亞臨界－超聲波協(xié)同萃取苦蕎麩中的黃酮

慕婷婷，韓玲

(甘肅農業(yè)大學食品科學與工程學院，甘肅 蘭州，730070)

苦蕎麩是蕎麥加工中產生量最大的一種副產物且含有以蘆丁為主的大量黃酮類化合物。苦蕎具有降血脂、降膽固醇、治療心血管疾病的作用［1－2］。將苦蕎麩作為一種廉價的提取原料，既可以充分利用資源又可以提高產品附加值。

目前黃酮的提取多采用超臨界CO2萃取法、微波提取法等［3－4］。本研究采用流體為四氟乙烷的亞臨界-超聲波協(xié)同萃取法，萃取苦蕎麩中的黃酮［5－7］。

1 材料與方法

1.1 材料及試劑

苦蕎(甘肅省定西市通渭縣)，蘆丁標準品(純度95%，成都思科華生物技術有限公司)，其他試劑均為化學純和分析純。

1.2 儀器與設備

WS2-133-65型恒溫水浴鍋，江蘇金壇市革華儀器制造有限公司;SHZ-D(Ⅲ)循環(huán)水式真空泵，鞏義市廣華儀器廠;亞臨界-超聲波聯(lián)合萃取儀，甘肅天工生物科技公司。

1.3 測定方法

1.3.1 標準曲線的繪制

參照NY/T1295－2007。

1.3.2 樣品總黃酮含量的測定

總黃酮含量以蘆丁的質量分數(shù)ω計。

式中:c，由標準曲線計算得出的待測試液的總黃酮濃度的數(shù)值，mg/mL;V，待測試液的體積，mL;D，試料的總稀釋倍數(shù);m，試料的質量，g;H，試樣水分的質量分數(shù)。

已知原料苦蕎麩的質量，測得原料苦蕎麩中黃酮類化合物的含量，待提取完成后測定提取物中黃酮的含量及提取物的質量，既可計算出黃酮的提取率。

1.4 提取方法

1.4.1 原料預處理

將苦蕎麩進行分揀、粉碎，然后用造粒機造成長約1 cm的膠囊狀顆粒，以防原料在萃取過程中板結堵塞儀器。

1.4.2 亞臨界-超聲波協(xié)同萃取

開啟亞臨界-超聲波協(xié)同萃取儀儲罐進行溶劑充裝，溶劑充裝量不得超過80%，將亞臨界流體(四氟乙烷)在溫度＜35℃，壓力＜0.8MPa的狀態(tài)下壓縮為液態(tài)，注入萃取釜中與麥麩顆粒攪拌混合，加入夾帶劑(體積分數(shù)為65%的乙醇溶液)，使得原料苦蕎麩與夾帶劑乙醇的料液比為1∶25(g∶mL)，控制萃取釜內溫度在20℃左右、系統(tǒng)壓力為0.8～4.0 MPa、萃取時間為3 h，每萃取1 h開啟超聲頻率2 500 Hz的超聲波10 min，萃取完畢后過濾分離固液相，將液相混合溶液輸送進入暫存釜罐，完成提取。

2 結果與分析

2.1 蘆丁標準曲線的繪制

以吸光度為橫坐標，濃度值為縱坐標繪制標準曲線，線性回歸得蘆丁濃度c和吸光度A的標準曲線方程c=0.027 1A+0.000 4，R2=0.993。表明蘆丁濃度在0.001 25～0.020 0 mg/mL內線性良好，方程可用。標準曲線見圖1。

2.2 不同提取方法對提取率的影響

分別采用亞臨界提取、超聲波輔助提取和亞臨界-超聲波協(xié)同萃取法工藝進行苦蕎麩中黃酮提取，對比不同提取方法對提取率的影響。結果如圖2所示。

圖1 蘆丁標準曲線

圖2 不同提取方法對提取率的影響

試驗發(fā)現(xiàn)，亞臨界萃取苦蕎麩黃酮提取率僅為33.50%，超聲波輔助萃取苦蕎麩中黃酮的提取率為50.20%，亞臨界-超聲波協(xié)同萃取時提取率為90.05%，亞臨界-超聲波協(xié)同萃取既利用了超聲波的空化作用和機械振動加速了植物中有效成分的擴散、釋放并使其與溶劑充分混合，又利用了亞臨界流體四氟乙烷良好的擴散性能，對物質較好的滲透性和較強的溶解能力，超聲波-亞臨界協(xié)同萃取法優(yōu)于超聲波萃取法，也優(yōu)于亞臨界萃取法。

2.3 單因素試驗結果及分析

2.3.1 萃取釜內溫度對黃酮提取率的影響

萃取釜內溫度對黃酮提取率的影響如圖3所示。

圖3 萃取釜內溫度對黃酮提取率的影響

當萃取釜內溫度在10～20℃的區(qū)間內，隨著溫度的上升，溶液的溶解度越大，擴散速率也越大，黃酮提取率顯著提高，而20℃后黃酮提取率雖在升高，但趨于平緩，萃取釜內溫度20℃較為合適。

2.3.2 亞臨界浸提時間對黃酮提取率的影響

亞臨界浸提時間對黃酮提取率的影響如圖4所示。

圖4 亞臨界浸提時間對黃酮提取率的影響

由圖4可知，亞臨界浸提小于3 h時，乙醇溶液對黃酮的溶解能力隨著浸提時間的增加大幅度增加，總黃酮提取率也在增加;在亞臨界浸提超過3 h時，由于苦蕎麩中大部分黃酮已被提取出來，所以隨著時間的延長，黃酮提取率雖仍在上升，但漲幅不明顯，選3 h為較適亞臨界浸提時間。

2.3.3 系統(tǒng)壓力對黃酮提取率的影響

系統(tǒng)壓力對黃酮提取率的影響如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)壓力對黃酮提取率的影響

由圖5可知，在萃取壓力0.6 MPa提高到0.8 MPa時，黃酮提取率增加，但總體變化不大，進一步提高壓力，提取率開始下降，尤其是系統(tǒng)壓力由0.8 MPa升至0.9 MPa時，提取率下降明顯。采用亞臨界-超聲波協(xié)同萃取黃酮時，系統(tǒng)壓力很小，設備安全性成本大大降低，經(jīng)濟性好。

2.3.4 四氟乙烷用量對黃酮提取率的影響

流體四氟乙烷用量越多，原料苦蕎麩與四氟乙烷混合的越均勻，溶劑對苦蕎麩中的黃酮提取越充分，但考慮到萃取釜的容積是一定的，若加入過多的四氟乙烷，每次提取投入的物料勢必會減少，而后期的干燥能耗及溶劑回收成本會增加。考慮到生產成本的問題，選用流體四氟乙烷與夾帶劑乙醇比例為1∶1，即原料∶四氟乙烷∶乙醇 =1∶25∶25(g∶mL∶mL)。

2.4 正交試驗結果及分析

以萃取釜內溫度、亞臨界浸提時間、系統(tǒng)壓力作為考察因素，選用L9(34)進行優(yōu)化試驗。因素水平設計見表1。

表1 正交試驗因素水平

表2 正交試驗結果與分析

通過表2比較各因素的極差值(R)可以看出，影響黃酮提取率的因素順序為A＞B＞C，即萃取釜內溫度＞亞臨界浸提時間＞系統(tǒng)壓力，苦蕎麩中黃酮的最優(yōu)提取方案為A2B2C3。從表3可以看出，浸提溫度對黃酮的提取有顯著影響。最終確定的最佳提取提取條件為:萃取釜內溫度20℃，亞臨界浸提時間3 h，系統(tǒng)壓力為0.8 MPa。該工藝下，蕎麥麩中總黃酮的提取率為90.05%。

表3 正交試驗方差分析

3 結論

研究表明，亞臨界-超聲波協(xié)同萃取法對苦蕎麩中黃酮的提取效果很好，浸提時間、浸提溫度、料液比對總黃酮提取的影響次序為萃取釜內溫度＞亞臨界浸提時間＞系統(tǒng)壓力，其中萃取釜內溫度對黃酮提取率有顯著影響，亞臨界-超聲波協(xié)同萃取苦蕎麩中黃酮類化合物的最佳工藝條件為:萃取釜內溫度20℃，亞臨界浸提時間3 h，系統(tǒng)壓力為0.8 MPa，在此條件下黃酮提取率為90.05%。

［1］ 鄭建仙．功能性食品［M］．北京:中國輕工業(yè)出版社，2000.

［2］ 林汝法．中國蕎麥［M］．北京:中國農業(yè)出版社，1994.

［3］ 姜忠麗，紀淑娟．超臨界CO2萃取苦蕎麥中蘆丁的工藝研究［J］．糧油加工，2007(4):88－90.

［4］ 安守強，李瑞國，梁成真．微波提取苦蕎籽粒總黃酮最佳工藝的研究［J］．安徽農業(yè)學報，2007，35(10):2 833 －2 834.

［5］ 趙文彬，許玉華，王魯石．蘆丁的純化及其含量測定［J］．時珍國醫(yī)國藥，2007(4):876 －878.

［6］ 袁志發(fā)，周靜芋．實驗設計與分析［M］．北京:高等教育出版社，2000:292－304.

［7］ 陸紅佳，鄭龍輝，劉雄．超聲波輔助酶結合堿法提取薯渣纖維素的工藝研究［J］．食品工業(yè)科技，2011(3):79－82.