軟棗獼猴桃黃酮超聲輔助提取條件優化

劉長江，王 菲，欒云峰，孫曉榮

(沈陽農業大學食品學院，遼寧 沈陽 110866)

軟棗獼猴桃黃酮超聲輔助提取條件優化

劉長江，王 菲，欒云峰，孫曉榮

(沈陽農業大學食品學院，遼寧 沈陽 110866)

目的：研究軟棗獼猴桃黃酮的最佳提取條件。方法：以乙醇為溶劑，采用超聲波輔助提取法對軟棗獼猴桃中的黃酮進行提取，并通過響應面Box-Behnken設計分析方法對其最佳提取條件進行優化。結果：軟棗獼猴桃總黃酮最佳提取條件為乙醇體積分數70%、超聲時間6min、超聲功率270W，在此條件下，實際提取率為0.0297%，與預測值基本吻合。結論：超聲波輔助提取法適合于軟棗獼猴桃黃酮的提取。

軟棗獼猴桃；黃酮；超聲輔助提取；響應面分析方法

軟棗獼猴桃(Actinidia arguta Sieb.et Zucc)又名軟棗子、獼猴梨、藤瓜和藤棗，為獼猴桃科(Actinidiaceae)獼猴桃屬(Actinidia)多年生落葉藤本植物，分布于東北、華北、山東、西北及長江流域，其中東北南部山區較多見[1]。

黃酮類化合物是一類植物中分布很廣而且重要的多酚類天然產物，泛指兩個具有酚羥基的苯環(A-與B-環)通過中央三碳原子相互連接而成的一系列化合物[2]。黃酮化合物具有廣泛的藥理活性，如抗氧化作用、抗菌抗病毒作用、消炎作用、提高機體免疫力、抗腫瘤、降血壓、降血脂、防治心腦血管疾病和保肝護肝等生理功能[3]。提取黃酮的傳統方法有浸提法、索氏法和回流法等，近年來在提取工藝方面出現了酶法提取、微波提取、超聲提取等新方法[4]。超聲提取作為一種先進的提取方法，具有提取時間短、能耗低、效率高等特點[5-6]。

目前采用響應面設計優化軟棗獼猴桃黃酮提取工藝的報道較少。本實驗采用超聲波輔助提取軟棗獼猴桃黃酮，利用超聲波的空化作用、熱效應、機械作用加速細胞壁的破碎，促進胞內黃酮的溶出，縮短提取時間[7-9]，并通過響應面分析法對提取條件進行優化。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

軟棗獼猴桃產于遼寧省本溪市。標樣蘆丁(rutin) 中國藥品生物制品鑒定所；其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

TU-180型紫外-可見分光光度計 北京普析通用儀器有限公司；Himac CR-21G型高速冷凍離心機 日本日立公司；BP120S型電子天平 德國Sartorius公司；JY92-Ⅱ型超聲波細胞粉碎機 寧波新芝生物科技股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 軟棗獼猴桃黃酮提取方法

鮮果洗凈，吸干表面水分，勻漿。稱取10.00g，加入一定體積分數的乙醇溶液，料液比1∶8(g/mL)，混合均勻后，進行超聲提取，于55℃水浴1h。提取物混合液于4℃、10000r/min離心15min，取上清液定容至100mL；總黃酮測定方法采用AlCl3比色法[10-15]。

1.3.2 軟棗獼猴桃總黃酮提取率計算

1.3.3 標準曲線的繪制

采用AlCl3比色法，精確稱取10mg蘆丁標準品，以50%乙醇定容至50mL，搖勻，得0.2mg/mL蘆丁溶液。分別取0、1、2、3、4、5mL蘆丁標準溶液于25mL比色管，再依次加入8mL 0.1mol/L AlCl3和4mL醋酸-醋酸鈉的緩沖液(pH5.5)，以50%乙醇溶液定容至25mL，靜置20min，在波長415nm處測定吸光度，并以吸光度A為橫軸、蘆丁質量濃度Y/(mg/mL)為縱軸繪制標準曲線，得回歸方程Y=0.0315A-0.0002(R2=0.9999)。樣品中總黃酮含量測定方法同上。

1.4 試驗設計

采用SAS 9.1軟件中的二次通用旋轉組合設計方案，進行參數優化。

2 結果與分析

采用Box-Behnken模型試驗設計，試驗結果見表1。

表1 Box-Behnken模型試驗設計及結果Table 1 Box-Behnken experimental design and corresponding results

2.1 回歸方程的建立

采用SAS 9.1.3進行統計分析，得到軟棗獼猴桃黃酮類化合物的提取率與超聲輔助提取各因素變量間的函數關系為：

為了說明回歸方程的有效性及各因素對提取率的影響程度，對回歸方程進行方差分析(表2)。模型一次項X1極顯著，X2、X3不顯著；二次項X12極顯著，X2、X32不顯著；交互項X1X2、X1X3極顯著，X2X3不顯著。表明各試驗因素對響應值的影響不是簡單的線性關系。在本試驗涉及范圍內，該模型顯著(P＜0.01)。模型的相關系數R2=0.9766，說明該模型與實際試驗擬合良好、誤差小，證明應用相應面優化法的提取工藝提取軟棗獼猴桃黃酮是可行的。

表2 回歸方程方差分析Table 2 Variance analysis for the fitted regression equation

2.2 響應面分析

將建立的回歸模型中的任一因素固定在零水平，得到另外兩個因素的交互影響結果，二次回歸方程的響應面及其等高線見圖1。

圖1 各兩因素交互作用的響應面圖和等高線圖Fig.1 Response surface and contour plots for the effect of ethanol concentration, ultrasonic treatment power and ultrasonic treatment time on extraction rate of flavonoids

對方程求導，并令其等于零，可以得到曲面的最大點，即3個因素的最佳水平值。轉換后得到的最佳提取條件為乙醇體積分數71.11%、超聲時間5.89min、超聲功率266.67W，此時黃酮類化合物的理論提取率最大為0.0301%。考慮實際操作情況，確定軟棗獼猴桃黃酮類化合物的最佳提取工藝參數：乙醇體積分數70%、超聲時間6min、超聲功率270W。在此條件下，重復實驗3次，得到提取率分別0.03%、0.0293%、0.0298%，重復性較好，平均值為0.0297%，與預測值基本一致，證實了該模型的有效性。

3 結 論

超聲輔助提取軟棗獼猴桃中黃酮類化合物的最佳工藝條件為乙醇體積分數70%、超聲時間6min、超聲功率270W。在此條件下，黃酮類化合物的提取率為0.0297%。乙醇體積分數、超聲時間與超聲功率均為影響提取率的主要因素，其中超聲時間對提取率影響最大，其次是乙醇體積分數，而超聲功率對黃酮類化合物的提取率影響相對較小。

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Optimization of Ultrasound-assisted Extraction of Flavonoids from Actinidia arguta Fruits

LIU Chang-jiang，WANG Fei，LUAN Yun-feng，SUN Xiao-rong
(College of Food Science, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866, China)

Objective∶ To explore the optimal extraction conditions of flavonoids from the fruits of Actinidia arguta. Methods∶Flavonoids extraction was carried out using ethanol as the extraction solvent with the assistance of ultrasound. Response surface methodology based on Box-Behnken experimental design was used for process optimization. Results∶ The optimal extraction conditions were ethanol concentration of 70%, ultrasonic treatment time of 6 min and ultrasonic power of 270 W. Under these conditions, the experimental extraction rate of total flavonoids from Actinidia arguta fruits was 0.0297%, which was consistent with the prediction value. Conclusion∶ Ultrasound assistance is a suitable method for the extraction of total flavonoids from Actinidia arguta fruits.

Actinidia arguta；flavonoids；ultrasonic-assisted extraction；response surface methodology

S663.4；O623.54

A

1002-6630(2011)14-0100-03

2010-09-03

農業部公益性行業科研專項(200903013)

劉長江(1955—)，男，教授，博士，研究方向為食品生物技術。E-mail：liucj597@sohu.com