苦瓜黃酮類化合物提取條件的優化

摘要：以蒸餾水為浸提溶劑，采用熱浸提法從苦瓜（Momordica charantia）中提取黃酮類化合物。在單因素試驗的基礎上，設計正交試驗優化苦瓜中黃酮類化合物的提取條件。結果表明，料水質量比對苦瓜黃酮類化合物提取量的影響最大，其次是浸提溫度，浸提時間的影響最小。優化的提取方案為浸提溫度90 ℃、料水質量比1∶20、浸提時間4 h，所得苦瓜黃酮類化合物提取量為1.937 mg/g。

關鍵詞：苦瓜（Momordica charantia）；黃酮類化合物；提取；優化

中圖分類號：S642.5；R284.2 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）15-3654-03

苦瓜（Momordica charantia）又稱涼瓜、錦荔枝，是葫蘆科苦瓜屬一年生攀援草本植物，在我國各地均有種植[1]。苦瓜果實性寒味苦，營養成分豐富，含有苦瓜多糖、苦瓜素和多種氨基酸等生理活性物質，具有極高的藥用和食用價值，在醫藥和食品領域中有著廣泛的用途[2，3]。現代科學研究表明，苦瓜中的有效成分可抑制正常細胞的癌變和促進突變細胞的恢復過程，具有抗癌作用[4]。黃酮類化合物是廣泛存在于自然界的一大類化合物。到目前為止已發現的黃酮類化合物超過5 000種。該類化合物對冠心病、心絞痛、高血脂、心血管疾病有很好的療效，且具有防治高血壓、血管硬化以及抗自由基、降低血清膽固醇等作用[5]。

由于提取工藝的優劣直接關系到藥用植物中有效成分的收率、后加工的難易程度以及生產成本的高低，本試驗旨在通過對苦瓜中黃酮類化合物的提取工藝進行研究，為開發利用苦瓜中的黃酮類化合物提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鮮苦瓜來源于華中農業大學園藝林學學院試驗基地，清洗干凈后去子去瓤，切片后自然曬干，粉碎過40目篩，得苦瓜干粉備用。

試驗所用試劑包括蘆丁標準品（純度98%）；甲醇和氯化鋁（AlCl3）為國產分析純。

主要儀器包括752N型紫外可見分光光度計（上海精密科學儀器有限公司）、HH-2K1型單孔智能水浴鍋（鞏義市予華儀器有限責任公司）、FA1004型電子天平（上海越平科學儀器有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 蘆丁標準曲線的繪制 精確稱取0.01 g干燥至恒重的蘆丁標準品置于10 mL干燥的容量瓶中，加無水甲醇定容至刻度，搖勻即得濃度為1 mg/mL的蘆丁標準品溶液。分別吸取蘆丁標準溶液0.05、0.10、0.20、0.25、0.30 mL于10 mL容量瓶中，加10 g/L AlCl3溶液9.5 mL，再加入純水定容至刻度，搖勻靜置。10 min后在420 nm處測吸光度，以蘆丁濃度為橫坐標、吸光度為縱坐標繪制標準曲線如圖1，蘆丁濃度在5～30 μg/mL范圍內與吸光度有良好的線性關系，回歸方程為y=0.021 6x-0.004 3，R2=0.998 6。

1.2.2 苦瓜黃酮類化合物的提取 以蒸餾水為浸提溶劑，采用熱浸提法提取苦瓜中的黃酮類化合物。稱取苦瓜干粉2 g，加入一定質量的蒸餾水，在90 ℃浸提6 h，浸提液用紗布過濾，濾液用蒸餾水定容至100 mL，測定其中黃酮類化合物的濃度，計算苦瓜黃酮類化合物的提取量。

黃酮類化合物提取量=提取液中黃酮類化合物濃度×提取液體積/苦瓜干粉質量

1.2.3 苦瓜黃酮類化合物提取條件的優化 設置單因素試驗，分別考察料水質量比、浸提溫度、浸提時間對苦瓜黃酮類化合物提取量的影響。①料水質量比。浸提溫度90 ℃、浸提時間6 h，料水質量比分別為1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50。②浸提時間。浸提溫度90 ℃、料水質量比1∶30，浸提時間分別為2、3、4、5、6 h。③浸提溫度。浸提時間6 h、料水質量比1∶30，浸提溫度分別為20、40、60、80、100 ℃。各處理均設置3組重復，結果取平均值。

由于單因素試驗并不能反映各因素之間的相互作用，而實際操作中各因素之間的相互作用也會影響黃酮類化合物的提取率，因此為確定提取苦瓜中黃酮類化合物的最佳工藝參數，根據單因素試驗結果確定正交試驗各因素的考察水平，進一步優化苦瓜黃酮類化合物的提取工藝[6-9]。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 料水質量比對苦瓜黃酮類化合物提取的影響 在浸提時間6 h、浸提溫度90 ℃的條件下，不同料水質量比對苦瓜中黃酮類化合物提取的影響見圖2。由圖2可知，黃酮類化合物的提取量隨提取溶劑用量的增加先呈上升趨勢，料水質量比小于1∶30后再增加提取溶劑的用量，黃酮類化合物的提取量略有下降。一般來說，在一定范圍內增大提取溶劑的用量有利于溶質的溶出，但過大的料水質量比不僅增加水的消耗及后續的濃縮成本，而且容易導致加工過程中溶質的丟失[10]。因此，選擇1∶10、1∶20、1∶30為正交試驗料水質量比的3個水平。

2.1.2 浸提時間對苦瓜黃酮類化合物提取的影響 在浸提溫度90 ℃、料水質量比1∶30的條件下，不同浸提時間對苦瓜黃酮類化合物提取的影響見圖3。從圖3可以看出，苦瓜黃酮類化合物的提取量隨著浸提時間的延長呈先升高后下降的變化趨勢。在一定范圍內延長浸提時間有利于黃酮類化合物的溶出，但浸提時間過長易導致黃酮類化合物在較高溫度下分解。因此，選擇3、4、5 h為正交試驗浸提時間的3個水平。

2.1.3 浸提溫度對苦瓜黃酮類化合物提取的影響 在浸提時間6 h、料水質量比1∶30的條件下，不同浸提溫度對苦瓜黃酮類化合物提取的影響結果見圖4。由圖4可知，苦瓜黃酮類化合物的提取量隨著浸提溫度的升高總體呈上升趨勢，浸提溫度高于80℃后黃酮類化合物的提取量略有下降。浸提溫度升高有利于提高物料的擴散系數，從而提高黃酮類化合物的提取量；但溫度過高易對提取液中的黃酮類化合物造成破壞，故導致提取量下降[7]。因下降趨勢不明顯，為盡可能充分地將苦瓜中黃酮類化合物提取出來，設定正交試驗中浸提溫度的3個水平為80、90、100 ℃。

2.2 正交試驗結果

在單因素試驗的基礎上設計正交試驗進一步考察浸提溫度、料水質量比、浸提時間對苦瓜黃酮類化合物的影響，正交試驗因素與水平見表1，結果見表2。由表2可知，各因素對黃酮提取率影響的主次順序為料水質量比、浸提溫度、浸提時間，方差分析結果表明3個因素對試驗結果的影響都未達顯著水平。最佳提取工藝條件為A2B2C2，即浸提溫度90 ℃、料水質量比1∶20、浸提時間4 h。在此條件下進行驗證試驗[11]，所得黃酮類化合物的提取量為1.937 mg/g，高于正交試驗所有組合的結果，表明優化的方案可靠。

3 小結與討論

目前在苦瓜的活性成分鑒定與保健功能方面的研究取得了較大進展。已鑒定的苦瓜活性成分主要有核糖體失活蛋白、多糖、皂苷、黃酮等，這些活性物質在降血糖、降血脂、抗氧化、增強免疫力等方面體現出良好的保健功能[12]，以苦瓜為原料提取有效成分，并深加工制作食品或保健藥物具備誘人的前景。本研究通過單因素試驗及正交試驗，從降低成本、提高產量等角度考慮優化苦瓜黃酮類化合物的提取條件。試驗結果表明，各因素對黃酮類化合物提取量的影響由大到小依次為料水質量比、浸提溫度、浸提時間，最佳工藝條件為浸提溫度90 ℃、料水質量比1∶20、浸提時間4 h，所得黃酮類化合物的提取量為1.937 mg/g。

參考文獻：

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