正交試驗(yàn)優(yōu)化超聲輔助豆腐柴總黃酮提取工藝

黃宏軼， 黃玲艷， 張海燕， 李京雨， 孫 翌，彭 景

(揚(yáng)州大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇揚(yáng)州 225127)

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正交試驗(yàn)優(yōu)化超聲輔助豆腐柴總黃酮提取工藝

黃宏軼， 黃玲艷， 張海燕， 李京雨， 孫 翌，彭 景*

(揚(yáng)州大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇揚(yáng)州 225127)

[目的]探索豆腐柴總黃酮的最佳提取工藝。[方法]在超聲輔助和單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用三因素三水平正交試驗(yàn)優(yōu)化得到豆腐柴總黃酮的最佳提取工藝。[結(jié)果]豆腐柴總黃酮最佳提取工藝為∶液料比為40∶1(mL/g)，乙醇體積分?jǐn)?shù)為70%，超聲溫度為70 ℃，提取時(shí)間為30 min。在此條件下，豆腐柴總黃酮提取率為83.1 mg/g。[結(jié)論]正交試驗(yàn)優(yōu)化超聲提取工藝能夠顯著提高豆腐柴總黃酮的提取率。

豆腐柴；總黃酮；正交試驗(yàn)；工藝優(yōu)化

豆腐柴(PremnamicrophyllaTurcz)學(xué)名腐婢，又叫觀音草、 臭常山、 滿山香和鐵箍散等，在我國(guó)主要分布于長(zhǎng)江流域以南，其根、莖、葉均可入藥[1]。豆腐柴含有豐富的對(duì)人體有益的物質(zhì)，如果膠、蛋白質(zhì)、纖維素和過(guò)氧化物酶、黃酮類等，黃酮類化合物具有調(diào)節(jié)血脂、消除氧自由基、消除炎癥、抗腫瘤、預(yù)防紫外線損傷等多種生理活性[2-4]。豆腐柴作為一種藥食兩用植物，利用歷史悠久，作為食品、藥品、保健品均具有較高的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值[5]，研究發(fā)現(xiàn)豆腐柴葉中總黃酮的提取率為6%[6]。該試驗(yàn)在超聲輔助、單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用正交試驗(yàn)對(duì)豆腐柴中總黃酮提取工藝進(jìn)行優(yōu)化。

1　材料與方法

1.1試材豆腐柴，采摘自浙江省浦江縣仙華山，除雜、清洗、干燥、粉碎、過(guò)100目篩，密封儲(chǔ)存于4 ℃冰箱。槲皮素(北京索萊寶生物技術(shù)有限公司)；甲醇、無(wú)水乙醇、亞硝酸鈉、氫氧化鈉、氯化鋁，均為分析純。

1.2儀器BL3-120C超聲清洗器(上海比朗儀器有限公司)；BS224S電子天平(賽多利斯科學(xué)儀器有限公司)；Spectrumlab755s紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(上海棱光技術(shù)有限公司)；SHZ-III型循環(huán)水真空泵(上海亞榮生化儀器廠)。

1.3方法

1.3.1豆腐柴總黃酮的超聲輔助提取。精確稱量0.2 g豆腐柴，加入一定比例的提取溶劑，在不同條件下超聲輔助提取總黃酮，抽濾后取濾液，用蒸餾水定容至25 mL。

1.3.2總黃酮的測(cè)定。采用NaNO2-AlCl3-NaOH方法[7]，稍作改動(dòng)。以槲皮素為標(biāo)樣制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，精確稱取3 mg的槲皮素，甲醇溶解并定容至10 mL，配成濃度為300 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液。分別吸取0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4 mL于試管中，加入600 μL蒸餾水、300 μL 5%亞硝酸鈉，振搖，并在暗處反應(yīng)6 min，加入600 μL 10%三氯化鋁，振搖，在暗處反應(yīng)5 min，加入2 mL 4%氫氧化鈉溶液，用蒸餾水定容至5.6 mL，在755 nm處測(cè)吸光度值。得到槲皮素質(zhì)量濃度ρ(μg/mL)與吸光度x的回歸方程為ρ=0.001 64x-0.019 33，R2=0.992 9(圖1)。用同樣方法測(cè)定待測(cè)定豆腐柴提取液的吸光度。

總黃酮提取率的計(jì)算公式為M=C×N/(m×V×1 000)，式中，M為豆腐柴中總黃酮的含量(mg/g)；C為根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出的待測(cè)液的總黃酮含量(μg)；V為待測(cè)液體積(mL)；m為豆腐柴的質(zhì)量(g)；N為豆腐柴提取液的體積(mL)；1 000為換算倍數(shù)。

圖1　黃酮標(biāo)準(zhǔn)品槲皮素標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1　The standard curve of flavonoids quercetin

1.3.3單因素試驗(yàn)。

1.3.3.1液料比對(duì)總黃酮提取率的影響。在超聲溫度50 ℃、超聲時(shí)間20 min的條件下，分別采用液料比20∶1、40∶1、60∶1、80∶1、100∶1(mL/g)的體積分?jǐn)?shù)為70%的乙醇溶液提取豆腐柴總黃酮，考察液料比對(duì)總黃酮提取率的影響。

1.3.3.2乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)總黃酮提取率的影響。在超聲溫度50 ℃、超聲時(shí)間20 min、液料比60∶1的條件下，分別采用體積分?jǐn)?shù)20%、40%、60%、70%、80%、100%的乙醇溶液提取豆腐柴總黃酮，考察乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)總黃酮提取率的影響。

1.3.3.3提取溫度對(duì)總黃酮提取率的影響。在乙醇體積分?jǐn)?shù)70%、液料比60∶1的條件下，分別在40、50、60、70、80 ℃的條件下超聲提取20 min，考察提取溫度對(duì)總黃酮提取率的影響。

1.3.3.4提取時(shí)間對(duì)總黃酮提取率的影響。在超聲溫度50 ℃、乙醇體積分?jǐn)?shù)70%、液料比60∶1的條件下，分別提取10、20、30、40、50 min，考察提取時(shí)間對(duì)總黃酮提取率的影響。

1.3.4正交設(shè)計(jì)優(yōu)化工藝。在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，固定液料比40∶1，以提取溫度(A)、提取時(shí)間(B)、乙醇體積分?jǐn)?shù)(C)為考察因素，采用L9(34)正交試驗(yàn)優(yōu)化豆腐柴總黃酮提取工藝(表1)。

表1　正交試驗(yàn)因素水平

1.4數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)采用SPSS19.0進(jìn)行單因素方差分析，P<0.05為統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著差異的標(biāo)準(zhǔn)。

2　結(jié)果與分析

2.1單因素試驗(yàn)

2.1.1液料比對(duì)總黃酮提取率的影響。由圖2可知，總黃酮提取率隨著料液比的增大先增加后逐漸趨于平緩，可能是因?yàn)榭傸S酮的浸出量已經(jīng)達(dá)到飽和。從節(jié)約溶劑方面考慮，將液料比確定為40∶1。

圖2　超聲波提取液料比對(duì)總黃酮提取率的影響Fig.2　Effects of solid-liquid ratio on total flavonoids yield

2.1.2乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)總黃酮提取率的影響。由圖3可知，隨乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加，豆腐柴總黃酮提取率先增加后下降，當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)達(dá)70%時(shí)，總黃酮提取率達(dá)最大值(76.3 mg/g)。因此確定總黃酮的最佳提取乙醇體積分?jǐn)?shù)為70%。

圖3　乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)總黃酮提取率的影響Fig.3　Effects of ethanol volume fraction on total flavonoids yield

2.1.3提取溫度對(duì)總黃酮提取率的影響。由圖4可知，隨著超聲溫度的增加，總黃酮提取率先增加后下降，當(dāng)提取溫度達(dá)70 ℃時(shí)，總黃酮提取率達(dá)最大值(78.5 mg/g)。因此確定豆腐柴的最佳提取溫度為70 ℃。

圖4　提取溫度對(duì)總黃酮提取率的影響Fig.4　Effects of extraction temperature on total flavonoids yield

2.1.4提取時(shí)間對(duì)總黃酮提取率的影響。由圖5可知，隨著提取時(shí)間的增加，總黃酮提取率先增加后下降，當(dāng)提取時(shí)間達(dá)30 min時(shí)，總黃酮提取率達(dá)最大值(82.0 mg/g)。因此確定豆腐柴總黃酮的最佳提取時(shí)間為30 min。

圖5　提取時(shí)間對(duì)總黃酮提取率的影響Fig.5　Effects of extraction time on total flavonoids yield

2.2正交試驗(yàn)從表2可以看出，各因素對(duì)總黃酮提取率影響順序從大到小依次為C、B、A，且方差分析發(fā)現(xiàn)，C有極顯著性影響(P<0.01)，B、A有顯著影響(P<0.05)，即乙醇

體積分?jǐn)?shù)對(duì)豆腐柴總黃酮提取率的影響最大，其次是提取時(shí)間、超聲溫度。從提取率和節(jié)約原料方面考慮，豆腐柴總黃酮的最佳提取工藝為A2B2C2，即液料比40∶1、乙醇體積分?jǐn)?shù)為70%、超聲溫度70 ℃、提取時(shí)間30 min。

表2　正交試驗(yàn)結(jié)果

2.3驗(yàn)證試驗(yàn)為進(jìn)一步驗(yàn)證正交試驗(yàn)結(jié)果的可靠性和重復(fù)性，按照所得最佳條件做了3次平行試驗(yàn)。結(jié)果表明，使用該方法優(yōu)化出了超聲輔助豆腐柴總黃酮的最佳工藝條件，在該條件下總黃酮提取率為83.1 mg/g，不但提取率高，且試驗(yàn)的重現(xiàn)性好。

3　結(jié)論

該研究在超聲輔助和單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用三因素三水平正交試驗(yàn)優(yōu)化豆腐柴總黃酮的最佳提取工藝。結(jié)果表明，豆腐柴總黃酮最佳提取工藝為液料比40∶1( mL/g)、乙醇體積分?jǐn)?shù)70%、超聲溫度70 ℃、提取時(shí)間30 min。在此條件下，豆腐柴總黃酮提取率為83.1 mg/g。

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Optimizing the Ultrasound-assisted Extraction Techniques for Total Flavonoids fromPremnamicrophyllaTurcz by Orthogonal Test

HUANG Hong-yi,HUANG Ling-yan,ZHANG Hai-yan,PENG Jing*et al

(College of Food Science and Engineering,Yangzhou University,Yangzhou,Jiangsu 225127)

[Objective] To optimize the extraction techniques using for extracting total flavonoids fromPremnamicrophyllaTurcz. [Method] On the basis of ultrasound assisted and single factor test,the optimal extraction technique was obtained through three factors and three levels orthogonal test. [Result] The optimal extraction conditions were obtained as following: using 70% ethanol with a solid/liquid ratio of 40∶1 mL/g and extraction at 70 ℃ for 30 min. Under the above conditions,83.1 mg/g flavonoids could be extracted fromPremnamicrophylla. [Conclusion] The orthogonal test optimal ultrasound-assisted extraction technique can significantly improve the yield of total flavonoids fromPremnamicrophylla.

PremnamicrophyllaTurcz; Total flavonoids; Orthogonal test; Technique optimization

黃宏軼(1992- )，男，江蘇南通人，碩士研究生，研究方向:基礎(chǔ)營(yíng)養(yǎng)學(xué)。*通訊作者，副教授，碩士生導(dǎo)師，從事基礎(chǔ)營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究。

2016-04-18

R 284.2

A

0517-6611(2016)18-132-02