超聲微波協同萃取紅豆中總黃酮的工藝研究

寧冬雪，曹龍奎，2

（1.黑龍江八一農墾大學食品學院，黑龍江大慶163319；2.國家雜糧工程技術研究中心，黑龍江大慶163319）

超聲微波協同萃取紅豆中總黃酮的工藝研究

寧冬雪1，*曹龍奎1，2

（1.黑龍江八一農墾大學食品學院，黑龍江大慶163319；2.國家雜糧工程技術研究中心，黑龍江大慶163319）

確定超聲微波協同萃取紅豆中總黃酮的最佳提取工藝，測定紅豆中總黃酮的含量。研究提取時間、微波功率、提取溫度、乙醇體積分數、料液比等因素對總黃酮提取率的影響。在進行單因素試驗之后，通過正交試驗優化超聲微波協同萃取紅豆總黃酮類化合物的工藝條件。結果表明，對紅豆中總黃酮提取的影響程度為乙醇體積分數＞料液比＞提取時間＞微波功率。超聲微波協同法提取總黃酮的最佳工藝條件為提取時間30 min，微波功率400 W，提取溫度45℃，乙醇體積分數60%，料液比1∶25；提取3次，總黃酮提取量為1.75 mg/g。

超聲微波協同萃取；紅豆；黃酮；提取工藝

紅豆，又名赤豆、紅小豆、朱赤豆，是豆科一年生草本植物紅小豆或紅豆的種子。其種子除了可以食用外，在醫藥方面也有悠久的應用歷史。紅豆可以利水消腫、利濕退黃、清熱解毒，現代常見應用于疾病治療，如急性黃疸型肝炎、腎炎、營養不良性水腫、糖尿病、腮腺炎、闌尾炎等[1]。現代研究表明，紅豆含有多種礦物質和生物活性物質，其中紅豆中含有的黃酮類化合物具有許多生物活性，如抗腫瘤、抗癌、抗氧化、抗炎、免疫調節活性、抗病毒、抗菌活性、抗骨質疏松、抗輻射、預防心血管疾病等[2-7]。大豆異黃酮是生物黃酮的一種，自然界中黃酮資源十分有限，主要來源于豆科植物莢豆類、葛根等少數植物，其中以豆類植物中含量較高[8]。紅豆內黃酮含量較多，且具有較強的氧化活性[9]。利用超聲波或者微波提取紅豆黃酮的效果顯示紅豆黃酮含量不低，但尚未見利用超聲微波協同法提取紅豆中總黃酮的工藝研究。試驗采用超聲微波協同法提取工藝對紅豆中的總黃酮進行了提取研究，通過正交試驗優化了提取條件，并對紅豆中總黃酮提取含量進行了測定，旨在為紅豆的進一步開發利用提供科學依據。

1 材料與儀器

農安紅紅豆，產自黑龍江齊齊哈爾；蘆丁，上海源葉生物科技有限公司提供；硝酸鋁，沈陽市華東試劑廠提供；氫氧化鈉，天津市大茂化學試劑廠提供；亞硝酸鈉，沈陽新興試劑廠提供；無水乙醇，天津永晟精油化工有限公司提供；蒸餾水，實驗室自制，國家雜糧工程技術研究中心提供；以上試劑均為分析純。

高速萬能粉碎機，天津市泰斯特儀器有限公司產品；CW-2000A型超聲-微波協同萃取反應儀，上海新拓分析儀器科技有限公司產品；DGG-9070型電熱恒溫鼓風干燥箱、DK-S24型電熱恒溫水浴鍋，上海森信實驗儀器有限公司產品；多管架自動平衡離心機，湖南湘儀實驗室儀器開發公司產品；電子天平，梅特勒-托利多儀器有限公司產品。

2 試驗方法

2.1 繪制標準曲線

準確稱取烘干至恒質量的蘆丁0.050 0 g，置于250 mL容量瓶中，用60%乙醇溶解并定容，搖勻后，得到0.200 mg/mL的標準蘆丁溶液；吸取上述制備的蘆丁標準溶液0，1，2，3，4，5，6，7，8，9 mL置于25 mL容量瓶中，用60%乙醇補充至10 mL，加入亞硝酸鈉溶液（5%）1 mL，充分搖勻后放置6 min；再加入1 mL硝酸鋁溶液（10%），再次搖勻放置6 min后加入5 mL氫氧化鈉溶液（10%）；最后用60%乙醇定容至刻度后搖勻，15 min后于波長510 nm處進行比色測定[10]，用空白試劑作為參比。以蘆丁質量濃度為縱坐標、吸光度為橫坐標作線性回歸，得到標準曲線和回歸方程。

2.2 原料預處理

紅豆經過粉碎，過80目篩后裝入塑封袋中；用石油醚進行脫脂，將脫脂后的紅豆粉放入塑封袋備用。

2.3 紅豆中總黃酮提取單因素試驗

2.3.1 提取時間的確定

取紅豆粉2 g，置于超聲-微波協同萃取反應儀容器內，提取時間分別為10，20，30，40，50 min，得到的上清液置于100 mL容量瓶內，用60%乙醇定容至刻度，作為待測液。

2.3.2 微波功率的確定

取紅豆粉2 g，置于超聲-微波協同萃取反應儀容器內，微波功率為200，300，400，500，600 W，其余條件為提取時間20 min，提取溫度50℃，料液比1∶20。提取液離心后抽濾，將得到的上清液置于100 mL容量瓶內，用60%乙醇定容至刻度，作為待測液。

2.3.3 乙醇體積分數的確定

取紅豆粉2 g，置于超聲-微波協同萃取反應儀容器內，乙醇體積分數為30%，40%，50%，60%，70%，其余條件為提取時間20 min，微波功率400 W，提取溫度50℃，料液比1∶20。提取液離心后抽濾，得到上清液置于100 mL容量瓶內，用60%乙醇定容至刻度，作為待測液。

2.3.4 料液比的確定

取紅豆粉2 g，置于超聲-微波協同萃取反應儀容器內，料液比選用1∶15，1∶20，1∶25，1∶30，1∶35，其余條件為提取時間20 min，微波功率300 W，提取溫度50℃，乙醇體積分數50%。提取液離心后抽濾，將得到的上清液置于100 mL容量瓶內，用60%乙醇定容至刻度，作為待測液。

2.4 紅豆總黃酮的測定

準確量取5 mL待測液置于25 mL容量瓶中，按測定方法進行操作，測定于波長510 nm處的吸光度，代入回歸方程，計算總黃酮提取量：

3 結果分析

以蘆丁質量濃度為縱坐標、吸光度為橫坐標，進行線性回歸得標準曲線和回歸方程為Y=13.121X-0.016 1，R2=0.999 3。由此可見，吸光度與蘆丁質量濃度有良好的線性相關關系。

3.2 不同條件對紅豆總黃酮提取的影響

3.2.1 提取時間的確定

提取時間對紅豆總黃酮提取量的影響見圖1。

圖1 提取時間對紅豆總黃酮提取量的影響

由圖1可知，提取的總黃酮提取量先增高后降低，提取時間短時，總黃酮可能并未充分溶出；提取時間過長時，可能提取對總黃酮造成破壞。故提取時間為20 min時，總黃酮提取量最高。

3.2.2 微波功率的確定

微波功率對紅豆總黃酮提取量的影響見圖2。

在綠通治理環節，通過采集人和車的基本信息、綠通預約數據及綠通運輸貨物相關數據等，在綠通治理云平臺對歷史數據和當次采集數據進行實時分析比對，為綠通治理工作人員提供有效的輔助數據，使其根據這些數據快速“認識”該綠通車輛，由此形成數據采集和數據利用的閉環，為綠通治理過程管理提供可靠的數據依據。

由圖2可知，在微波功率200～400 W，提取的總黃酮提取量呈增高狀態；400 W之后總黃酮提取量降低。這可能是因為在200～400 W，微波功率破壞了紅豆組織，有利于黃酮溶出；而微波功率較高時，會對黃酮物質造成破壞，故總黃酮提取量又有所降低。

3.2.3 乙醇體積分數的確定

圖2 微波功率對紅豆總黃酮提取量的影響

乙醇體積分數對紅豆總黃酮提取量的影響見圖3。

圖3 乙醇體積分數對紅豆總黃酮提取量的影響

由圖3可知，乙醇體積分數為30%～50%時，總黃酮提取量逐漸增大；當乙醇體積分數大于50%時，總黃酮提取量反而減小。這可能因為在乙醇體積分數為50%時，黃酮溶解得較好，故總黃酮的提取量最大。

3.2.4 料液比的確定

料液比對紅豆總黃酮提取量的影響見圖4。

圖4 料液比對紅豆總黃酮提取量的影響

由圖4可知，料液比越大，總黃酮提取量越高，溶劑用量大，總黃酮溶出較好。在料液比1∶25之后，總黃酮提取量減少，這可能是由于過量的溶劑會影響超聲波和微波輔助效果。

3.2.5 提取溫度的確定

提取溫度對紅豆總黃酮提取量的影響見圖5。

由圖5可知，總黃酮提取量隨著提取溫度的上升有所提高，在45℃后，總黃酮提取量又有所下降。這可能是因為隨著提取溫度的升高，有利于總黃酮物質的溶出[11]；而在45℃后，總黃酮提取量有所下降可能是由于提取溫度過高破壞了黃酮物質，故總黃酮含量下降。

圖5 提取溫度對紅豆總黃酮提取量的影響

3.3 正交試驗分析

根據單因素試驗結果，選取以上4個主要影響因素設計四因素三水平正交試驗。

正交因素與水平設計見表1，L9（34）正交設計及極差分析結果見表2。

表1 正交因素與水平設計

表2 L9（34）正交設計及極差分析結果

由表2可知，4個處理因素對紅豆總黃酮提取量影響程度為乙醇體積分數（C）＞料液比（D）＞提取時間（A）＞微波功率（B）。優化所得提取工藝組合為A3B2C3D2，即提取時間30 min，微波功率400 W，乙醇體積分數60%，料液比1∶25。

4 結論

進行了單因素試驗和正交試驗優化后，所得較好提取工藝為提取時間30 min，微波功率400 W，乙醇體積分數60%，料液比1∶25，提取溫度45℃。應用最優條件對紅豆黃酮提取3次，得到總黃酮提取量為1.75 mg/g，為更好地檢測紅豆中總黃酮含量及進一步開發紅豆產品奠定了理論基礎。

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Study on Extraction of Total Flavonoids from Red Bean by Ultrasonic and Microwave

NING Dongxue1，*CAO Longkui1，2
（1.College of Food Science，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing，Heilongjiang 163319，China；2.National Cereals Engineering Technology Research Center，Daqing，Heilongjiang 163319，China）

The purpose of this study is to determine the optimum extraction process of total flavonoids from red bean by ultrasonic and microwave.The effects of extraction time，microwave power，extraction temperature，ethanol concentration and solid-liquid ratio on the extraction rate of total flavonoids are investigated by single factor experiments.On the basis of single factor experiments，the optimum conditions for ultrasonic extraction of total flavonoids from red bean are determined by orthogonal experiment.Results in the investigated factors，the effect of total flavonoids on the extraction of red bean is：ethanol concentration＞extraction time＞microwave power＞material liquid ratio.Study shows that the optimum extraction conditions for extraction of total flavonoids by ultrasonic and microwave assisted extraction are as follows：the extraction time is 30 min，the ultrasonic power is 400 W，the extraction temperature is 45℃，the ethanol concentration is 60%，and the material liquid ratio is 1∶25.Repeat 3 times，the extraction of total flavonoids is 1.75 mg/g.

ultrasonic and microwave extraction；red bean；flavones；extraction process

R284

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.08.005

1671-9646（2017）08a-0016-03

2017-06-19

黑龍江省重大科技攻關項目“雜糧綠色食品精深加工與品質控制關鍵技術研究”（GA15B301）。

寧冬雪（1993—），女，碩士，研究方向為農產品加工。

*通訊作者：曹龍奎（1965—），男，博士，教授，研究方向為農產品加工。