正交試驗優選生姜總黃酮的提取工藝*

周丹紅，王　耀，王大山，邢廷廷

(宿州學院化學化工學院，安徽　宿州　234000)

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正交試驗優選生姜總黃酮的提取工藝*

周丹紅，王耀，王大山，邢廷廷

(宿州學院化學化工學院，安徽宿州234000)

以生姜為原料，用乙醇作提取劑，采用單因素和正交實驗，運用微波輔助處理浸提法，探討生姜中提取黃酮類化合物的最佳提取工藝條件：微波功率、微波加熱時間、浸提溫度、浸提時間等。實驗結果表明，微波處理與乙醇提取相結合的方法的最適工藝參數是微波功率200 W、微波處理時間70 s、浸提溫度80 ℃、浸提時間為30 min，這種工藝可使黃酮提取率達到最好。

生姜；黃酮；微波處理；提取工藝；正交實驗

生姜是一種藥食兼用植物，富含蛋白質、糖類、維生素、生姜揮發油、黃酮類物質、植物抗菌素等多種營養物質[1-3]。具且較強的殺菌作用，其中的黃酮類化合物有明顯藥用價值[4-5]，是一類具有廣泛開發前景的天然抗氧化劑。目前提取生姜總黃酮的方法主要有水浸取法、索氏提取法等傳統固—液浸提法[6-8]。但這些方法存在原料消耗大，產率較低、提取時間長等問題。微波輔助提取具有提取時間短、能耗低、節約溶劑等特點，廣泛應用于天然化合物及生物活性成分等物質的提取[9-12]。采用在不同條件下，利用微波處理與乙醇提取相結合的方法提取生姜中黃酮類化合物，再利用分光光度法測定溶液中黃酮的吸光度，探討從生姜中提取黃酮類化合物的最佳工藝條件：提取劑、微波功率、微波輻射加熱時間、浸提溫度、浸提時間等，為生姜的開發利用提供理論基礎。

1　實　驗

1.1材料與儀器

生姜，盧丁(含量≥95%)、甲醇、乙醇、活性碳、丙酮、Al(NO3)3、NaOH、NaNO2均為分析純，蒸餾水。

SHB-Ⅲ循環水式多用真空泵、HH-S恒溫水浴鍋、格蘭仕WD900B型微波爐、RE-52AA真空旋轉蒸發器、722型紫外可見分光光度計。

1.2實驗方法

1.2.1原料的預處理

生姜→洗凈→切片→真空干燥→冷卻→粉碎過40目篩→制得生姜粉。

1.2.2標準曲線的繪制

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

用將盧丁于120 ℃下干燥至恒重，根據有關文獻的標準曲線的繪制方法，得到吸光度A與蘆丁含量C(mg/mL)間的標準曲線，如圖1所示。

1.2.3生姜中總黃酮的提取及測定

稱取一定量的生姜粉放在磨口三頸燒瓶中，然后加入適量的水。微波輻射加熱一定時間，再加入一定量的提取劑，水浴加熱80 ℃，浸提一定時間，抽濾即得總黃酮提取液。抽濾后的濾渣用同樣方法進行二次提取、抽濾，把兩次的提取液進行混合，放進旋轉蒸發器中50 ℃進行減壓濃縮，加水約80 mL溶解，加入0.5 g活性炭脫色10 min，過濾。將濾液加水于100 mL 容量瓶中定容，按照測定蘆丁標準液吸光度的方法測定吸光度A。利用標準曲線可得總黃酮的含量。

2　結果與討論

2.1提取劑的確定

分別用蒸餾水、乙醇、甲醇、丙酮四中溶劑做提取劑，200 W微波加熱60 s，按照1.2的方法分別提取、測定其吸光度0.203、0.292、0.293、0.294，計算其提取率分別為6.25%、8.85%、8.87%、8.91%。

圖2　不同提取劑的提取效果Fig.2　Extraction effect of different extraction solution

從圖2的提取率觀察得出:用乙醇、甲醇、丙酮作為提取劑，得到的結果差別不大，但甲醇和丙酮對人體有危害，不適用于總黃酮的提取劑，所以以下研究均以乙醇為溶劑。

2.2單因素實驗結果分析

2.2.1微波功率對浸提效果的影響

按照1.2的方法，分別用不同的微波功率140、170、200、230、260、290 W加熱70 s，80 ℃水浴加熱浸提30 min，提取、測定其吸光度，計算其提取率。

圖3　微波功率對浸提效果的影響Fig.3　Extraction effect of microwave power

由圖3可以看出，開始時總黃酮提取率隨功率的增加而逐漸升高，當功率達到200 W時，總黃酮提取率達到最高，之后隨功率的增加，總黃酮提取率下降，因此選擇微波功率為200 W適宜。

2.2.2微波加熱時間對浸提效果的影響

按照1.2的方法，微波功率200 W，微波加熱時間分別為40、50、60、70、80、90 s，80 ℃水浴加熱浸提30 min，提取、測定其吸光度，計算其提取率。

圖4　微波加熱時間對浸提效果的影響Fig.4　Extraction effect of microwave heating time

從圖4的實驗結果可以看出微波加熱時間超過70 s時，提取率下降。可能是因為微波加熱時間長導致溫度過高，從而導致提取率下降。

2.2.3浸提溫度對浸提效果的影響

按照1.2的方法，微波功率200 W，微波加熱70 s，用不同的溫度50、60、70、80、90、100 ℃水浴加熱浸提30 min，提取、測定其吸光度，計算其提取率。

圖5　浸提溫度對浸提效果的影響Fig.5　Extraction effect of extraction temperature

從圖5得出：對于提取溫度的選擇上溫度不能超過80 ℃，否則黃酮氧化，而最佳的提取溫度選擇在80 ℃。

2.2.4浸提時間對浸提效果的影響

按照1.2生姜中總黃酮的提取及測定方法，微波功率200 W、 微波加熱70 s、80 ℃水浴加熱、浸提時間分別為10、20、30、40、50、60 min，提取、測定其吸光度，計算其提取率。

從圖6的實驗結果可以看出：提取率隨提取時間的延長而逐漸升高，浸提時間為30 min時的提取效果和時間為40、50 min 的效果相差不大，但考慮到生產周期和成本，30 min最為適宜。

圖6　浸提時間對浸提效果的影響Fig.6　Extraction effect of extraction time

2.3正交試驗設計

分別選擇微波功率、加熱時間、浸提溫度、浸提時間四個因素的三個水平L9(34)，設計正交試驗。設計因素與水平詳見表1，試驗方案與結果見表2。

表1　設計因素與水平表Table 1　Design factors and level table

表2　L9(43) 試驗方案與結果表Table 2　L9(43) Design project and experiment result

續表2

K324.3023.9223.7724.34k17.557.737.887.92k28.258.198.098.26k38.107.977.928.11R0.700.460.210.34

由正交實驗得到生姜中總黃酮提取的最佳工藝條件，通過分析：極差分析為微波功率(A)>加熱時間(B)>浸提時間(D)>浸提溫度(C)，提取生姜中總黃酮的最佳條件為A2B2C2D2，即200 W微波加熱70 s，80 ℃ 水浴加熱30 min。試驗結果表明在此條件下，提取率最高。

3　結　論

由本文的實驗與結果分析，得出以下結論：

(1) 生姜中含有豐富的黃酮類化合物，有開發利用的前景。

(2) 微波處理與乙醇提取相結合的方法的最適工藝參數是微波功率200 W、微波波處理時間70 s、浸提溫度80 ℃、浸提時間為30 min，這種工藝可使黃酮提取得率達到最好。

[1]余珍, 巫華美, 丁靖塏. 生姜的揮發性化學成分[J]. 云南植物研究, 1998, 20 (1): 113-118.

[2]黃雪松, 宴日安, 吳建中. 姜酚的生物活性述評[J]. 暨南大學學報(自然科學與醫學版), 2005, 26 (3): 434-439.

[3]郭艷華, 張玉敏, 陳達暢. 微波法提取生姜總黃酮及光熱穩定性研究[J]. 應用化工,2010,39 (2): 233-236.

[4]李愛華. 生姜抗氧化作用的研究[J]. 食品科學, 1995,16 (12): 35-38.

[5]黨毅,肖穎. 中藥保健食品研制與開發[M]. 北京:人民衛生出版社, 2002: 129-131

[6]易建華,朱振寶. 酶法提取芹菜黃酮的研究[J]. 食品科技, 2008(8): 144-146.

[7]許琦. 芹菜總黃酮的提取及含量測定[J]. 食品科技, 2006(7): 241-243.

[8]丁愛鳳,汪海峰,楊曉蓉,等. 芹菜中木犀草素提取工藝探討[J]. 中國糧油學報, 2005, 20 (4): 92-95.

[9]劉世民. 微波法提取芹菜中黃酮類物質的探討[J]. 食品研究與開發, 2004, 25(3): 48-50.

[10]高岐,劉宏文. 洋蔥中總黃酮的微波提取法[J]. 食品工業科技, 2008, 29(1): 218-219.

[11]易軍鵬,朱文學,馬海樂,等. 響應面法優化微波提取牡丹籽油的工藝研究[J]. 食品科學, 2009, 30(14):99-104.

[12]肖貴平. 響應面法優化蓮心黃酮類物質微波提取工藝的研究[J]. 熱帶作物學報(自然科學版),2011,32(11):2163-2168.

Optimum Extraction of Total Flavonoid from Ginger Established by Orthogonal Test*

ZHOUDan-hong,WANGYao,WANGDa-shan,XINGTing-ting

(School of Chemistry and Chemical Engineering, Suzhou University, Anhui Suzhou 234000, China)

With ginger as raw material, ethanol extracting with microwave processing to distill flavonoids from ginger with single factor test and orthogral test, the optimum extracting condition of flavonoids from ginger, such as microwave power, microwave radiation heating time, extraction temperature, extraction time, etc., were discussed. Experimental results showed that the optimum conditions of ethanol extracting with microwave processing were as follows: 200 W of microwave power for 70 s, extracting at 80 ℃ for 30 min. Using this technology, the extraction rate of total flavonoids in ginger achieved the best.

ginger; flavonoids; microwave treatment; extraction process; orthogral test

安徽省大學生創新創業訓練計劃項目(AH201410379071，AH201410379063)；宿州學院科研平臺開放課題(KYLXLKYB15-02)。

周丹紅(1969-)，女，副教授，主要從事天然產物的提取及應用方面的研究。

R284.2

A

1001-9677(2016)08-0067-03