超聲波輔助法提取植物黃酮的工藝研究

摘要： 為探究植物總黃酮的提取方法，采用熱水浸提法、索氏提取法、微波提取法和超聲波提取法分別提取了荷葉中總黃酮含量，并優(yōu)化了超聲波輔助法提取甜蕎、苦蕎、玉米須、荷葉等樣品中總黃酮的最佳料液比、提取液體積分?jǐn)?shù)、超聲時(shí)間、超聲溫度及超聲功率等工藝條件。結(jié)果表明：超聲波輔助提取法所得植物總黃酮的得率最高，且操作簡(jiǎn)單；所提取樣品總黃酮得率順序?yàn)椋汉扇~>苦蕎>玉米須>甜蕎，其中荷葉中總黃酮得率為0.6677%。

Abstract： In order to explore the extraction method of total flavonoids from plants， the total flavonoids in lotus leaves were extracted by hot water extraction， Soxhlet extraction， microwave extraction and ultrasonic extraction， and the optimum ratio of material to liquid， number of extracted liquids， ultrasonic time， ultrasonic temperature and ultrasonic power of ultrasonic assisted extraction of total flavonoids from sweet glutinous rice， bitter glutinous rice， corn mustard， lotus leaf and other samples were optimized. The results showed that the yield of total flavonoids from the ultrasonic assisted extraction method was the highest and the operation was simple. The order of total flavonoids in the extracted samples was： lotus leaf > bitter glutinous rice > corn mustard > sweet glutinous rice， and the yield of total flavonoids in lotus leaves is 0.6677%.

關(guān)鍵詞：超聲波；甜蕎；玉米須；荷葉；苦蕎；黃酮

Key words： ultrasound；sweet glutinous rice；corn mustard；lotus leaf；bitter glutinous rice；flavonoids

中圖分類(lèi)號(hào)：TS209 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）33-0242-04

0 引言

黃酮類(lèi)物質(zhì)廣泛存在于蔬菜、藥用植物及農(nóng)產(chǎn)品加工下腳料中的一大類(lèi)化合物，是植物在生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物。研究表明：黃酮類(lèi)化合物具有抗氧化、抗腫瘤、抗炎和免疫調(diào)節(jié)、抗病毒、解毒護(hù)肝和細(xì)胞保護(hù)、影響心血管疾病與內(nèi)分泌代謝等藥理作用[1-6]，具有極高的應(yīng)用和科研價(jià)值，在醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景[7]，并已開(kāi)發(fā)出黃酮類(lèi)的藥品及保健食品。

傳統(tǒng)植物黃酮的提取方法主要有：索氏提取法、熱水浸提法、堿液提取法等，存在溶劑使用量大，操作繁重以及高溫使黃酮類(lèi)物質(zhì)變質(zhì)等缺點(diǎn)[8]，而具有能耗低、效率高等優(yōu)點(diǎn)的超聲技術(shù)應(yīng)用較少。許剛等[8-15]利用超聲波產(chǎn)生的強(qiáng)烈振動(dòng)、高的加速度、強(qiáng)烈的空化效應(yīng)、攪拌作用等，可加速植物材料中的黃酮成分進(jìn)入溶劑，從而增加提取率，縮短提取時(shí)間，節(jié)約溶劑，并可避免高溫對(duì)提取成分的影響。本研究以具有降壓保健作用的甜蕎、苦蕎、玉米須、荷葉等為研究對(duì)象，采用乙醇浸提和超聲波輔助方法提取黃酮類(lèi)化合物，探究了各樣品中黃酮提取的最佳工藝條件；并以蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品為對(duì)照品，用紫外分光光度法對(duì)提取物進(jìn)行了測(cè)定與比較，為植物黃酮的綜合開(kāi)發(fā)、應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

甜蕎（產(chǎn)自?xún)?nèi)蒙古赤峰市）、玉米須（產(chǎn)自安徽毫州）、荷葉（毫州八方飲品有限公司）、苦蕎（產(chǎn)自四川茂縣）；95%乙醇、蘆丁、氯化鋁、亞硝酸鈉、氫氧化鈉、硝酸鋁等均為分析純，購(gòu)于成都科龍?jiān)噭┕尽?/p>

1.2 儀器與設(shè)備

超聲波清洗儀（UC-90CA，廣州維力科技公司），紫外分光光度計(jì)（TU-1901，北京普析通用有限公司）。

1.3 材料與方法

1.3.1 樣品處理與提取

將荷葉、苦蕎、玉米須、甜蕎等原料置于70℃恒溫烘12h，將烘干后的樣品原料用粉碎機(jī)粉碎，過(guò)60目篩。將過(guò)篩后的樣品分別取1g各5份，各置于250mL燒杯中，加一定量95%乙醇浸提1h，再分別按各樣品超聲輔助提取最佳工藝條件進(jìn)行總黃酮的提取。

1.3.2 樣品的測(cè)定

準(zhǔn)確稱(chēng)取105℃下干燥至恒重的蘆丁對(duì)照品20mg，用60%乙醇溶解，定容至100mL，作為對(duì)照品貯備液。按NaNO2-Al（NO3）3-NaOH體系絡(luò)合物化學(xué)法，以試劑空白為參比，于510nm處繪制蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線，線性方程為：A=0.0109C—0.012（C：濃度，mg·mL-1；A：吸光值），R=0.9997。

分別吸取經(jīng)1.3.1預(yù)處理得到的各樣品總黃酮提取液1.0mL，稀釋至25.0mL，按工作曲線法于510nm處測(cè)定吸光度，計(jì)算總黃酮得率。

其中：C為提取液黃酮類(lèi)物質(zhì)的質(zhì)量濃度，mg·mL-1；V 為提取液的總體積，mL；M 為待測(cè)物質(zhì)干基質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與分析

2.1 提取方法

取預(yù)處理后的荷葉樣品1.0000g，分別按文獻(xiàn)中熱水浸提法[16]、索氏提取法[17]、微波提取法[18]和超聲波提取法的最佳工藝條件進(jìn)行總黃酮的提取，結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可見(jiàn)，對(duì)荷葉總黃酮提取采用的四種方法中，總黃酮得率順序?yàn)椋撼暡ㄌ崛》?gt;索氏提取法>熱水浸提法>微波提取法。超聲波提取法所得荷葉中總黃酮的得率最高，且操作簡(jiǎn)單。但需待超聲儀水溫達(dá)到指定溫度時(shí)，再放入樣品進(jìn)行超聲處理，以免影響提取效率。

2.2 超聲輔助提取工藝條件優(yōu)化

2.2.1 料液比優(yōu)化

分別取預(yù)處理后的荷葉、苦蕎、玉米須、甜蕎樣品1g，并各取5份，按超聲溫度：50℃，超聲功率：500W，超聲時(shí)間：30min，用70%乙醇作萃取液，設(shè)置料液比（樣品質(zhì)量：乙醇體積）1：20，1：25，1：30，1：35，1：40（g：mL），分別提取樣品中總黃酮，進(jìn)行料液比優(yōu)化，結(jié)果見(jiàn)圖1。

由圖1可見(jiàn)：荷葉、苦蕎、玉米須、甜蕎等樣品的總黃酮得率均隨液料比的增加而有所增大，并漸趨于穩(wěn)定。超聲輔助提取荷葉、苦蕎、玉米須、甜蕎中總黃酮的最佳液料比分別為：1：20，1：30，1：25，1：30。

2.2.2 提取液濃度優(yōu)化

分別取預(yù)處理后的荷葉、苦蕎、玉米須、甜蕎樣品1g，并各取5份，設(shè)置超聲溫度：50℃，超聲功率：500W，超聲時(shí)間：30min和“2.2.1”中最佳液料比，按乙醇體積分?jǐn)?shù)：50%、60%、70%、80%、90%，分別提取各樣品中的總黃酮，進(jìn)行“提取液濃度”優(yōu)化，結(jié)果見(jiàn)圖2。

由圖2可見(jiàn)：各樣品均隨著提取液乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加，總黃酮得率呈先增后降趨勢(shì)。可能是由黃酮類(lèi)物質(zhì)的相對(duì)極性決定的，當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)較高時(shí)，提取效果較好，但當(dāng)提取液濃度較大時(shí)，提取液極性降低，不利于極性較大的黃酮類(lèi)化合物的溶出而使黃酮得率降低。同時(shí)，苦蕎、玉米須、荷葉等樣品的總黃酮得率最高時(shí)提取液乙醇體積分?jǐn)?shù)均為60%，而甜蕎總黃酮得率最高時(shí)乙醇體積分?jǐn)?shù)為70%，但其與乙醇體積分?jǐn)?shù)為60%時(shí)的總黃酮得率相差微小。因此，苦蕎、玉米須、荷葉、甜蕎中黃酮的最適提取液均選用60%乙醇。

2.2.3 超聲處理時(shí)間優(yōu)化

分別取預(yù)處理后的荷葉、苦蕎、玉米須、甜蕎樣品1g，并各取5份，按“2.2.1”和“2.2.2”設(shè)置各樣品提取的最佳液料比、最適提取液體積分?jǐn)?shù)和超聲溫度50℃，超聲功率500W的條件下，按10min、20min、30min、40min、50min，進(jìn)行“超聲處理時(shí)間”優(yōu)化，結(jié)果見(jiàn)圖3。

由圖3可看出：超聲處理時(shí)間為30min時(shí)，甜蕎、苦蕎的總黃酮得率最高；超聲時(shí)間為40min時(shí)，荷葉、玉米須的總黃酮得率最高，可能與樣品的組織結(jié)構(gòu)有關(guān)。因此，荷葉、苦蕎、玉米須、甜蕎等總黃酮提取的最佳超聲處理時(shí)間分別為：40min、30min、40min、30min。

2.2.4 超聲處理溫度

分別取預(yù)處理后的荷葉、苦蕎、玉米須、甜蕎樣品1g，并各取5份，按“2.2.1”、“2.2.2” 和“2.2.3”設(shè)置各樣品提取的最佳液料比、最適提取液體積分?jǐn)?shù)和最佳超聲處理時(shí)間，超聲功率500 W的條件下，按30℃、40℃、50℃、60℃、70℃，進(jìn)行“超聲處理溫度”優(yōu)化，結(jié)果見(jiàn)圖4。

由圖4可看出：在30～70℃之間，各樣品總黃酮得率均隨超聲處理溫度升高而增加，且在提取溫度為60℃時(shí)，荷葉、苦蕎、玉米須、甜蕎的總黃酮得率均較大。雖然在70℃時(shí)，甜蕎、玉米須、荷葉的總黃酮得率略有增加，但溫度過(guò)高，一方面成本費(fèi)用增大，另一方面造成溶劑損失。綜合考慮，荷葉、苦蕎、玉米須、甜蕎的總黃酮提取溫度以60℃左右為宜。

2.2.5 超聲處理功率

分別取預(yù)處理后的荷葉、苦蕎、玉米須、甜蕎樣品1g，并各取5份，按“2.2.1”、“2.2.2” 和“2.2.3”、“2.2.4”設(shè)置各樣品提取的最佳液料比、最適提取液體積分?jǐn)?shù)和最佳超聲處理時(shí)間、最適超聲處理溫度，按500W、600W、700W、800W、900W，進(jìn)行“超聲功率”優(yōu)化，結(jié)果見(jiàn)圖5。

由圖5可知：荷葉、苦蕎、玉米須、甜蕎樣品中總黃酮得率最高時(shí)的超聲提取功率分別為：700W、500W、600W、800W。

2.2.6 總黃酮提取工藝條件

綜合2.2.1～2.2.5，荷葉、苦蕎、玉米須、甜蕎等樣品中總黃酮的超聲輔助提取的最佳工藝條件，見(jiàn)表2。

2.3 樣品測(cè)定與回收實(shí)驗(yàn)

按表2中各樣品超聲輔助提取最佳工藝條件，分別對(duì)荷葉、苦蕎、玉米須、甜蕎樣品中總黃酮進(jìn)行了提取、測(cè)定與加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可知，所測(cè)樣品的總黃酮得率依次為：荷葉>苦蕎>玉米須>甜蕎，其中荷葉中總黃酮提取率最高，達(dá)0.6677%；各樣品加標(biāo)回收率均在95%～105%之間。

3 結(jié)論

①植物總黃酮提取所用的熱水浸提法、索氏提取法、微波提取法、超聲波提取法中，超聲波輔助法提取得率最高，且耗能低，操作簡(jiǎn)單，節(jié)約時(shí)間和提取溶劑等優(yōu)點(diǎn)；

②荷葉、苦蕎、玉米須、甜蕎等樣品中總黃酮的超聲輔助提取最佳工藝條件各不相同，其中：荷葉：料液比1：20，乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，超聲時(shí)間40min，超聲溫度60℃、超聲功率700W；苦蕎：料液比1：30，乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，超聲時(shí)間30min，超聲溫度60℃、超聲功率500W；玉米須：料液比1：25，乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，超聲時(shí)間30min，超聲溫度60℃，超聲功率600W；甜蕎：料液比1：30，乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，超聲時(shí)間30min，超聲溫度70℃，超聲功率800W。

③超聲輔助法提取荷葉、苦蕎、玉米須、甜蕎的總黃酮得率依次為：荷葉>苦蕎>玉米須>甜蕎，其中，荷葉中總黃酮提取得率最高，為0.6677%。

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