荷葉總黃酮的水溶提取工藝優化研究

夏 寧，曾 慶，李曉瑾，劉立新，劉志偉

荷葉黃酮是荷葉的主要生物活性成分之一。研究表明，黃酮具有降血脂、降血壓、抗菌、抗氧化等生理功能，廣泛應用于醫藥領域[1－4］。作者在此對荷葉總黃酮水溶提取工藝進行優化，擬為水溶法提取荷葉總黃酮的規模化生產提供依據。

1 實驗

1.1 材料、試劑與儀器

荷葉由武漢華康臣生物科技有限公司提供。將產自武漢蔡甸區的干燥荷葉粉碎，過40目篩，備用。

蘆丁標準品、無水乙醇、亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉、碳酸鈉、四硼酸鈉，均為分析純。

分光光度計，電熱鼓風干燥箱，高速離心機，電子天平，恒溫水浴鍋，真空抽濾機，粉碎機。

1.2 方法

1.2.1 標準曲線的繪制

精密稱取120℃干燥至恒質量的蘆丁標準品10.0mg，加80%（體積分數，下同）乙醇溶解，定容至50mL容量瓶中，搖勻，得到總黃酮含量為0.2mg·mL－1的蘆丁標準溶液。

準確吸取蘆丁標準溶液 0.0mL、0.2mL、0.5 mL、1.0mL、2.0mL、3.0mL、4.0mL于10mL比色管中，加入5%亞硝酸鈉溶液1mL，搖勻；靜置5min后加入10%硝酸鋁溶液1mL，搖勻；靜置5min后加入4%氫氧化鈉溶液4mL，再用30%乙醇溶液定容至10mL，搖勻；靜置15min后，于408nm波長處測定吸光度A。以蘆丁總黃酮濃度c（mg·mL－1）為橫坐標、以吸光度A為縱坐標繪制標準曲線，得回歸方程。以未添加蘆丁的相應溶液作空白對照。

1.2.2 提取方法

稱取3.0g荷葉細粉，加入少量的助溶劑混合，然后加入一定量的蒸餾水，攪拌均勻；在不同溫度下提取不同時間，自然冷卻20min左右，經真空抽濾后蒸發濃縮；將濃縮液定容至100mL的容量瓶中，即得到供試品溶液。

由于荷葉黃酮類化合物主要是荷葉苷、槲皮素和異槲皮素，該類化合物含有酚羥基，所以在荷葉總黃酮水溶法提取過程中一般加入少量的硼酸作為助溶劑。本實驗選用碳酸鈉和四硼酸鈉（1∶1，質量比）作為助溶劑，助溶劑總量占荷葉干質量的20%。

1.2.3 工藝優化

先分別考察料液比（1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1∶60、1∶70，g∶mL，下同）、提取溫度（40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃）和提取時間（5min、10min、15min、20min、25min、30min）對荷葉總黃酮得率的影響。再依據單因素實驗結果，進行3因素3水平的正交實驗，進一步優化工藝條件。

2 結果與討論

2.1 標準曲線與回歸方程（圖1）

圖1 蘆丁標準曲線Fig.1 Standard curve of lutin solution

對蘆丁總黃酮濃度c（mg·mL－1）與吸光度A進行線性回歸，得回歸方程：A＝10.557c－0.0092，R2＝0.9995。

2.2 單因素實驗結果分析

2.2.1 料液比對荷葉總黃酮得率的影響（圖2）

圖2 料液比對荷葉總黃酮得率的影響Fig.2 Effect of solid－liquid ratio on yield of total flavonoids from lotus leaves

由圖2可以看出，料液比為1∶40時的荷葉總黃酮得率最高，料液比過大或者過小都不利于總黃酮的提取。這是因為，料液比過小，總黃酮溶解不充分；料液比過大，不僅浪費溶劑，同時也會溶解大量的雜質，使后續的黃酮純化工序更加復雜。因此，選擇料液比為1∶40左右。

2.2.2 提取溫度對荷葉總黃酮得率的影響（圖3）

由圖3可以看出，荷葉總黃酮得率隨提取溫度的升高先升高后緩慢降低，在提取溫度為80℃時，達到最高。這可能是因為，總黃酮的結構在一定溫度范圍內是穩定的，當溫度升高到某個程度，其結構可能會發生變化，致使總黃酮得率降低。一般來說，提取溫度越高，分子運動越劇烈，溶解越快，物質更易溶出；但隨著提取溫度的進一步升高，黃酮類物質會被氧化導致其含量不再增加且可能下降。因此，選擇提取溫度為80℃左右。

圖3 提取溫度對荷葉總黃酮得率的影響Fig.3 Effect of extraction temperature on yield of total flavonoids from lotus leaves

2.2.3 提取時間對荷葉總黃酮得率的影響（圖4）

圖4 提取時間對荷葉總黃酮得率的影響Fig.4 Effect of extraction time on yield of total flavonoids from lotus leaves

由圖4可以看出，荷葉總黃酮得率在提取時間為20min時達到最高，表明長時間提取并不利于總黃酮得率的提高，而且容易使后續操作更加繁瑣。因此，選擇提取時間為20min左右。

2.3 正交實驗結果分析

依據單因素實驗結果，以料液比、提取溫度、提取時間為考察因素，以荷葉總黃酮得率為考核指標，進行3因素3水平正交實驗，以優化工藝條件。正交實驗的因素與水平見表1 ，結果與分析見表2 。

表1 正交實驗因素與水平Tab.1 Factors and levels of orthogonal experiment

由表2 數據分析得出的優化方案是A2B1C3，而正交實驗的4＃方案（A2B1C2）的總黃酮得率最高。因此，將優化方案與4＃方案重新進行對比實驗，比較總黃酮得率，以篩選荷葉總黃酮的最優提取方案。

表2 L9（33）正交實驗結果與分析Tab.2 Results and analysis of L9（33）orthogonal experiment

結果發現：按優化方案測得的總黃酮吸光度為0.743、0.751、0.758，平均值為0.751，小于4＃方案的吸光度（0.790）。因此，選擇正交實驗的4＃方案（A2B1C2）為荷葉總黃酮提取的最優方案，即料液比1∶50（g∶mL）、提取溫度75℃、提取時間15min。

2.4 驗證實驗

傳統方法：以50%乙醇溶液作為溶劑。取干荷葉3.0g，加50%乙醇150mL，攪拌均勻，常溫下提取20 min。平行實驗3次，測得荷葉總黃酮的平均得率為2.11%。

在最優工藝條件下進行3次驗證實驗，測得荷葉總黃酮的平均得率為2.49%，較傳統方法提高0.38%。

3 結論

通過單因素實驗和正交實驗確定水溶法提取荷葉總黃酮的最佳工藝條件為：料液比1∶50（g∶mL）、提取溫度75℃、提取時間15min，在此條件下，荷葉總黃酮的平均得率達到2.49%，較傳統方法提高0.38%。

[1]蔡為榮.微波提取荷葉黃酮及其清除羥基自由基的研究[J］.食品科學，2004，25（9）：112－115.

[2]鐘先鋒，黃桂東.荷葉成分及功能的研究進展[J］.食品與機械，2006，22（4）：138－140.

[3]王洋.機械化學法在植物有效成分提取中的應用[D］.大連：遼寧師范大學，2008.

[4]陳海光，余以剛，曾慶孝.荷葉黃酮及生物堿的提取研究[J］.食品科學，2003，23（1）：69－72.