乙醇浸提法提取蓖麻餅粕總黃酮的工藝研究

王麗霞，陳永勝，穆莎茉莉，李國瑞，黃鳳蘭，羅　蕊，邢　超，孫華軍，李　越，王　月

（1．內蒙古民族大學農學院，內蒙古通遼028000；2.內蒙古自治區高校蓖麻產業研究中心，內蒙古通遼028000；3.內蒙古民族大學生命科學院，內蒙古通遼028000）

乙醇浸提法提取蓖麻餅粕總黃酮的工藝研究

王麗霞1，2，陳永勝2，3，*，穆莎茉莉2，*，李國瑞2，3，黃鳳蘭2，3，羅蕊1，2，邢超2，3，孫華軍2，3，李越2，3，王月3

（1．內蒙古民族大學農學院，內蒙古通遼028000；2.內蒙古自治區高校蓖麻產業研究中心，內蒙古通遼028000；3.內蒙古民族大學生命科學院，內蒙古通遼028000）

本文采用乙醇浸提法提取蓖麻餅粕中的黃酮類化合物，在單因素實驗基礎上，通過正交實驗對蓖麻餅粕總黃酮的提取條件進行優化，得到乙醇浸提法提取蓖麻餅粕總黃酮的最優工藝為：乙醇濃度70%，料液比1∶25（g/mL），提取溫度75℃，提取時間3h，此時總黃酮的提取率為2.50%，換算成含量為25.03mg/g。該工藝條件下總黃酮的提取率較高，連續兩次浸提提取率可達總提取率的96.01%，且提取方法簡單。本研究對蓖麻餅粕總黃酮工業化生產具有一定的應用價值。

蓖麻餅粕，總黃酮，提取，工藝優化

黃酮類化合物是一類以C6-C3-C6為基本碳架的天然化合物，也是多種中草藥及藥用植物的有效成分。大量研究表明黃酮類化合物具有多種生物活性和藥理作用[1]，如抗菌[2]、消炎[3]、降血糖[4]、降血脂[5]、鎮痛[6]、鎮咳及抑制脂肪酶活性等的作用，且對治療冠心病、心絞痛等疾病有顯著效果[7]。特別是抗自由基和抗癌、防癌[8-9]的作用使黃酮類化合物的研究進入了新的熱潮，同時，黃酮類化合物的安全、無毒，促使其在化妝品、醫藥、食品加工等方面均具有廣闊的應用前景和潛在的開發利用價值。

蓖麻是一種油料經濟作物，廣泛分布于世界各地，主要以蓖麻籽和蓖麻油為主要用途[10]，而蓖麻餅粕作為蓖麻籽榨油后的副產品，因其含有多種有毒物質，還未較好的開發利用，大多被當做廢料遺棄，只有少數用做飼料，這就大大限制了它的開發利用價值。蓖麻葉和花中含有豐富的黃酮類化合物[11]，而關于蓖麻餅粕中黃酮類化合物的研究還尚未見報道，因此，從蓖麻餅粕中提取黃酮這種天然物質，不僅為黃酮化合物的研究開發了新的資源，而且拓寬了蓖麻綜合應用途徑，提高其綜合利用價值，對推動蓖麻產業的發展具有積極的作用。本實驗利用乙醇浸提法提取了蓖麻餅粕中的黃酮類物質，在此基礎上考查了單因素對其提取率的影響，并設計正交實驗進行優化，確定了提取蓖麻餅粕中總黃酮類物質的最優工藝條件，為蓖麻餅粕的開發利用提供良好的理論基礎，同時也為工業化生產提供理論依據和工藝參數。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

蓖麻餅粕由通遼通華蓖麻化工有限責任公司提供；蘆丁標樣購自中國藥品生物制品檢定所；乙醇、硝酸鋁、亞硝酸鈉、氫氧化鈉、石油醚（60～90℃）均為分析純。

HH-4數顯恒溫水浴鍋江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；紫外分光光度計北京普析通用儀器有限公司；DHG-9140A電熱鼓風干燥箱上海精宏實驗設備有限公司；AO104電子天平梅特勒-托利多儀器有限公司；RE-52AA旋轉蒸發儀上海亞榮生化儀器廠；JJ-2組織勻漿搗碎機江蘇省大地自動化儀器廠。

1.2實驗方法

1.2.1樣品處理蓖麻餅粕粉碎后過60目篩，準確稱取10g粉末，用濾紙包好，置于索氏提取器中，采用石油醚進行脫脂處理，按料液比1∶20（g/mL），回流溫度為80℃，回流至虹吸管中溶液的顏色為無色為止，然后自然風干，密封備用[12]。

1.2.2測定波長的選擇與標準曲線的繪制參考蔣新龍的方法[11]略做修改。用80%的乙醇溶液配制濃度為0.2mg/mL的蘆丁標準溶液，置于4℃冰箱避光冷藏。吸取1mL的濃度為0.2mg/mL蘆丁標準溶液于10mL容量瓶中，加80%乙醇至5mL，加入5%NaNO2溶液0.5mL，搖勻放置6min，再加入10%Al（NO3）3溶液0.5mL搖勻，再放置6min，加入4%NaOH溶液4mL，搖勻，放置10min，用紫外可見分光光度計在波長480～530nm范圍內以5nm為間隔單位掃描，確定最大吸收波長。結果在510nm處有最大吸收峰，故選擇510nm作為測定波長。

準確吸取濃度為0.2mg/mL蘆丁標準溶液1.0、2.0、3.0、4.0、5.0mL，按上述方法顯色定容，以不加黃酮提取液為空白對照，在510nm處測定其吸光度值。以蘆丁濃度（mg/mL）為橫坐標x，所測得的吸光度A為縱坐標y，繪制蘆丁的標準曲線。

1.2.3蓖麻黃酮化合物的提取及含量測定準確稱取樣品干粉3g，加入一定量的乙醇溶液，用乙醇浸提法提取，抽濾后，收集濾液，用旋轉蒸發儀濃縮成浸膏，加80%的乙醇溶解，定容到100mL容量瓶，精密吸取黃酮提取液1.0mL于10mL容量瓶中，按上述測定總黃酮類含量的方法，在波長510nm處測其吸光度值，代入回歸方程，求出提取液中黃酮類化合物的含量，同時做3次平行實驗，并按下式計算總黃酮提取率：

總黃酮提取率（%）＝C×V×10-3（g）/所用原料重量（g）×100

總黃酮含量（mg/g）=C×V（mg）/所用原料重量（g）

式中：C為回歸方程計算所得值；V為提取液總體積（即定容的容量瓶體積100mL）。

1.2.4總黃酮提取的單因素實驗采用乙醇浸提法提取蓖麻餅粕中的總黃酮，并設置單因素實驗，分別考察乙醇濃度、料液比、提取溫度和提取時間四個因素對蓖麻餅粕中的總黃酮提取率的影響。

1.2.4.1乙醇濃度對蓖麻餅粕中總黃酮提取率的影響分別稱取脫脂蓖麻餅粕粉3g，以乙醇濃度分別為50%、60%、70%、80%、90%、100%的溶液為溶劑，在料液比為1∶20，提取溫度為65℃條件下提取2h，抽濾后，收集濾液，按1.2.3的方法測定。

煤炭在開采過程中，需要挖掘大量的巷道來開采作業。由于煤礦地理位置及水文等多種因素的影響，致使煤礦開采頻繁發生安全事故，嚴重威脅到施工人員的生命安全。因此，必須采用合理的掘進支護技術。

1.2.4.2料液比對蓖麻餅粕中總黃酮提取率的影響分別稱取脫脂蓖麻餅粕粉3g，在乙醇濃度為70%，溫度為65℃，料液比為1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1∶60的條件下提取2h，收集濾液，按1.2.3的方法測定。

1.2.4.3提取溫度對蓖麻餅粕中總黃酮提取率的影響分別稱取脫脂蓖麻餅粕粉3g，在乙醇濃度為70%，料液比為1∶20，溫度為35、45、55、65、75、85℃的條件下提取2h，收集濾液，按1.2.3的方法測定。

1.2.4.4提取時間對蓖麻餅粕總黃酮提取率的影響分別稱取脫脂蓖麻餅粕粉3g，在乙醇濃度為70%，料液比為1∶20，溫度為65℃，提取時間為0.5、1、1.5、2、2.5、3h的條件下進行處理，收集濾液，按1.2.3的方法測定，比較不同時間對蓖麻餅粕總黃酮提取率的影響。

1.2.5總黃酮提取的正交實驗為了獲得蓖麻餅粕總黃酮的最佳提取工藝條件，本實驗在單因素實驗的基礎上，將乙醇濃度（A）、料液比（B）、提取溫度（C）、提取時間（D）4個因素進行正交實驗設計，選用4因素3水平來進一步確定總黃酮的最佳提取工藝條件。正交實驗因素與水平見表1。

表1　L9（34）因素水平表Table.1　Factors and levels of the test L9（34）

1.2.6數據處理采用SPSS13.0軟件，對數據進行處理與分析。

2　結果與分析

2.1蘆丁標準曲線的繪制

圖1　蘆丁標準曲線Fig.1　The standard curve of rutin

2.2單因素實驗

2.2.1乙醇濃度對蓖麻餅粕中總黃酮提取率的影響

由圖2可以看出，隨著乙醇濃度的增加，蓖麻餅粕總黃酮的提取率也逐漸增大，當乙醇濃度達到70%時，蓖麻餅粕中的總黃酮提取率達到最大值，此后再增加乙醇濃度，總黃酮的提取率反而下降。這可能是由于隨著乙醇濃度的增大，葉綠素、親脂性強的成分和其他的一些醇溶性雜質等的浸出量也增加，而這些物質的存在會影響黃酮類化合物檢測，從而導致黃酮化合物提取率的下降，并且隨著乙醇濃度的增加，生產成本在增加，而雜質浸出量的增加又會給后續操作帶來不便，因此確定70%為提取蓖麻餅粕總黃酮的最佳乙醇濃度。

圖2　乙醇濃度對總黃酮提取率的影響Fig.2　Influence of alcohol concentration on extraction ratio of the total flavonoids

2.2.2料液比對蓖麻餅粕中總黃酮提取率的影響由圖3可看出，隨著料液比的增大，蓖麻餅粕總黃酮的提取率亦增大，當料液比達到1∶20時，溶質中的有效成分已基本溶出，再增加料液比，蓖麻餅粕中總黃酮的提取率增加緩慢，可見，在一定范圍內，溶劑用量增加使單位體積的溶劑中溶質的濃度降低，這有利于溶質的擴散，從而促進黃酮類化合物的浸出，溶劑用量少，提取不太完全，但當溶劑量再增大時，固液接觸飽和[13]，不能明顯提高總黃酮提取率，且過量的浸提溶劑反而會造成一定的經濟浪費，并為后續的濃縮等操作帶來不必要的麻煩。綜合考慮浸提效果和經濟及后續處理的復雜性等方面的因素，用量不宜過大，故將最佳料液比定為1∶20較合適。

圖3　料液比對總黃酮提取率的影響Fig.3　Influence of solid-liquid ratio on extraction ratio of the total flavonoids

2.2.3提取溫度對蓖麻餅粕中總黃酮提取率的影響

從圖4中可以看出，隨著提取溫度的升高蓖麻餅粕中的總黃酮類化合物的提取率也逐漸增大，這是因為隨著溫度升高，分子運動速度加快，滲透、溶解和擴散作用增強，從而促進黃酮類化合物的溶出。而當溫度增加到85℃時蓖麻餅粕總黃酮的提取率反而下降，這可能是由于，一方面，溫度過高，雜質的溶出量增加，部分熱不穩定的黃酮類化合物分解所致；另一方面，溫度超過了乙醇的沸點78℃，導致乙醇揮發損失，從而降低了提取率。故本實驗選75℃為提取蓖麻餅粕總黃酮的最佳提取溫度。

圖4　提取溫度對總黃酮提取率的影響Fig.4　Influence of extracting temperature on extraction ratio of the total flavonoids

2.2.4提取時間對蓖麻餅粕總黃酮提取率的影響由圖5可以看出，在一定的時間段內，蓖麻餅粕中總黃酮的提取率隨時間的增加而快速增加，但隨著時間的再延長，總黃酮提取率增長幅度不大，這就表明總黃酮的提取已基本完全。由此可見，不同提取時間對總黃酮提取率的影響很大，時間過短，總黃酮未能充分浸出，時間過長不利于生產周期，增加生產成本和消耗，還可能導致黃酮類化合物的熱分解損失，或雜質溶出，影響黃酮的測定。綜上分析選擇2.5h為最佳提取時間。

2.3正交實驗

考慮到各因素之間的交互作用，本實驗以蓖麻餅粕總黃酮提取率為評價指標，在上述單因素實驗結果的基礎上設計正交實驗，選用4因素3水平的正交方法進一步考察了乙醇濃度、料液比、提取溫度和提取時間對蓖麻餅粕總黃酮提取率的影響，以確定最佳提取工藝，實驗結果分析見表2。

圖5　提取時間對蓖麻餅粕總黃酮提取率的影響Fig.5　Influence of extracting time on extraction ratio of the total flavonoids

表2　L9（34）正交實驗結果Table.2　Results of the orthogonal test L9（34）

由表2可知，各因素及其水平對蓖麻餅粕中總黃酮提取率的影響表現出一定的差異性。4個影響因素的主次順序為C＞A＞B＞D，即浸提溫度對提取率的影響最大，其次是乙醇濃度、料液比，而提取時間的影響最小。由實驗結果可以看出最佳提取工藝條件為A2B3C3D3，即乙醇濃度70%，料液比1∶25（g/mL），提取溫度75℃，提取時間3h。

2.4驗證實驗

在乙醇濃度70%，料液比1∶25（g/mL），提取溫度75℃，提取時間3h的條件下進行3次平行實驗，得蓖麻餅粕總黃酮的平均提取率為2.50%，換算成蓖麻餅粕黃酮含量為25.03mg/g，比正交表中的值高，故可確定此條件為最優工藝條件。

為了考察最佳工藝的提取效果，在正交實驗的最優條件下，提取5次，分別計算蓖麻餅粕總黃酮的提取率，結果如表3，通過連續5次提取，蓖麻餅粕中黃酮含量接近零，而連續兩次提取總黃酮的提取率已可達總提取率的96.01%，可見該工藝較好。

表3　總黃酮提取率隨提取次數的變化Table.3　The extraction rate of total flavonoids varies with the extraction times

3　結論與討論

通過實驗得出，提取蓖麻餅粕總黃酮的最佳工藝條件為：乙醇濃度70%，料液比1∶25（g/mL）、提取溫度75℃、提取時間3h，此時總黃酮的提取率為2.50%，換算成蓖麻餅粕黃酮含量為25.03mg/g，高于蓖麻葉（20.411mg/g）和花（18.655mg/g）中總黃酮的含量[11]，同時也高于同等方法下綠豆芽（6.8mg/g）[13]、豆粕（5.41mg/g）[14]、花生粕（1.6mg/g）[15]、綠豆皮（3.879mg/g）[16]等的總黃酮含量，可見蓖麻餅粕中含有豐富的黃酮類化合物，是一種較好的獲取黃酮的新資源，有很高的開發利用價值，值得深入研究。

在最優工藝條件下多次提取，乙醇浸提法的單次總黃酮提取率可達總提取率的84.68%，連續提取2次，總黃酮的提取率可達總提取率的96.01%。該法與超聲波法、微波法相比雖然耗時較長，但總黃酮提取率較高，對設備要求不高，操作簡單，工藝易于控制，且以乙醇為提取劑，具有成本低，對環境及人類無毒害等優點。本研究為工業化提取蓖麻餅粕總黃酮提供了新的線索，為后續進一步研究開發蓖麻餅粕中的總黃酮提供了實驗依據，也為蓖麻餅粕的綜合利用開辟了新的途徑，更為今后蓖麻餅粕總黃酮在食品、醫藥方面的進一步研究奠定了基礎。

[1]肖坤福，廖曉峰.黃酮類化合物研究進展及應用[J].食品研究與開發，2003（4）：14-18.

[2]馮聰，林莉莉，陸軍，等.紅薯莖葉黃酮提取物抑菌研究[J].食品研究與開發，2011，32（8）：14-17.

[3]徐力，劉彥.飛燕草總黃酮提取物對小鼠炎癥抑制作用的研究[J].中國當代醫藥，2011，18（32）：58-59.

[4]劉淑梅，韓淑英.蕎麥種子總黃酮對糖尿病高脂血癥大鼠血脂、血糖及脂質過氧化的影響[J].中草藥，2003（8）：662-663.

[5]覃斐章，林興，張緒東，等.柿葉黃酮的降血壓作用及其作用機制研究[J].廣西科學，2009，16（3）：310-313.

[6]宋小平，陳志武，張建，等.杜鵑花總黃酮的鎮痛作用研究[J].山東醫藥，2007，47（14）：14-16.

[7]曹緯國，劉志勤，邵云，等.黃酮類化合物藥理作用的研究進展[J].西北植物學報，2003，23（12）：2241-2247.

[8]Jiang Liu，Dan Lantvit，Eula Liml，et al.Trifolium pretense exhibits estrogenic effectsin vivoin ovariectomized rats[J].The Journal of Nutrition，2002，132（1）：271.

[9]JONATHAN F，CHERYL F.Anti-anxiety，cognitive，and steroid bio-synthetic effects of an isoflavone-based dietary supplement are gonad andsex-dependent in rats[J].Brain Research，2011，137（9）：164-175.

[10]傅福勒.中國蓖麻資源開發利用與對策[J].廣西蠶業，1998，35（3）：55-56.

[11]蔣新龍.蓖麻葉與花總黃酮提取及含量測定[J].中國釀造，2010，214（1）：129-131.

[12]庫詠峰.肉桂總黃酮提取分離分析及抗氧化活性研究[D].南寧：廣西大學，2012.

[13]王影，陳曉平.綠豆芽總黃酮的提取工藝研究[J].食品與發酵科技，2010，46（5）：45-48.

[14]宋朝霞，石海英.豆粕中大豆異黃酮的提取研究[J].大豆通報，2007（2）：28-29.

[15]邢福國，劉陽.花生粕總黃酮的提取工藝[J].食品研究與開發，2010，31（1）：17-19.

[16]張燕，么楊，潘國清，等.綠豆皮中總黃酮的提取工藝研究[J].中國糧油學報2009，24（10）：124-127.

Study on the extraction of the total flavonoids from castor bean meal by ethanol extraction technology

WANG Li-xia1，2，CHEN Yong-sheng2，3，*，MU Sha-moli2，*，LI Guo-rui2，3，HUANG Feng-lan2，3，LUO Rui1，2，XING Chao2，3，SUN Hua-jun2，3，LI Yue2，3，WANG Yue3
（1.College of Agriculture，Inner Mongolia University for Nationalities，Tongliao 028000，China；2.Inner Mongolia Industrial Engineering Research Center of Universities for Castor，Tongliao 028000，China；3.College of Science，Inner Mongolia University for Nationalities，Tongliao 028000，China）

The flavonoids from the castor bean meal were extracted by ethanol extraction technology.On the basis of single factor experiment，through the orthogonal test，the extraction conditions of total flavonoids from castor bean meal were optimized.The best optimal technological conditions for extraction of total flavonoids from castor were as follows：ethanol concentration was 70%，the ratio of solid to liquid was 1∶25（g/mL），extracting temperature was 75℃and extracting duration was 3h，then the extraction ratio of total flavonoids was 2.50%，converted to the content of 25.03mg/g.Under this condition，the extraction rate of flavonoids was higher，two consecutive extraction ratio could reach 96.01%.The extraction method was simple，which had a certain application value for industrialized production of total flavonoids of castor bean meal.

castor bean meal；total flavonoids；extraction；process optimization

TS201.1

B

1002-0306（2015）04-0282-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.04.053

2014－09-24

王麗霞（1990-），女，在讀碩士研究生，主要從事蓖麻功能性成分方面的研究。

陳永勝（1971-），男，教授，研究方向：生物技術。

穆莎茉莉（1979-），女，講師，研究方向：蓖麻餅粕功能性成分研究。

國家自然科學基金（31060194）；內蒙古自治區高等學校科學研究項目（NJZY14188）。