超聲波法提取鳳尾竹葉黃酮工藝研究

禚同友（吉林農業科技學院食品工程學院，國家糖料加工技術研發分中心，吉林吉林132101）

超聲波法提取鳳尾竹葉黃酮工藝研究

禚同友
（吉林農業科技學院食品工程學院，國家糖料加工技術研發分中心，吉林吉林132101）

摘要：為從鳳尾竹葉中提取黃酮，采用超聲波法提取工藝，在乙醇濃度，料液比，超聲溫度，超聲時間4個單因素試驗基礎上采用正交試驗設計優化其提取工藝參數。試驗結果表明，超聲波法提取鳳尾竹葉黃酮最佳工藝參數為：乙醇濃度72%，料液比1∶30（g/mL），超聲功率300W，超聲時間10min，此時鳳尾竹葉黃酮提取率為2.226%。

關鍵詞：鳳尾竹葉黃酮；黃酮；超聲波法；正交試驗

鳳尾竹[Bambusamultiplex（Lour.）Raeuschel cv. Nana]為禾本科、刺竹屬多年生木質化植物，又名觀音竹、蓬萊竹等，原產于我國廣東、廣西、四川、福建等地，目前已廣泛分布于我國南方大多省份，主要用于盆栽觀賞與園林綠化[1]；其竹葉基本處于未開發利用狀態。研究發現，竹葉中含有大量的黃酮、活性多糖、特種氨基酸、芳香成分和微量元素等有益成分[2]，其中黃酮是其主要的生物活性物質，在各類品種竹葉中都廣泛存在。藥理學研究表明，竹葉黃酮具有抗氧化、抗疲勞、抗老化、抗菌、抗病毒、抑菌及保護心腦血管等多重藥理功效，具有廣泛的應用范圍[3-5]。但目前關于鳳尾竹葉黃酮的提取工藝沒見文獻報道。目前黃酮類化合物常用的提取方法有溶劑法、微波輔助法、超聲波輔助法、酶解法、超臨界流體萃取法等[6-9]。超聲波輔助法具有操作簡便快捷、提取率高、速度快等特點，近年來在植物黃酮的提取中有著廣泛應用。研究表明，超聲產生的空化效應能在溶劑內部產生張烈沖擊波和速度極快的微射流，使提取系統中的固液邊界層變薄，增大傳質速率而沖擊波或微射流產生的張大剪切力能使植物細胞壁破裂，促使更多內含物的釋放：此外，超聲產生的機械效應與熱效應同樣加速有效組分的擴散釋放，并充分與溶劑混合，利于提取。本研究采用超聲波法提取鳳尾竹葉黃酮，通過正交試驗設計優化其工藝參數，以其為充分開發鳳尾竹葉這一豐富自然資源提供技術參考。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

新鮮鳳尾竹葉：采自福建省漳州市，自然陰干后備用。蘆丁標準品（純度＞99.0%）：購于上海一基生物試劑有限公司；氫氧化鈉、硝酸鋁、亞硝酸鈉、醋酸鉛、乙醇、濃鹽酸、鋅粉等均為分析純。

1.2主要儀器

HH-4型數字恒溫水浴鍋：國華電器有限公司；722型分光光度計：上海光譜儀器有限公司；800型電動離心沉淀器：江蘇龍崗醫療器械廠；KQ5200B型超聲波清洗器：昆山舒美儀器有限公司；LG-DAA型高速中藥粉碎機：浙江瑞安市百信藥機器械廠。

1.3試驗方法

1.3.1超聲提取方法

將曬干后鳳尾竹葉用高速粉碎機粉碎，過80目篩。準確稱取原料2.0 g于三角瓶中，用一定濃度、體積乙醇浸潤后置于超聲波清洗器中，在一定條件下超聲提取，用真空泵抽提過濾，提取3次，合并提取液后減壓濃縮，回收乙醇，將浸膏定容到20mL。

1.3.2標準曲線繪制

采用丁利君等方法進行標準曲線繪制[10]。

1.3.3乙醇濃度對鳳尾竹葉黃酮提取率的影響

精確稱取2.00 g竹葉粉末5份，在料液比為1∶18（g/mL），提取時間為10min，超聲功率為300W下分別加入濃度為52%、62%、72%、82%、92%乙醇抽提過濾。提取3次后合并提取液，減壓濃縮回收乙醇，將浸膏定容到20mL。取試樣于510 nm處測其吸光度，計算黃酮得率。

1.3.4不同料液比對鳳尾竹葉黃酮提取率的影響

按1.3.3，72%的乙醇溶液，料液比分別為1∶6、1∶12、1∶18、1∶24、1∶30（g/mL）下加入進行提取后計算黃酮得率。

1.3.5超聲功率對鳳尾竹葉黃酮提取率的影響

按1.3.3，乙醇濃度為72%，料液比為1∶18（g/mL），在超聲功率分別為200、250、300、350、400W下超聲提取，計算黃酮得率。

1.3.6超聲時間對鳳尾竹葉黃酮提取率的影響

按1.3.3，料液比為1∶18（g/mL），乙醇濃度為72%，在超聲功率300W下，超聲時間為5、10、15、20、25min下超聲提取，計算黃酮得率。

1.3.7正交試驗設計優化鳳尾竹葉黃酮超聲提取工藝

在單因素的基礎上，選取乙醇濃度、料液比、超聲溫度和超聲時間為考察因素，以鳳尾竹葉黃酮提取率為指標，采用L9（34）進行正交試驗，試驗設計見表1，優化提取工藝。

表1　鳳尾竹葉黃酮超聲提取工藝正交試驗設計Table1　Design oforthogonal testsofultrasonicextraction processing

2　結果與分析

2.1黃酮標準曲線

以試劑空白為參比液，于510 nm處測其吸光度，以濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標繪制標準曲線。見圖1。

數據經回歸處理得回歸方程：C=0.291 5A+0.000 6 （mg/mL），R=0.999 7，說明線性良好，方程可用。

圖1 蘆丁溶液標準曲線Fig.1　Standard curveof rutin solution

2.2乙醇濃度對鳳尾竹葉黃酮提取率的影響

不同濃度下乙醇對提取的影響試驗結果見圖2。

圖2　不同乙醇濃度對提取效果的影響Fig.2　Effectof differentalcohol contenton theyield

由圖2可知，在一定范圍內，隨著乙醇濃度的增加，黃酮提取率增大，當乙醇濃度達到72%時，提取率達到最高值，超過72%，提取率反而逐漸下降，其原因可能是進入提取液的醇溶性雜質增加，使黃酮提取率降低。所以本研究初步選擇乙醇72%左右為提取鳳尾竹葉黃酮適合的溶劑濃度。

2.3不同料液比對鳳尾竹葉黃酮提取率的影響

不同料液比下黃酮提取效果見圖3。

圖3　不同料液比對對鳳尾竹葉黃酮提取率的影響Fig.3　Effectof different raio of solid to liquid on the yield

由圖3可知，隨著料液比的增加，竹葉黃酮提取率逐漸增大；但當料液比達到1∶18（g/mL）以后，提取率增加緩慢，其原因可能是當料液比達到一定程度，竹葉中的黃酮已大多溶出，提取率基本趨于穩定。而且過大的料液比會造成能耗和溶劑的浪費，且給后續的蒸發濃縮工序增加困難，從節能和提高工作效率的角度考慮，溶劑用量不宜過大，所以本研究初步選擇1∶18（g/mL）左右為提取鳳尾竹葉黃酮適合的料液比。

2.4超聲功率對鳳尾竹葉黃酮提取率的影響

不同超聲功率對鳳尾竹葉黃酮提取率見圖4。

圖4　超聲溫度對鳳尾竹葉黃酮提取率的影響Fig.4　Effectof differentextraction temperatureon theyield

由圖4可知，竹葉黃酮的提取率隨著超聲功率的增加而提高，當超聲功率達300W以上之后，總黃酮提取率的變化已不大，這是因為超聲功率過強，會在竹葉表面形成一道屏障，從而影響黃酮類物質的浸提，故以300W超聲波輔助功率已足夠。

2.5超聲時間對鳳尾竹葉黃酮提取率的影響

超聲時間對黃酮提取率見圖5。

圖5　超聲時間對鳳尾竹葉黃酮提取率的影響Fig.5　Effect of different ultrasonic extraction period on the yield

由圖5可知，黃酮提取率初期隨著超聲時間的增加而快速提高，當超聲時間超過10min之后，提取率反而略微下降，后期下降較多，其原因可能是剛開始時細胞內外溶質的濃度差很大，另外溶質從被破碎的外層組織細胞釋放比從完整的內層釋放容易得多，所以初期黃酮提取率快速提高；但隨著超聲時間的增加，竹葉顆粒不斷縮小，同時，超聲瞬間產生大量的熱和強烈的空化效應，可能對黃酮的結構有一定的破壞作用，所以后期提取率反而下降，所以本研究初步選擇10min左右為提取鳳尾竹葉黃酮適合的超聲時間。

2.6正交試驗設計優化鳳尾竹葉黃酮超聲提取工藝

在單因素的基礎上，選取乙醇濃度、料液比、超聲溫度和超聲時間為考察因素，以鳳尾竹葉黃酮提取率為指標，采用L9（34）進行正交試驗，結果見表2。

由表2可知，影響鳳尾竹葉黃酮提取率的因素依次為料液比>乙醇濃度>超聲時間>超聲功率；黃酮提取的最佳工藝為A2B3C1D3，即乙醇濃度72%，料液比1∶30（g/mL），超聲功率300W，超聲時間10min；但正交表中無此項組合，所以按此組合進行驗證試驗，此時鳳尾竹葉黃酮提取率為2.226%，高于表中最高值。故此組合可認為是鳳尾竹葉黃酮提取的最佳工藝參數。

表2　鳳尾竹葉黃酮超聲提取工藝正交試驗結果Table2　Resu ltsof orthogonal testson ultrasonic extraction

3　結論

1）通過單因素確定提取鳳尾竹葉黃酮工藝條件為乙醇濃度為72%，料液比為1∶18（mg/m L），功率為300W下超聲10min，可得到良好的提取效果。

2）通過正交試驗確定出超聲波法提取鳳尾竹葉黃酮最佳工藝參數為：乙醇濃度72%，料液比1∶30（g/mL），超聲功率300W，超聲時間10min，此時鳳尾竹葉黃酮提取率為2.226%。

參考文獻：

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[10]丁利君,吳振輝,蔡創海,等.金銀花中黃酮類物質最佳提取工藝的研究[J].食品科學,2002,23(2)62-66

DO I：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.19.016

收稿日期：2014-02-10

作者簡介：禚同友（1971—），男（漢），副教授，研究生，研究方向：食品科學。

Ultrasonic Extraction Processing of Flavonoids from Bambusamultiplex（Lour.）Raeuschel cv.Nana

ZHUOTong-you
（SchoolofFood Technology，Jilin Agriculture Scienceand Technology College，NationalR&DCenter For SugarProcessing，Jilin 132101，Jilin，China）

Abstract：In this essay，the ultrasonic extraction processing of flavonoids from Bambusamultiplex（Lour.）Raeuschel cv.Nana wasstudied.The optimal conditionsare obtained by single factors testsand orthogonal tests. The resultswere as follows：the solid-liquid ratio of ultrasonic extractionwas1 to 30 at300W for 10minwith 72%alcohol.The finalyield ratiowas2.226%atthe above conditions.

Keywords：Bambusamultiplex（Lour.）Raeuschel cv.Nana；flavonoids；ultrasonic extraction；orthogonal test