正交試驗優選柑橘皮中槲皮素的提取工藝

張雪輝，唐　蕊，王　婷（邢臺學院化學工程與生物技術學院，河北邢臺054000）

正交試驗優選柑橘皮中槲皮素的提取工藝

張雪輝，唐蕊，王婷
（邢臺學院化學工程與生物技術學院，河北邢臺054000）

摘要：采用水浴提取法優化柑橘皮中槲皮素提取的最佳條件，在單因素試驗的基礎上，采用正交試驗優化提取工藝，確定了提取槲皮素的最佳條件：料液比1∶50（g/mL），乙醇濃度80%，水浴溫度80℃，水浴時間3.5 h。在此條件下，柑橘皮中槲皮素的提取率為9.685%。

關鍵詞：槲皮素；柑橘皮；水浴提取法；正交試驗

槲皮素（Quercetin）是一種植源性黃酮類化合物，廣泛存在于水果、蔬菜和谷物等植物中，在天然產物中以單體和苷的形式大量存在。充足水果和蔬菜的攝入可能降低患癌癥的風險，槲皮素作為眾多可能作用源之一受到關注和研究。已有關于其對結節病、哮喘、肥胖與糖尿病的葡萄糖吸收的安全性和有效性的初步研究，也有學者聲稱槲皮素可降低高血壓患者的血壓，及可降低肥胖者的低密度脂蛋白膽固醇的水平，可見槲皮素具有非常廣泛的生理和藥理活性。它在抗炎、抗氧化、抗過敏、抗菌、抗病毒、抗癌等方面的潛在療效[1]，是近年來研究十分廣泛的課題。柑橘是世界上產量最大的水果，柑橘皮作為柑橘的主要副產物，占柑橘總量的20%～40%。通常柑橘皮作為果皮被丟棄，而且對其中所含的槲皮素研究甚少，因而對柑橘皮中槲皮素的提取、研究具有十分重要的意義。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

柑橘皮：市售柑橘，取果皮自然晾干；槲皮素標準品：中國食品藥品檢定研究所、無水乙醇、Al（NO3）3、NaNO2、NaOH均為分析純。

電熱鼓風干燥箱、高速萬能粉碎機、電子天平、數顯恒溫水浴鍋、UV-5200型紫外/可見分光光度計：上海元析儀器有限公司。

1.2方法

1.2.1樣品溶液的制備

柑橘皮→烘干→粉碎（過60目篩）→乙醇浸提→水浴→冷卻→取上清液→樣品溶液，備用[2-3]。

1.2.2提取條件的確定

鑒于料液比、水浴溫度、乙醇濃度、水浴時間對柑橘皮中槲皮素含量的測定均有一定的影響，提取條件的研究主要考慮以下4個因素：料液比、乙醇濃度、水浴溫度、水浴時間[4]。

1.2.3正交試驗確定最佳提取條件

通過L9（34）正交試驗確定最佳提取條件[5]，試驗水平如表1所示。

1.2.4柑橘皮中槲皮素含量的測定

1.2.4.1槲皮素標準曲線的繪制

稱取槲皮素標準品5.0 mg，加入30%的乙醇溶液至25 mL，配成200 μg/mL的標準品溶液備用。稱取2.5 g NaNO2，定容至50 mL，配成5%NaNO2溶液。稱取5 g Al（NO3）3，定容至50 mL，制成10%Al（NO3）3溶液。稱取2 g NaOH，定容至50 mL，配制成4%NaOH溶液（均用蒸餾水定容）。

表1　正交試驗因素水平表Table 1　The levels of orthogonal experiment

分別量取0、0.20、0.40、0.80、1.60、2.40、3.20、4.00 mL槲皮素標準品溶液置于50 mL的錐形瓶中。精確量取5%NaNO2溶液0.4mL，靜置6.0min；加入10%Al（NO3）3溶液0.40 mL，靜置6 min；再加入4%NaOH溶液2.0 mL，最后加入30%的乙醇溶液[6]，至溶液終體積為10 mL并搖勻，在375 nm處測定吸光值，并繪制標準曲線[7]。

1.2.4.2樣品的處理

稱取過篩后柑橘皮0.50 g，以一定料液比、一定濃度乙醇溶液溶解樣品，用塑料薄膜將錐形瓶口封緊后，將其在一定溫度的恒溫水浴鍋中水浴一定時間。待柑橘皮浸提液晾涼以后，用微量移液器移取0.8 mL上清液置于50 mL錐形瓶中，隨后的處理方法與1.2.4.1相同，同時設置1組空白對照。

1.2.4.3樣品液中槲皮素含量的測定

樣品的處理方法同1.2.4.2所述，通過標準曲線計算樣品液中槲皮素含量，由下式得出在不同處理條件下，柑橘皮中槲皮素得率（%，浸提所得槲皮素占柑橘皮粉總量的百分比）[8]。

2　結果與分析

2.1槲皮素標準曲線方程

以槲皮素標準品溶液的濃度為橫坐標，以所測紫外吸光值OD為縱坐標，繪制標準曲線，如圖1所示。

由Excel軟件可得槲皮素標準曲線回歸方程：y= 0.031 9x+0.001 4，R2=0.999 7。

2.2單因素對得率的影響

2.2.1料液比對得率的影響

以60%乙醇溶液為溶劑，采用1∶30、1∶40、1∶50、1∶60、1∶70、1∶80、1∶90（g/mL）的料液比溶解樣品，用塑料薄膜封緊瓶口后，置于50℃的恒溫水浴鍋中水浴2.0 h，研究不同料液比對槲皮素提取率的影響。通過計算得料液比對于槲皮素得率的影響，如下圖2所示。

圖1　槲皮素標準曲線Fig.1　Standard curve of Quercetin

圖2　料液比對得率的影響Fig.2　Effect of material ratio and solvent on the extraction efficiency

由圖2可知，隨著料液比的增大，槲皮素得率逐漸升高；料液比為1∶40（g/mL）時，槲皮素得率最高為3.863%；當料液比逐漸升高時，槲皮素得率減小，料液比在1∶50（g/mL）至1∶80（g/mL）之間，槲皮素得率基本持平，到1∶90（g/mL）時，得率明顯下降。可能是因為浸提液中雜質成分逐漸增多，對于浸提液中槲皮素的含量測定產生了一些影響，反而使得率減小。2.2.2水浴溫度對得率的影響

稱取樣品0.50 g，以60%乙醇溶液為溶劑，1∶40（g/mL）的料液比溶解樣品，用塑料薄膜封緊瓶口后，在30、40、50、60、70、80、90℃水浴條件下水浴2.0 h，研究不同料液比對槲皮素提取率的影響。通過計算得水浴溫度對于槲皮素得率的影響，結果如下圖3所示。

圖3　水浴溫度對得率的影響Fig.3　Effect of temperature on the extraction efficiency

隨著水浴溫度的逐漸升高，槲皮素得率逐漸升高；在70℃達到最高值3.565%；隨著溫度進一步升高，得率有所下降，但與60℃時的得率基本持平。

2.2.3乙醇濃度對得率的影響

稱取樣品0.50 g，采用30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%的乙醇溶液溶解樣品，以1∶40（g/mL）為料液比，用塑料薄膜封緊瓶口后，置于50℃的恒溫水浴鍋中水浴2.0 h，研究乙醇濃度對槲皮素提取率的影響。計算得乙醇濃度對于槲皮素得率的影響，如下圖4所示。

圖4　乙醇濃度對得率的影響Fig.4　Effect of concentration on the extraction efficiency

由圖4可知，隨著乙醇濃度增大，槲皮素得率逐漸升高；當乙醇濃度為70%時，槲皮素得率最高為2.539%；隨著乙醇濃度的增大，可能也是由于柑橘皮中其他物質的浸出，影響了樣品中槲皮素的測定，使得槲皮素的得率反而下降。

2.2.4水浴時間對得率的影響

稱取樣品0.50 g，以60%乙醇溶液為溶劑，以1∶40（g/mL）的料液比溶解樣品，用塑料薄膜封緊瓶口后，置于50℃的恒溫水浴鍋中分別水浴1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0h，研究水浴時間對槲皮素提取率的影響。計算得水浴時間對于槲皮素得率的影響，如圖5所示。

圖5　水浴時間對得率的影響Fig.5　Effect of time on the extraction efficiency

當水浴時間延長時，槲皮素得率逐漸升高；水浴時間為3.0 h時，槲皮素得率最高，達2.859%；水浴時間延長，可能是由時間過長，使得槲皮素不太穩定，從而使得得率反而降低。

2.3最佳提取工藝的確定

按設定試驗水平進行L9（34）正交試驗，結果如表2所示。影響柑橘皮中槲皮素提取率的因素主次順序為：D＞A＞B＞C，即水浴時間＞料液比＞水浴溫度＞乙醇濃度，其最優組合是A3B3C3D3。

經過驗證試驗，A3B3C3D3組合條件下槲皮素得率9.685%為最高，所以可驗證A3B3C3D3為最優組合，即柑橘皮中槲皮素的最佳提取條件為：料液比1∶50（g/mL），水浴溫度80℃，乙醇濃度80%，水浴時間3.5 h。

表2　正交試驗表結果Table 2　The results of orthogonal experiment

3　結論

采用水浴提取法，以乙醇作為溶劑，通過對乙醇濃度、料液比、提取時間、提取溫度進行單因素試驗，確定了正交試驗的各因素的3個水平，通過正交試驗，確定了提取槲皮素的最佳條件為：料液比1∶50（g/mL），水浴溫度80℃，乙醇濃度為80%，水浴時間3.5 h，此條件下提取率達到了9.685%。

目前各界對于槲皮素的藥理和生理活性等的研究正在逐年升溫，倘若能夠在柑橘皮這種常見的生活垃圾中，提取出槲皮素，對于各界的后續研究將有重大意義。本試驗方法較為簡單、重復性好，若將其應用到實踐中去，可使柑橘皮變廢為寶，并且能節省大量的工業原料成本。因實際生產中還有許多實際問題，需對工藝條件進一步細化和優化，使槲皮素得率更高、工藝更簡化，才能投入到生產中去。

參考文獻：

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DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.18.030

收稿日期：2014-05-29

作者簡介：張雪輝（1976—），男（漢），副教授，碩士，從事植物提取物和植物病害防治研究工作。

Optimization of the Extraction Technology of Quercetin from Citrus Peel by Orthogonal Experiment

ZHANG Xue-hui，TANG Rui，WANG Ting
（College of Chemical Engineering and Biotechnology，Xingtai University，Xingtai 054000，Hebei，China）

Abstract：Water bath extraction method was used to optimize the extraction conditions of quercetin from the citrus peel.Combining single factor test and Orthogonal experiment，the optimum extraction conditions were chosen as follows：solid（g）：liquid（mL）=1∶50，ethanol=80%，extracting temperature 80℃，extracting time 3.5 h.Under the optimize conditions，the extraction efficiency of quercetin was 9.685%.

Key words：quercetin；citrus peel；water bath extraction method；orthogonal experiment