SDS-超聲輔助水提取黃山貢菊類黃酮的工藝研究

趙秀玲，雍萬延

（黃山學院 生命與環(huán)境科學學院，安徽黃山 245021）

SDS-超聲輔助水提取黃山貢菊類黃酮的工藝研究

趙秀玲，雍萬延

（黃山學院 生命與環(huán)境科學學院，安徽黃山 245021）

以貢菊為研究材料，采用SDS-超聲輔助水提取黃山貢菊類黃酮。通過正交優(yōu)化實驗獲得最佳工藝條件為：SDS濃度為0.75％、料液比為1∶65、超聲提取溫度為55℃，超聲提取時間為80 min。在此條件下，黃山貢菊類黃酮的得率為5.690％。與SDS輔助熱水法、熱水提取法提取黃山貢菊類黃酮相比，SDS-超聲輔助水提取黃山貢菊類黃酮的實際得率分別提高了15.99％和62.21％。

貢菊；類黃酮；SDS-超聲輔助水提取工藝

黃山貢菊（Huangshan Gongju chrysanthemum），英文名為Florists Chrysanthemum，又稱徽菊，為中國四大名菊之一，也是黃山藥材之一，性味甘苦、涼，具有疏風清熱、平肝明目、舒筋活血等功效［1］，富含多種活性成分，其中黃酮類化合物的含量尤為豐富。［2］陳樹進采用乙醇回流法提取藥用貢菊中的黃酮。［3］徐潔昕運用微波輔助有機溶劑（乙醇）提取黃山貢菊總黃酮，此工藝的最佳提取工藝是提取時間30 min，體積分數(shù)為0.7的乙醇，乙醇質量濃度70％，微波功率500 W，料液比1∶30，黃山貢菊中的總黃酮提取率高達11.69％。［4］王雪采用乙醇回流提取法從黃山貢菊中提取粗黃酮，此法最佳的提取工藝是料液比1∶40，體積分數(shù)為0.7的乙醇，80℃水浴條件下回流提取2 h時，黃酮粗提取率為5.87％。［5］類黃酮分子結構不盡相同，不同極性的提取劑、不同的提取方法對特定結構的組分溶出有一定選擇性。［6］文獻［4］與文獻［5］采用高質量分數(shù)醇的醇水混合溶劑或其他有機溶劑進行植物類黃酮的提取，一般能較有效地提取出多數(shù)植物組織中的游離態(tài)類黃酮組分。但是，本實驗根據(jù)貢菊飲用和藥用實踐，以水為提取劑更易被人們接受；SDS為表面活性劑，之所以可以起到本研究的實驗效果，可能是因為它在低濃度時就可有效促進水對貢菊物料的潤濕性和滲透性，并對貢菊類黃酮起到部分增溶作用。超聲波可產生空化和振動攪拌等作用，加快類黃酮的滲出，縮短提取時間，并避免高溫對活性物質的影響。［7］本研究采用表面活性劑和超聲波輔助水提取技術提取貢菊類黃酮，試圖快速、充分、經濟地提取到可直接作為保健食品添加劑的貢菊類黃酮，為黃山貢菊的開發(fā)利用提供新的技術支撐和理論依據(jù)。

1 儀器、材料與方法

1.1 試劑與材料

黃山貢菊，特級，購于黃山市茶葉市場；十二烷基磺酸鈉（Sodium dodecylsulfonate，SDS），美國Sigma公司；蘆丁標準品（中國藥品生物制品檢定所）；無水乙酸（南京君路化工有限公司）、氫氧化鈉（滄州市億通化工有限公司）、硝酸鋁（夏縣運力化工有限公司）、亞硝酸鈉（上海吉田化工有限公司）均為國產分析純。

1.2 儀器

BS124S電子分析天平（賽多利斯科學食品北京有限公司）；HH-600三用恒溫水溶鍋（江蘇金壇市杰瑞爾電器有限公司）；XF-100型粉碎機（江蘇金壇杰瑞爾電器有限公司）；UV29200紫外分光光度計（北京瑞利分析儀器公司）；R1001V旋轉蒸發(fā)儀（河南省鄭州長城儀器有限公司）、DEF-300真空干燥箱（鄭州長城科工貿有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備

黃山貢菊磨粉過60目篩備用。

1.3.2 3種提取黃山貢菊類黃酮工藝的基本實驗方法

1）SDS-超聲輔助水提取黃山貢菊類黃酮實驗方法

精密量取黃山貢菊粉1 g，按料液比1∶50（g/ mL），以水為浸提劑，加入10 mg/mL的SDS溶液，在微波功率為150 W，超聲溫度45℃，超聲處理55 min，用真空泵抽提過濾，將提取液用旋轉蒸發(fā)儀減壓濃縮，濾液移入100 mL容量瓶，用60％乙醇液定容至100 mL，結果類黃酮得率為4.868％。

2）SDS輔助熱水提取黃山貢菊類黃酮實驗方法

精密量取黃山貢菊粉末1 g，9份，放入錐形瓶中，加入50℃熱水，在2.5 mg/mL的SDS溶液中、1∶40的料液比、180 min的提取時間下進行浸提。將50℃熱水浸提液抽濾，再浸提一次，合并濾液，旋轉蒸發(fā)后將濾液定容至100 mL，作為待測液，測定其中類黃酮的含量，結果類黃酮得率為3.058％。

3）熱水提取黃山貢菊類黃酮實驗方法

精密量取黃山貢菊粉1 g，按料液比1∶10（g/mL）加入水為浸提劑，置于100℃水浴中，浸提1 h，過濾后濾渣再加水浸提1 h，合并浸提液，用真空泵抽提過濾，將提取液用旋轉蒸發(fā)儀減壓濃縮，濾液移入100 mL容量瓶，用60％乙醇液定容至100 mL，結果類黃酮得率為2.15％。

1.3.3 類黃酮的含量測定及類黃酮提取得率的計算

1）蘆丁標準曲線的繪制

精密量取蘆丁樣品20 mg，用80％乙醇溶液溶解并定容至100 mL，得質量濃度為0.200 mg/mL的蘆丁標準液。準確吸取蘆丁標準液0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0于25 mL容量瓶中，加入50 mg/mL的硝酸鈉（NaNO2）溶液0.3 mL，搖勻放置6 min后加入100 mg/mL硝酸鋁（Al（NO3）3）溶液0.3 mL，搖勻放置6 min后，加入40 mg/mL的氫氧化鈉（NaOH）溶液4 mL，用80％的乙醇溶液定容、搖勻，10 min后用1 cm比色器于510 nm處測定吸度值A。［8］以蘆丁標準液的質量濃度（mg/mL）為橫坐標，以吸光度值為縱坐標，繪制標準曲線。

2）貢菊提取液類黃酮的含量測定及貢菊類黃酮提取得率的計算

取待測提取液10 mL，移入100 mL容量瓶，加入80％的乙醇溶液稀釋并定容至100 mL，定量吸取適量（2.0～10 mL）該稀釋定容液，移入另一潔凈的25 mL容量瓶中，然后從加入50 mg/mL NaNO2溶液0.3 mL開始，按蘆丁標準曲線的繪制方法繼續(xù)操作，直至測出顯色試液的吸光度。根據(jù)該吸光度值，在標準曲線上查出（或代入標準曲線回歸方程）計算出相應的蘆丁當量濃度（X），再根據(jù)公式（1）和公式（2）分別計算10 mL提取液的類黃酮的濃度（Y）和相應提取實驗條件下黃山貢菊類黃酮提取得率（Z）。

式中：V是測定時實際吸取的稀釋定容液。

式中：V0為參試提取液的實際總體積，W為提取實驗所稱取的黃山貢菊樣品質量。

1.3.4 SDS-超聲輔助水提取黃山貢菊類黃酮的單因素實驗

1）料液比對類黃酮提取得率的影響實驗

精密量取黃山貢菊粉1 g、7份，以1∶15、1∶25、1∶35、1∶45、1∶55、1∶65、1∶75的料液比加入質量分數(shù)為1.0的SDS溶液，浸提24 h。在超聲功率150 W，超聲溫度45℃的條件下，超聲處理55 min后，抽濾、定容，測定類黃酮得率。結果類黃酮得率分別為（％）：0.642、2.630、3.850、4.710、7.040、6.200、5.326。

2）SDS濃度對類黃酮提取得率的影響實驗

精密量取黃山貢菊粉1 g，7份，以1∶55的料液比加入質量濃度（mg/mL）分別為2.5、7.5、12.5、17.5、22.5、27.5、32.5的SDS溶液，浸提24 h。在超聲功率150 W，超聲溫度45℃的條件下，超聲處理55 min后，抽濾、定容，測定類黃酮的得率。結果類黃酮得率分別為（％）：3.593、6.309、5.839、5.646、5.561、5.411、5.304。

3）超聲提取時間對類黃酮提取得率的影響實驗

精密量取黃山貢菊粉1 g，7份，以1∶55的料液比加入7.5 mg/mL的SDS溶液，浸提24 h。在超聲功率150 W，超聲溫度45℃的條件下，超聲處理20、35、50、65、80、95、110 min后，抽濾、定容，測定類黃酮的得率。結果類黃酮得率分別為（％）：4.855、5.005、5.133、6.010、5.818、5.689、4.577。

4）超聲提取溫度對類黃酮提取得率的影響實驗

精密量取黃山貢菊粉1 g，7份，以1∶55的料液比加入7.5 mg/mL的SDS溶液，浸提24 h。在超聲功率150 W，超聲溫度35℃、45℃、55℃、65℃、75℃、85℃、95℃的條件下，超聲處理65 min后，抽濾、定容，測定類黃酮的得率。結果類黃酮得率分別為（％）：5.689、6.010、6.502、5.390、5.069、4.278、3.893。

1.3.5 SDS-超聲輔助水提取黃山貢菊類黃酮工藝優(yōu)化的正交實驗

在單因素實驗的基礎上，以黃山貢菊中類黃酮的得率為指標，選取料液比（A），SDS溶液的質量濃度（B），超聲提取時間（C），超聲提取溫度（D）為考察因素，按照四因素三水平正交實驗設計（表1），進行L9（34）正交實驗。

表1 SDS-超聲輔助水提取法正交實驗因素水平表Table 1 Factors and levels used in orthogonalarray experimentof SDS-ultrasonic synergistic assistant water extraction

1.3.6 SDS輔助熱水提取黃山貢菊類黃酮工藝優(yōu)化的正交實驗

根據(jù)文獻［9］、文獻［10］和在SDS輔助熱水提取黃山貢菊類黃酮實驗結果（略）的基礎上，選擇以黃山貢菊中類黃酮的得率為指標，選取SDS質量濃度（A）、料液比（B）、提取時間（C）為考察因素，按照三因素三水平正交實驗設計（表2），進行L9（34）正交實驗。

表2 SDS輔助熱水提取法正交實驗因素水平表Table 2 Factors and levels used in orthogonal array experiment of SDS-assisted hot water extraction

1.3.7 數(shù)據(jù)處理

采用Execl統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)處理與作圖，所有的實驗均重復3次，采用SPSS 2.0軟件對實驗結果進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 標準曲線及其回歸方程

標準曲線圖（略）顯示蘆丁質量濃度與吸光度之間具有良好的線性關系，線性相關性為0.991 9，線性回歸方程為：

式（3）中，x為蘆丁的質量濃度，y為510 nm波長處的吸光度。

2.2 黃山貢菊類黃酮提取工藝單因素實驗結果分析

2.2.1 料液比對黃山貢菊類黃酮得率的影響

由圖1可知，料液比在1∶15～1∶55的范圍內，類黃酮的得率隨料液比的增加而顯著提高，其原因可能是黃山貢菊中的綠原酸等類黃酮的水溶性有限，當水量較低時，由于它們不能完全被溶出，從而提取得率較低。當料液比超過1∶55時，類黃酮的得率顯著下降，原因可能是溶劑和貢菊原料吸收的平均超聲能量均因水太多而降低，從而導致得率下降，因此選擇料液比1∶55進行黃酮提取。

2.2.2 SDS溶液質量濃度對類黃酮得率的影響

由圖2可知，SDS溶液質量濃度在2.5～7.5 mg/mL的范圍內，隨著SDS溶液質量濃度的增加，貢菊類黃酮的得率顯著增加，原因可能是SDS降低了細胞膜與水溶液間的界面張力，促進水溶液通過毛細管滲透進入細胞壁內，溶出更多的有效成分，且物料更易被分散、潤浸和鋪展開來，從而增加了貢菊黃酮的溶出率。當SDS溶液的質量濃度超過7.5 mg/mL并且繼續(xù)增加時，類黃酮的得率沒有增加，這可能是由于黃山貢菊中類黃酮的溶出已接近極限，因此選擇SDS的溶液質量濃度為7.5 mg/mL進行類黃酮提取。

2.2.3 超聲提取時間對類黃酮得率的影響

由圖3可知，超聲提取時間在20～65 min的范圍內，隨著提取時間延長，黃酮的得率顯著增加，原因是超聲作用時間越長，細胞壁的破裂越完全，使黃酮的溶出增加，浸提更完全。當超聲提取時間超過65 min后，得率反而下降，其原因可能是超聲波較強的空化和機械振動使部分黃酮分子鏈斷裂，從而降低了類黃酮的得率，故選擇超聲提取時間為65 min。

2.2.4 超聲提取溫度對類黃酮得率的影響

由圖4可知，超聲提取溫度對類黃酮得率有明顯的影響。當溫度升高時，液體介質的表面張力和黏度降低，而液體的蒸汽壓增加，從而在較低超聲波強度下即可產生空化作用。空化作用使細胞的破壞程度增大，促進細胞內部的黃酮物質向外擴散，這時類黃酮的得率會明顯增加，在55℃時類黃酮的得率達到最大值。當溫度繼續(xù)增加時可能導致黃酮化合物的結構變化，同時雜質的溶出量增加，黃酮得率反而降低。綜合考慮，超聲提取溫度以55℃為宜。

2.3 SDS-超聲輔助水提取黃山貢菊類黃酮的正交實驗結果分析

正交實驗得到不同條件下SDS-超聲協(xié)同輔助水提取黃山貢菊中類黃酮的得率及正交實驗極差分析如表3所示，方差分析結果如表4所示。

表5中Ki（i=1，2，3）表示任意列上水平號為i時所對應的實驗結果之和；R表示極差，用最大K的值減去最小K的值（表8中的K和R的意義與表5中相同）。

由表5中極差R值大小可見，各因素影響大小依次為B＞C＞D＞A，即影響黃山貢菊類黃酮得率的各因素順序是：SDS溶液質量濃度＞超聲提取時間＞超聲提取溫度＞料液比，最優(yōu)因素水平組合為A3B2C3D2。

表3 SDS-超聲協(xié)同輔助水提取類黃酮正交實驗結果Table 3 Orthogonalarray experiment results of flavonoids by SDS-ultrasonic synergistic extraction

表4 方差分析表Table 4 Analysis of variance for the experiment results of orthogonal array design

表5 SDS-超聲協(xié)同輔助水提法正交實驗結果的K值和R值Table 5 The value of K and R of orthogonalarray experiment results by SDS-ultrasonic synergistic extraction

因此SDS-超聲輔助水提取黃山貢菊類黃酮的最佳工藝條件是：料液比1∶65，SDS溶液質量濃度為7.5 mg/mL，超聲提取時間80 min，超聲提取溫度為55℃。在此條件下，進行3次平行的驗證實驗，黃山貢菊類黃酮平均得率為5.690％。

2.4 SDS輔助熱水提取黃山貢菊類黃酮的正交實驗結果分析

SDS輔助熱水提取黃山貢菊類黃酮的正交實驗結果如表6所示，方差分析如表7所示。表8中的極差分析表明：3種因素對黃山貢菊類黃酮提取率影響的大小順序依次為B＞A＞C，最佳因素與水平組合為A1B3C2，即SDS輔助熱水提取黃山貢菊類黃酮的最佳工藝條件為：SDS質量濃度為5.0 mg/mL，料液比為1∶60，提取時間為120 min。在此條件下做3次平行驗證實驗，黃山貢菊類黃酮平均得率為4.780％。

表6 SDS輔助熱水提取正交實驗結果Table 6 Orthographloic experiment result of SDS assistant hot water extraction

表7 方差分析表Table 7 Analysis of variance for the experiment results of orthogonal array design

表8 SDS輔助熱水提法正交實驗結果的K值和R值Table 8 The value of K and R of orthographloic experiment result of SDS assistant hot water extraction

2.5 不同提取工藝及其提取得率的比較

比較SDS-超聲輔助水提取法、SDS-熱水法以及熱水法的黃酮得率、提取工藝的差異（結果如表9所示）。

表9 3種提取工藝及其效果的比較Table 9 Comparison of the 3 extraction technologies and their yields

由表9可知：SDS-超聲輔助水提取法和SDS-熱水提取法的類黃酮得率明顯高于熱水法，這主要是由于表面活性劑SDS降低表面張力，增強溶劑對物料的潤濕性和滲透性，對天然產物的有效成分具有增溶作用，從而增加了浸出效能和萃取率。由表7還可以看出：SDS-超聲輔助水提取法的黃酮得率高于SDS-熱水提取法，縮短了提取時間。可見超聲的引入對萃取過程有顯著的促進作用，能明顯提高得率，縮短萃取時間，降低生產能耗、節(jié)約生產成本。故SDS-超聲輔助水提取工藝在黃山貢菊黃酮的提取實效上最為優(yōu)越。

3 結束語

本文采用SDS-超聲輔助水提取黃山貢菊類黃酮，以溶有微量表面活性劑的水替代高質量分數(shù)的醇或其它有機溶劑進行黃山貢菊類黃酮的提取，大大降低了提取成本，提高了經濟效益。此法的最佳工藝條件為：SDS溶液質量濃度為7.5 mg/mL，超聲提取時間80 min，超聲溫度55℃，料液比1∶65。在沒有超聲設備的情況下，SDS輔助熱水提取工藝也可選用于提取黃山貢菊類黃酮，其最佳工藝條件為：SDS溶液質量濃度為5.0 mg/mL，提取時間120 min，料液比1∶60。

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（責任編輯 柴 智）

Research on Flavonoids Extraction from Chrysanthemum by SDS-ultrasonic-water

ZHAO Xiu-ling，YONG Wan-yan
（School of Life and Environment Sciences，Huangshan University，Huangshan Anhui 245021，China）

While the Chrysanthemum were used as the research object，based on the orthogonal experiment，the optimum extraction of flavonoids from Chrysanthemum were obtained through SDS-ultrasonic-water extraction technology.The results showed that the optimum extraction conditions of flavonoids were as follows：SDS concentration，0.6％；material-liquid ratio：1∶65；ultrasonic extraction temperature：55℃；ultrasonic extraction time：80min.Under such condition，the extraction rate was up to 5.690％.Flavonoids of SDS-hot water extraction and hot water extraction of Chrysanthemum compared to the actual yield of SDS-ultrasonic-water extraction of flavonoids increased 15.99％and 62.21％.

Chrysanthemum；Flavonoids；SDS-ultrasonic-water extraction technology

TQ 420.6

A

1005-0310（2016）03-0054-06

10.16255/j.cnki.ldxbz.2016.03.010

2015-03-20

趙秀玲（1973-），女，新疆奇臺人，安徽黃山學院生命與環(huán)境科學學院講師，主要研究方向為食品功能性研究。E-mail：zhaoxiuling2008ren@aliyun.com