微波輔助提取紅松松針總黃酮工藝優(yōu)化

戰(zhàn)英，陳麗娜，石矛

（1.吉林省疾病預(yù)防控制中心，吉林長春130062；2.長春大學(xué)農(nóng)產(chǎn)品深加工省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林長春130022）

微波輔助提取紅松松針總黃酮工藝優(yōu)化

戰(zhàn)英1，陳麗娜2，石矛1

（1.吉林省疾病預(yù)防控制中心，吉林長春130062；2.長春大學(xué)農(nóng)產(chǎn)品深加工省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林長春130022）

研究以紅松松針為主要原料提取總黃酮的最佳工藝。通過單因素試驗(yàn)、正交試驗(yàn)確定了紅松松針總黃酮的最佳提取工藝條件為：紅松松針總黃酮最佳的提取工藝條件為乙醇濃度為80%、提取溫度80℃、提取時(shí)間為2 h、固液比1∶20（g/mL），微波功率600 W，處理時(shí)間5 min，通過方差分析確定固液比是影響紅松松針粗黃酮提取率的顯著因素，在此條件下的紅松松針總黃酮提取率可達(dá)3.37%。

松針；黃酮；浸提

松針為松科松屬植物的葉子，因其形狀似針故稱松針。松針是松屬植物的主副產(chǎn)品之一，而松屬植物一年四季常青，它的來源不受季節(jié)限制，是可持續(xù)利用的再生資源［1-3］。松針落葉中含有較多黃酮類化合物。松樹中提取的生物類黃酮物質(zhì)有抗氧化和抗凝作用、能改善血液流動(dòng)性、保護(hù)血管的韌度和彈性、阻止膽固醇血管內(nèi)異常沉積、保護(hù)心腦血管、減少心腦血管疾對(duì)人體的威脅。生物類黃酮物質(zhì)還能參與人體膠原蛋白和彈性蛋白結(jié)合、而膠原蛋白與彈性蛋白正是構(gòu)成皮膚的主要成分。生物類黃酮的作用可以直接達(dá)到皮膚表面、改善膚質(zhì)［4］。本試驗(yàn)是以紅松松針為主要原料，采用微波輔助提取總黃酮，通過單因素試驗(yàn)、正交試驗(yàn)確定紅松松針總黃酮的最佳提取工藝。

1材料與方法

1.1材料及儀器

松針采自集安林場(chǎng)；乙醇溶液、亞硝酸鈉溶液、硝酸鋁溶液、氫氧化鈉溶液均為分析純（生化試劑）：購于中國藥品生物制品檢定所；蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品購自sigma公司。

722型分光光度儀：上海元析儀器有限公司；精密電子天平：上海精密科學(xué)儀器有限公司；DK-98-11A電熱恒溫水浴鍋：上海元析儀器有限公司；粉碎機(jī)：上海精密科學(xué)儀器有限公司；微波爐：美的。

1.2方法

1.2.1原料預(yù)處理

將去除雜質(zhì)的新鮮松針經(jīng)清水漂洗、瀝干水分后烘干，用粉碎機(jī)粉碎至100目，得篩下物用95%的乙醇回流2 h除去脂肪后常規(guī)干燥備用。

1.2.2總黃酮含量測(cè)定

紅松松針總黃酮含量采用分光光度計(jì)測(cè)定［5-8］。

1.2.2.1標(biāo)準(zhǔn)曲線的制定

精確稱取蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品10 mg，加入少量乙醇溶解，蒸餾水定容至10 mL容量瓶中，配成濃度為1 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液。分別吸取0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mL標(biāo)準(zhǔn)液至10 mL容量瓶中，加5%亞硝酸鈉溶液0.4 mL，搖勻，放置10 min，再加10%硝酸鋁溶液0.4 mL，搖勻，放置10 min。最后加10%氫氧化鈉溶液4 mL，搖勻蒸餾水定容至刻度放置15 min，以相應(yīng)試劑為空白，在510 nm波長處測(cè)定吸光度，以吸光度值（A）為縱坐標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度（μg/mL）為橫坐標(biāo)，得到回歸方程y=13.54x，R2=0.993 1。

1.2.2.2樣品中總黃酮含量的測(cè)定

稱取1 g紅松松針按固液比1∶30（g/mL）加70%乙醇溶液提取黃酮，移取0.5 mL黃酮提取液于10 mL容量瓶中，按上述方法進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)回歸方程計(jì)算提取液中黃酮含量，計(jì)算黃酮的提取率（%）。

黃酮提取率=黃酮質(zhì)量/原料質(zhì)量×100%

1.2.3微波輔助萃取對(duì)紅松松針總黃酮提取率的影響［9］

分別稱取處理過的紅松松針，以固液比1∶30（g/mL）加70%乙醇浸提，將標(biāo)記微波的進(jìn)行微波輔助萃取，微波條件為功率600 W，時(shí)間5 min，將微波輔助萃取后的樣品與未進(jìn)行微波的樣品同時(shí)在80℃的水浴鍋中浸提2 h，過濾取上清液采用1.2.2方法測(cè)定總黃酮的含量。

1.2.4紅松松針總黃酮提取工藝單因素試驗(yàn)

選擇提取溫度、固液比、提取時(shí)間、乙醇濃度4個(gè)因素，考察其對(duì)總黃酮提取率的影響，以確定相關(guān)因素及水平［6，8，10-11］。

1.2.5總黃酮提取的正交試驗(yàn)

在以上單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了L9（34）正交試驗(yàn)，選擇提取溫度（A）、固液比（B）、提取時(shí)間（C）、乙醇濃度（D）為試驗(yàn)因素，以總黃酮提取率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，見表1。

表1　L9（34）黃酮提取正交表Table 1The L9（34）orthogonal table of flavonoids extraction

2結(jié)果分析

2.1微波輔助萃取對(duì)松針總黃酮提取率的影響

微波輔助萃取對(duì)松針總黃酮提取率的影響見表2。

表2　微波輔助萃取對(duì)總黃酮提取率的影響Table 2Effect on total flavonoid ertraction rate with microwaveassisted extraction

由表2可見，經(jīng)過微波輔助提取的紅松松針總黃酮提取率明顯提高了，故微波對(duì)紅松松針總黃酮的輔助提取是有效的。

2.2紅松松針總黃酮提取工藝單因素試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.2.1不同酒精濃度對(duì)紅松松針粗黃酮提取率的影響

分別稱取相同質(zhì)量的4份處理過的松針粉1 g，分別加入50%、60%、70%、80%濃度的乙醇以固液比1∶30（g/mL）加入三角瓶中，經(jīng)微波處理5 min，在70℃的水浴中震蕩提取2 h，加熱完成后冷卻，過濾，分別取濾液0.5 mL用1.2.2方法測(cè)定黃酮含量，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程及公式得到提取率結(jié)果如圖1所示。

圖1　乙醇濃度對(duì)黃酮提取率的影響Fig.1Effect of different alcohol concertration on flavonids extraction

由圖1可知，隨著乙醇濃度的增加，黃酮的提取率呈上升趨勢(shì)，乙醇濃度為70%黃酮提取率最大，說明黃酮類化合物溶解度最大，根據(jù)黃酮溶解趨勢(shì)選擇乙醇濃度范圍為70%～90%作為正交試驗(yàn)的提取溶劑的濃度范圍。

2.2.2不同固液比對(duì)松針粗黃酮提取率的影響

分別稱取相同質(zhì)量的3份處理過的松針粉1 g，分別按照1∶20、1∶30、1∶40、1∶50（g/mL）的固液比，用70%乙醇溶解，經(jīng)微波處理5 min后在70℃的水浴鍋中加熱2 h。加熱完成后冷卻，過濾，分別取濾液0.5 mL用1.2.2方法測(cè)定吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程及公式計(jì)算出相應(yīng)的提取率。圖2為不同固液比的提取率。

圖2　固液比對(duì)黃酮提取率的影響Fig.2Effect of different solid-liquid ratios on flavonoids extraction

由圖2可以看出，不同的固液比對(duì)黃酮的提取率有一定的影響，隨著固液比的增加，黃酮的提取率呈上升趨勢(shì)，在固液比為1∶30（g/mL）時(shí)黃酮的提取率最大，對(duì)松針中黃酮的提取效果最好，其后隨固液比例增大而減少。在料液比較小時(shí)，可溶性物質(zhì)沒有完全溶出，這時(shí)的提取率較低。而料液比進(jìn)一步增大后，可能有部分其他物質(zhì)溶出，從而使黃酮提取率下降。綜合考慮選擇提取最佳固液比范圍為1∶20、1∶30、1∶40（g/mL）。

2.2.3不同溫度對(duì)松針粗黃酮提取率的影響

分別稱取相同質(zhì)量的4份松針粉1 g，用70%濃度的乙醇以1∶30（g/mL）的固液比加入三角瓶中，經(jīng)微波處理5 min，分別在50、60、70、80℃的水浴鍋中加熱提取2 h，加熱完成后冷卻，過濾，分別取濾液0.5 mL用1.2.2方法測(cè)定黃酮含量，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程及公式計(jì)算出相應(yīng)的提取率。圖3為不同溫度的提取率。

圖3　溫度對(duì)黃酮提取率的影響Fig.3 Effect of different temperatrue on flavonoids extraction

由圖3可以看出，隨著溫度的升高，松針黃酮的提取率也隨著提高，到70℃黃酮提取率達(dá)到最大，到80℃時(shí)呈下降趨勢(shì)?？赡艿脑蚴牵弘S著提取溫度的升高，黃酮的溶解速度加快、溶解量增加，故提取率曲線呈上升趨勢(shì)，但當(dāng)溫度再升高后，部分黃酮被分解，使提取率下降。綜合各方面因素考慮，正交實(shí)驗(yàn)提取溫度以60、70、80℃為宜。

2.2.4不同提取時(shí)間對(duì)松針粗黃酮提取率的影響

分別稱取相同質(zhì)量的5份松針粉1 g，用70%濃度的乙醇以1∶30（g/mL）的固液比加入三角瓶中。經(jīng)微波處理5 min，分別在70℃的水浴鍋中加熱0.5、1、1.5、2、2.5 h，加熱完成后冷卻，過濾，分別取濾液0.5 mL用1.2.2方法測(cè)定黃酮含量，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計(jì)算出相應(yīng)的提取率。圖4為不同提取時(shí)間的提取率。

圖4　時(shí)間對(duì)黃酮提取率的影響Fig.4Effect of different extraction period on flavonoids extraction

由圖4可以看出，不同的提取時(shí)間對(duì)黃酮提取率的影響較大，隨著時(shí)間的增加，黃酮的提取率呈上升趨勢(shì)，結(jié)合能耗中和考慮選擇最佳提取時(shí)間范圍為1、1.5、2 h。

2.3松針黃酮提取正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方差分析

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以提取時(shí)間、乙醇濃度、固液比和提取溫度作為正交因素，選取L9（34）正交表進(jìn)行正交試驗(yàn)，優(yōu)選最佳工藝條件，結(jié)果見表3。

表3　松針黃酮提取正交試驗(yàn)結(jié)果分析Table 3Pine needle flavonoids extract orthogonal experiment intuitive analysis table

由表3可以看出根據(jù)黃酮提取率得到最佳的提取條件是A3B1C3D2，根據(jù)K值得到的最佳提取工藝條件為A3B1C3D3，進(jìn)行補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)，在該條件下的黃酮提取率為3.16%，因此可以得到松針黃酮的最佳提取工藝為A3B1C3D2，即提取溫度為80℃、提取固液比選擇1∶20、提取時(shí)間為2 h、乙醇濃度為80%的時(shí)候，最高提取率為3.37%。并且影響最大的因素為固液比，其次是乙醇濃度，而提取時(shí)間的影響相對(duì)來說不是很明顯。

2.4.6正交方差分析

正交方差分析見表4。

表4　松針黃酮提取工藝方差分析表Table 4Pine needle flavonoids extraction process analysis of variance table

誤差與測(cè)量有關(guān)，誤差大小可以衡量測(cè)量的準(zhǔn)確性，誤差越大則表示測(cè)量越不準(zhǔn)確。由方差分析表4可見，4個(gè)因素對(duì)松針粗黃酮提取率提取的影響大小為固液比＞乙醇濃度＞提取溫度＞提取時(shí)間，在所選取的各因素的范圍內(nèi)，固液比是影響松針粗黃酮提取率的顯著因素。

3結(jié)論

本試驗(yàn)研究的是以紅松松針為主要原料，采用微波輔助提取黃酮。經(jīng)過微波輔助提取的紅松松針總黃酮提取率明顯提高，故微波對(duì)紅松松針總黃酮的輔助提取是有效的，微波條件為功率600 W，時(shí)間5 min。試驗(yàn)中通過單因素試驗(yàn)、正交試驗(yàn)確定了紅松松針黃酮的最佳提取工藝，結(jié)果表明：4個(gè)因素對(duì)紅松松針粗黃酮提取率的影響為固液比＞乙醇濃度＞提取溫度＞提取時(shí)間。通過方差分析確定在所選取的各因素的范圍內(nèi)，固液比是影響紅松松針粗黃酮提取率的顯著因素。最佳的提取工藝條件為乙醇濃度為80%、提取溫度80℃、提取時(shí)間為2 h，固液比1∶20（g/mL），在此條件下的紅松松針粗黃酮提取率可達(dá)3.37%。

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［3］畢躍峰，鄭曉珂，劉宏民，等.馬尾松松針化學(xué)成分的研究［J］.藥學(xué)學(xué)報(bào)，2001，36（11）:832-835

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［6］張素敏.沙棘果實(shí)中黃酮類成分的提取、分離與鑒定［D］.長春:吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，2005

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Optimization of Process in Extracting Total Flavonoids Assisted by Microwave from Korean Pine Needles

ZHAN Ying1，CHEN Li-na2，SHI Mao1
（1.Center for Disease Control and Prevention in Jilin province，Changchun 130062，Jilin，China；2.Key Laboratory for Agricultural Products Processing of Jilin Province Changchun University，Changchun 130022，Jilin，China）

The best extracting process of total flavonoids assisted by microwave from Korean pine needles was studied.The factors and levels impacting the extraction of crude polysaccharide assisted by microwave were determined by the single factor experiments，and the best extraction technologic of crude polysaccharide was obtained by using the orthogonal test as followed：ethanol concentration was 80%，extracting temperature was 80℃，extracting time was 2 h，solid-to-liquid ratio was 1∶20 g/mL，microware power was 600 W.processing time was 5 min，a significant factor that impact total flavonoids extraction rate of the Korean pine needles was the solid-liquid ratio by analysis of variance，the highest crude polysaccharide extraction rate was 3.37%.

needles；flavonoids；extraction

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.16.017

2014-08-21

戰(zhàn)英（1976—），女（漢），副主任技師，學(xué)士，主要從事功能食品的開發(fā)及食品檢驗(yàn)技術(shù)方面的研究。