蕎麥莖中總酚和總黃酮的提取工藝研究

郭乾城

摘要：以蕎麥莖為原料，采用正交試驗(yàn)研究多酚和蘆丁的最佳提取工藝。結(jié)果表明，采用丙酮為提取劑時(shí)多酚和總黃酮的得率最大，提取2次提取率可達(dá)93.7%；總黃酮與多酚類物質(zhì)的最佳提取工藝一致，丙酮體積分?jǐn)?shù)50%、料液比1∶30（g∶mL）、提取溫度55℃、提取時(shí)間25min；多酚得率為13.87mg/g，總黃酮得率2.05mg/g。

關(guān)鍵詞：蕎麥莖；多酚；總黃酮；提取工藝

蕎麥（buckwheat）是蓼科（polygonaceae）蕎麥屬（Fagopyrum）植物，是一種生育期短、耐貧瘠、適應(yīng)性廣泛的雜糧作物，在世界范圍內(nèi)廣泛種植[1]。但是長(zhǎng)期以來(lái)，蕎麥僅用于傳統(tǒng)食品加工生產(chǎn)，其莖葉被作為飼料和稈肥，甚至丟棄處理，未得到高價(jià)值利用[2]。

蕎麥含有多酚類、黃酮類等天然活性成分，研究表明植物多酚具有抗腫瘤、抑菌和抗氧化等眾多生理活性。以蘆丁（rutin）為代表的黃酮類化合物，具有獨(dú)特的保健功能，可用于治療毛細(xì)血管的脆性和滲透性出血，降低血脂和膽固醇，有抗菌和抗輻射作用；可用于防治高血壓、腦溢血、糖尿病、視網(wǎng)膜出血和出血性紫癜等，也可用作食品抗氧化劑和色素。蘆丁可直接作為藥品，或作為藥物的中間體，用于食品和化妝品領(lǐng)域[3-5]。

采用溶劑提取法從蕎麥莖中提取具有保健和藥用價(jià)值的功能成分，優(yōu)化提取工藝對(duì)于蕎麥莖的高價(jià)值利用具有重要意義。

1 試驗(yàn)與方法

1.1 材料與試劑

試驗(yàn)材料：蕎麥莖，于十月份采自咸陽(yáng)旬邑縣，干燥粉碎后過(guò)60目篩。

試驗(yàn)試劑：Folin-Ciocalteu試劑、沒(méi)食子酸、蘆丁、AlCl3、甲醇、丙酮、乙醇，均為分析純；20%碳酸鈉、5%NaNO2溶液、70%乙醇、10%Al（NO3）3溶液、4%NaOH溶液；蘆丁對(duì)照品：精密稱取10mg蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品用無(wú)水乙醇溶解后，再用60%乙醇定容至50ml容量瓶中。

1.2 試驗(yàn)儀器

儀器設(shè)備：752型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海光譜儀器有限公司；KQ-250DB型數(shù)控超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司；HHW-21CU-600電熱恒溫水槽，上海福瑪實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；JYL-C010九陽(yáng)料理機(jī)；震蕩儀，海門市其林貝爾儀器制造有限公司；離心機(jī)，江蘇保慶分析設(shè)備廠；MHE-150型數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱，上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；ME204電子天平，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；移液槍。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 提取工藝

將新鮮蕎麥莖自然陰干，粉碎后過(guò)60目篩，冰箱4 ℃條件下保存，待用。

1.3.2 總酚含量測(cè)定

1）沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線制作

參考文獻(xiàn)[6]并做適當(dāng)修改。稱取0.500g沒(méi)食子酸，用水溶解，定容至100mL，以此母液配制質(zhì)量濃度為10、20、30、40、50、60mg/L的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別吸取系列標(biāo)準(zhǔn)溶液1mL于10mL離心管中，加入10%Folin-Ciocalteu顯色劑5mL，混勻，3-8min內(nèi)各加入7.5%碳酸鈉溶液4mL，混勻，在室溫條件下避光放置1h。用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定在765nm下的吸光值（A），平行測(cè)定3次，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2）樣品吸光度測(cè)定

準(zhǔn)確吸取1mL稀釋一定倍數(shù)后的試液，轉(zhuǎn)移至10mL離心管中，加入10%Folin-Ciocalteu顯色劑5mL，混勻，3-8min內(nèi)各加入7.5%碳酸鈉溶液4mL，混勻，在室溫條件下避光放置1h。用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定在765nm下的吸光值（A），平行測(cè)定3次。

3）總酚含量計(jì)算

W為多酚含量（%），c為多酚質(zhì)量濃度（mg/ mL），v為提取液體積，n為稀釋倍數(shù)，M為蕎麥莖樣品質(zhì)量。

1.3.3 總黃酮含量測(cè)定

1）蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作

參考文獻(xiàn)[1]并做適當(dāng)修改。分別吸取0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0mL蘆丁對(duì)照品溶液于25mL容量瓶中，加水至6mL，加入4mL5%的NaNO2，搖勻靜置6min后再加入1mL10% Al（NO3）3，搖勻靜置6min，再加10ml4%的NaOH，加水至刻度，搖勻后靜置15min。在紫外分光光度計(jì)510nm處測(cè)定其吸光值，平行測(cè)定3次。以吸光度（A）為橫坐標(biāo)，濃度（C）為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2）樣品吸光度的測(cè)定

吸取3mL稀釋一定濃度后的提取液置于25mL容量瓶中，步驟同上，平行測(cè)定3次。

3）黃酮含量計(jì)算

W為黃酮含量（%），c為黃酮質(zhì)量濃度（mg/ mL），v為提取液體積，n為稀釋倍數(shù)，M為蕎麥莖樣品質(zhì)量。

1.4 提取溶劑的選擇

稱取4份蕎麥莖粉末各0.2g，溶劑分別為乙醇、甲醇、丙酮、水；體積分?jǐn)?shù)65%，料液比1∶20，提取溫度55℃，提取時(shí)間1h，提取2次；各處理重復(fù)3次。

1.5 單因素試驗(yàn)

選定料液比、提取溫度、體積分?jǐn)?shù)、提取時(shí)間四個(gè)可能影響提取效果的因素，分別以總酚、總黃酮得率為考察指標(biāo)，優(yōu)選合適的提取條件。

1.5.1 體積分?jǐn)?shù)對(duì)總酚、總黃酮提取的影響

稱取6份蕎麥莖粉末各0.2g，按照料液比1∶20，提取溫度55℃，水浴時(shí)間1h，提取2次；丙酮體積分?jǐn)?shù)分別為40%、50%、60%、70%、80%、90%；平行處理3次。

1.5.2 料液比對(duì)總酚、總黃酮提取的影響

稱取6份蕎麥莖粉末各0.2g，按照丙酮體積分?jǐn)?shù) 60%，提取溫度55℃，水浴時(shí)間1h，提取2次；料液比分別為1∶10，1∶15，1∶20，1∶25，1∶30，1∶35；平行處理3次。

1.5.3 提取溫度對(duì)總酚、總黃酮提取的影響

稱取6份蕎麥莖粉末各0.2g，按照丙酮體積分?jǐn)?shù)60%，料液比1∶25，水浴時(shí)間1h，提取2次；溫度分別為35、45、55、65、75、85℃，平行處理3次。

1.5.4 提取時(shí)間對(duì)總酚、總黃酮提取的影響

經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)摸索，選擇稱取5份蕎麥莖粉末各0.2g，按丙酮體積分?jǐn)?shù)60%，料液比1∶25，55℃，提取2次；時(shí)間分別為2、5、15、25、40min，平行處理3次。

1.6 提取次數(shù)的選擇

稱取4份蕎麥莖粉末0.2g，丙酮體積分?jǐn)?shù)60%，料液比1∶25，55℃條件下，15min/次，分別提取1、2、3、4次，各處理重復(fù)3次。

1.7 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取體積分?jǐn)?shù)（A）、料液比（B）、提取溫度（C）、提取時(shí)間（D）四個(gè)因素，4因素3水平正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表1，分別以總酚、總黃酮得率為響應(yīng)值，平行3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線

由圖1可知，沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y = 0.0093x + 0.0275，R2 = 0.9997。

2.2 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線

由圖2可知，蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y = 0.0116x -0.0241，R2 = 0.9998。可以看出，蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸性較好，能夠較準(zhǔn)確地?cái)M合出真實(shí)數(shù)據(jù)。

2.3 提取溶劑的選擇

由圖3、圖4可知，蕎麥莖中總酚、總黃酮得率均以丙酮為提取溶劑時(shí)得率最高，故選擇丙酮作為提取溶劑進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

2.4 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.4.1 體積分?jǐn)?shù)對(duì)總酚、總黃酮提取的影響

由圖5、圖6可知，隨著丙酮體積分?jǐn)?shù)增加，蕎麥莖中總酚、總黃酮的得率均出現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，在丙酮體積分?jǐn)?shù)60%時(shí)得率達(dá)到最高，故選擇丙酮體積分?jǐn)?shù)60%作為正交試驗(yàn)中心條件。

2.4.2 料液比對(duì)總酚、總黃酮提取的影響

由圖7、圖8可知，總酚、總黃酮得率隨料液比增加呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)后趨于平緩，或者有所降低，在料液比1∶25時(shí)，二者得率均達(dá)到最高。所以，選擇料液比1∶25作為后續(xù)試驗(yàn)的中心條件。

2.4.3 提取溫度對(duì)總酚、總黃酮提取的影響

由圖9、圖10可知，隨著溫度的升高，總酚和黃酮類化合物的得率均先升高后降低，在提取溫度達(dá)到55℃時(shí)，得率較高。因此，選擇55℃作為優(yōu)化試驗(yàn)的中心溫度。

2.4.4 提取時(shí)間對(duì)總酚、總黃酮提取的影響

由圖11、圖12可知，在其他條件一定的情況下，15min內(nèi)隨著浸提時(shí)間的增加，蕎麥莖總酚和總黃酮的得率逐漸增加，15min以后有所下降或者基本持平，故選擇15min作為優(yōu)化試驗(yàn)的中心提取時(shí)間。

2.5 提取次數(shù)的選擇

由圖13、圖14可知，第1次提取時(shí)，蕎麥莖中酚類和黃酮類物質(zhì)溶出率較低，造成此類生物活性物質(zhì)的大量浪費(fèi)，進(jìn)行2次提取后，二者提取率均可達(dá)93.7%以上。提取次數(shù)增加可以提高得率，但提高幅度很小，綜合考慮經(jīng)濟(jì)及環(huán)保因素，選擇提取2次較為合適。

2.6 正交優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

正交優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果見(jiàn)表2，K分析針對(duì)總酚含量，T分析針對(duì)總黃酮含量，所用方法均為極差分析。

蕎麥莖中總酚得率的影響因素是A>B>C>D，最優(yōu)條件是A1B3C2D3。即：丙酮體積分?jǐn)?shù)對(duì)總酚得率的影響最大。正交試驗(yàn)得出的最優(yōu)條件是：選擇丙酮為提取劑，提取2次，丙酮體積分?jǐn)?shù)50%、料液比1∶30、提取溫度55℃、提取時(shí)間25min。總黃酮得率的影響因素是B>C>A>D，最優(yōu)條件為A1B3C2D3。即：料液比對(duì)總黃酮得率的影響最大，正交最優(yōu)條件與總酚相同。

3 結(jié)論

采用溶劑法提取蕎麥莖中的多酚和黃酮類物質(zhì)，以丙酮為溶劑對(duì)于蕎麥莖中酚類和黃酮類物質(zhì)的浸出效果最好，提取2次多酚和總黃酮的提取率即可達(dá)到93.7%以上。各因素對(duì)多酚得率的影響大小依次為：體積分?jǐn)?shù)>料液比>提取溫度>提取時(shí)間；各因素對(duì)總黃酮得率的影響大小依次為：料液比>提取溫度>體積分?jǐn)?shù)>提取時(shí)間。正交試驗(yàn)優(yōu)化的多酚和黃酮類物質(zhì)提取工藝參數(shù)為：丙酮體積分?jǐn)?shù)50%、料液比1∶30、提取溫度55℃、提取時(shí)間25min，在此條件下，多酚提取得率達(dá)13.87mg/g，總黃酮提取得率為2.05mg/g。該提取工藝，多酚和黃酮類物質(zhì)得率高，工藝穩(wěn)定，可為蕎麥莖資源的深度利用提供理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 臧小云，劉麗萍，蔡慶生.不同供氮水平對(duì)蕎麥莖葉中黃酮含量的影響[J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，29（3）：28-32.

[2] 李白存.響應(yīng)面法優(yōu)化蕎麥莖中蘆丁的提取工藝[J].化學(xué)與生物工程，2016，33（10），39-44

[3] 周小理，周一鳴，田呈瑞.蕎麥蘆丁提取純化及定量分析方法的研究進(jìn)展[J].食品工業(yè)，2007，（3）：20-22.

[4] 穆志新，田翔，周建萍，等.高效液相色譜法測(cè)定蕎麥中蘆丁含量[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（11）：1408-1410.

[5] 雷昌貴，孟宇竹，劉蒙佳等.食品中多酚類化合物測(cè)定方法研究進(jìn)展[J].糧油食品科技，2007，15（4）：61-63.

[6] 李健，楊昌鵬，李群梅等.植物多酚的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].廣西輕工業(yè)，2008，24（12）：1-3+9.