0.020 0、0.030 0 mg/ml 槲皮素標準溶液，采用HPLC法測定峰面積。以峰面積為縱坐標，槲皮素濃度為橫坐標制作標準曲線。結果顯示，槲皮素在2.500～30.000 μg/ml的范圍內呈良好的線性關系，回歸方程為：y=5×107x+29 001，R2=0.995 2，式中x為質量濃度（mg/ml），y為峰面積。

1.3 黃酮的提取方法

把干燥的酸棗仁粉碎研磨，脫脂，在干燥箱內烘干，過60目篩（0.25 mm），在干燥的條件下保存備用。準確稱取 0.5 g 干燥的酸棗仁粉末，倒入100 ml三頸燒瓶中，加 15 ml V[Hmim]Br/V乙醇 為1∶6的[Hmim]Br溶液，放入微波提取儀，在功率400 W，溫度70 ℃條件下提取。

用乙醇提取：精確稱取0.5 g干燥的酸棗仁粉末，放入100 ml三頸燒瓶中，加15 ml無水乙醇，在其他的提取條件和離子液體微波輔助提取相同的情況下，提取黃酮。

黃酮提取率（%）=一次提取黃酮的量（mg）酸棗仁樣品的量（mg）×100%

2 結果與分析

2.1 離子液體的合成

采用兩步法合成離子液體，先用1-甲基咪唑與鹵代烷反應合成中間體溴鹽（溴化1-烷基-3-甲基咪唑，烷基=正丁基、正己基，分別簡記為 [Bmim]Br、[Hmim]Br），第二步再將溴離子置換為目標產物的陰離子，合成系列離子液1-烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽（烷基=正丁基、正己基，分別簡記為 [Bmim]BF4、[Hmim]BF4）[13-16]。

2.2 離子液體種類的選擇

以V[Hmim]Br/V乙醇 為1∶6的[Bmim]Br、[Bmim]BF4、[Hmim]Br、[Hmim]BF4離子液體為提取劑，其他條件：液固比30∶1 ml/g，功率400 W，溫度70 ℃，微波輻射5 min。不同離子液體對酸棗仁中黃酮的提取率的影響如圖 1 所示。

試驗數據表明，4種離子液中[Hmim]Br對黃酮的提取率最大，離子液體的陽離子結構相同時，陰離子對黃酮提取率影響的大小是Br->BF4-。陰離子結構相同，陽離子結構對黃酮提取率的影響更大，受陽離子影響的大小關系是[Hmim]+>[Bmim]+，這是由于[Hmim]+ 的碳鏈較[Bmim]+長，碳鏈越長非極性越強，從而有利于黃酮的提取率。

圖1 離子液種類對黃酮提取率的影響

2.3 離子液體濃度的選擇

分別以體積比V[Hmim]Br/V乙醇 為1∶3、1∶6、1∶9、1∶15 的[Hmim]Br離子液溶液為提取劑，在條件為液固比30∶1 ml/g，微波功率400 W，溫度70 ℃下提取時間5 min，結果如圖2所示。由圖2可見，離子液濃度V[Hmim]Br/V乙醇從1∶15增到1∶6時，離子液體對黃酮的提取率明顯增大，當離子液濃度V[Hmim]Br/V乙醇從1∶6增加到1∶3時，提取率開始下降。原因是隨著濃度V[Hmim]Br/V乙醇的逐漸增加，離子液體對微波的吸收和轉換能力逐漸增強，酸棗仁中黃酮類化合物與離子液體間的相互作用增強，從而，加快了酸棗仁中黃酮類化合物的提取與溶解，因此，使黃酮的提取率大大提高。當離子液濃度繼續增大時，離子液黏度較大，擴散能力差，提取率明顯降低。因此，提取酸棗仁中黃酮的最佳離子液體濃度V[Hmim]Br/V乙醇為1∶6。

圖2 離子液體濃度對黃酮提取率的影響

2.4 提取時間的選擇

以液固比為30∶1 ml/g，濃度V[Hmim]Br/V乙醇為1∶6的離子液[Hmim]Br為提取溶劑，微波功率 400 W，溫度70 ℃的條件下分別微波輻射3、5、9、15、20 min，不同提取時間對黃酮提取率的影響如圖3所示。

從圖3可以得出，微波提取時間從3 min 增加到15 min 時，黃酮的提取率不斷增加，特別是9～15 min，提取率從0.013 6% 增加到了0.026 4%，提取率明顯增加。這是由于微波輻射時間低于15 min時，酸棗仁中的黃酮提取不完全，隨著輻射時間的不斷增加，提取率不斷升高。當提取時間為15 min時，提取率達到最大；微波輻射時間超過15 min時，酸棗仁中部分黃酮類化合物吸收能量過多，化學鍵被破壞，導致黃酮的提取率逐漸降低。所以，提取酸棗仁中黃酮的微波輔助提取的最佳輻射時間為15 min。

圖3 提取時間對黃酮提取率的影響

2.5 液固比的選擇

以體積比V[Hmim]Br/V乙醇為1∶6，液固比分別為20∶1、30∶1、50∶1、60∶1、70∶ 1 ml/g，微波功率400 W，溫度70 ℃ 的條件，微波輻射15 min，不同液固比對黃酮提取率的影響如圖4所示。由圖4可見，隨著液固比從20∶1 ml/g增加到60∶1 ml/g，黃酮的提取率不斷升高，尤其是液固比從50∶1 ml/g增加到60∶1 ml/g時，黃酮的提取率增長很明顯，液固比超過60∶1 ml/g以后，黃酮的提取率開始降低。這是因為隨著液固比的不斷增加，酸棗仁樣品與[Hmim]Br 離子液溶液的接觸越來越充分，黃酮類化合物在離子液中溶解越充分。所以，黃酮的提取率隨著液固比的增加而不斷提高。當液固比超過60∶1 ml/g時，由于增大的溶劑用量對微波能量的吸收增加，從而使植物細胞吸收微波能量的能力減少，細胞壁不能完全破裂，細胞中的黃酮不能很好地溶出，從而黃酮的萃取率降低。因此，提取酸棗仁中黃酮的提取劑最合適的液固比為60∶1 ml/g。

圖4 不同液固比對黃酮提取率的影響

2.6 離子液體于乙醇溶劑提取率比較

在相同條件：液固比60∶1 ml/g，微波功率400 W，溫度70 ℃下，分別用無水乙醇和濃度V[Hmim]Br/V乙醇為1∶6的離子液[Hmim]Br微波輻射15 min，2種提取劑對黃酮提取率的影響如圖5所示。由圖5可見，離子液體對酸棗仁中黃酮類化合物的提取率是0.019 8%，而無水乙醇對酸棗仁中黃酮類化合物的提取率僅

是0.007 1%。研究表明，離子液體對酸棗仁中黃酮類化合

圖5 無水乙醇與離子液對黃酮提取率的影響

物的提取率遠遠高于無水乙醇。其原因是離子液體具有特

殊的結構，它的特殊性質可以使黃酮物質更好地從酸棗仁基

質中溶解出來。所以，選用離子液體作為提取劑更合適。

3 結論

該研究選用離子液微波輔助法探索提取酸棗仁中的黃酮類化合物的最佳條件，考察了離子液體種類、離子液體濃度、提取時間及液固比對黃酮類化合物提取率的影響。對試驗數據研究發現，咪唑類離子液微波提取酸棗仁中的黃酮類化合物的最合適的提取條件是：離子液種類[Hmim]Br、離子液濃度V[Hmim]Br/V乙醇=1∶6、微波輻射時間15 min、液固比60∶1 ml/g，在此條件下，與傳統溶劑乙醇相比較，離子液體表現出了良好的提取效果，為離子液體在酸棗仁有效成分的提取中提供了依據。

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