微波輔助提取薄荷黃酮的工藝研究*

張仕青，都宏霞，嚴忠杰，蔣夢宇，劉高榮

(1.南京科技職業學院，江蘇 南京 210048；2.南京工業大學，江蘇 南京 211816)

薄荷為唇形科植物，在《唐本草》中很早就有記載，屬多年生草本作物植物，分布廣泛，現在我國多數地區有栽培[1]。薄荷藥食同源，同時還應用于醫療、化妝品、香料、煙草工業、藥品及保健品等領域中[2-3]，深受人們喜愛。

黃酮類化合物是自然界中重要的天然有機化合物，結構類型復雜且數量種類繁多[4-5]。作為薄荷提取物之一[6]，薄荷黃酮具有抗氧化、抗癌、抗衰老、抗腫瘤的功效[7]。報道的提取方法有有機溶劑法、超聲輔助提取法、 超臨界CO2萃取法等。張秋燕等以乙醇為溶劑，得到最佳提取工藝為乙醇體積分數95%、固液比 1 g∶15 mL、提取時間 1 h、提取溫度 80 ℃[8]；李靜等采用超聲波輔助工藝提取薄荷黃酮，得到最佳提取工藝為料液比 1 g∶50 mL、乙醇體積分數60%、超聲時間 5 min、超聲功率 200 W，此時薄荷黃酮得率為2.17%[9]；華燕青等確定夾帶劑用量 6 mL/g、萃取壓力 25 MPa、萃取溫度 55 ℃、萃取時間 90 min 為超臨界CO2萃取薄荷黃酮的最佳工藝[10]；陸海峰等發現薄荷中黃酮對羥自由基有著很好的清除作用[11]；梁呈元等對薄荷化學成分及藥理功能展開研究，發現薄荷中主要含揮發性油、黃酮類、有機酸、氨基酸，同時對人體中樞神經系統、生殖系統、消化系統、呼吸系統、平滑肌以及抗炎鎮痛、抗病原體方面具有一定作用[2]。現階段對薄荷活性成分的研究不均衡，應進一步展開對其他成分的探究，從而讓薄荷得到最大化的應用，挖掘其潛在價值，促進經濟發展[12]。

本文以薄荷為原料，通過微波輔助進行提取，研究不同因素對薄荷黃酮提取量的影響，為薄荷資源的綜合利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

薄荷購自北京同仁堂；蘆丁(黃酮標準)樣品(國藥集團化學試劑有限公司)；其它試劑為分析純。

ME204E/02星電子天平(梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司)；7600型紫外分光光度計(上海菁華科技儀器制造有限公司)。

1.2 實驗方法

1.2.1 總黃酮標準曲線的建立

以蘆丁作為標準對照品，用來測量其在紫外分光光度計的吸光度，建立蘆丁標準曲線。

1)蘆丁標準試劑的配制

稱取蘆丁藥品，精確到 0.0100 g，將其置于燒杯中，溶解后緩慢轉移至 100 mL 容量瓶中，定容，即可得到質量濃度為 100 μg/mL 的蘆丁標準溶液。

2)蘆丁標準曲線的建立

采用了紫外分光光度法。準確吸取標準溶液0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL，分別加入6個 25 mL 的比色管中，并在每個比色管中分別加入 5 mL 醋酸鉀、3 mL AlCl3和 3 mL 乙醇，在對照組中加入乙醇 5 mL，然后搖晃均勻。在室溫的條件下反應 40 min，測定 415 nm 波長處吸光值。每相同質量濃度做3個平行實驗，取平均值并繪制標準曲線。

3)薄荷黃酮的提取得率

提取得率/(mg/g)=ρVD/m

式中：ρ為試樣的測定質量濃度，mg/mL；V為濾液體積，mL；D為稀釋倍數；m為試樣質量，g。

1.2.2 薄荷的預處理

先將新鮮的薄荷用純水洗凈，晾干，粉碎，裝袋備用。

1.2.3 薄荷黃酮提取的單因素實驗[13-15]

按料液比1∶5、1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30(g/mL)，微波時間20、30、40、50、60、80、120 s，微波功率80、240、400、640、800 W，乙醇體積分數40%、50%、60%、70%、80%，研究4種因素對薄荷黃酮提取量的影響。

1.2.4 數據處理

使用Origin Pro 2018 進行數據處理。

2 結果分析

2.1 蘆丁標準曲線

按照1.2.1節方法進行實驗，回歸方程：Y=0.06232X-0.33996，相關系數R2=0.99981(Y為吸光度值，X為總黃酮的質量濃度，mg/mL)。

2.2 單因素試驗

2.2.1 料液比對黃酮提取率的影響

如圖1所示，隨著料液比的不斷增加，薄荷黃酮的提取量先增加后下降；料液比為 1 g ∶ 20 mL 時，提取量最大，為 2.09 mg/g。因為料液比的增加可以使體系的溶解度升高，促進薄荷細胞破壁，因此黃酮溢出率也增加。當溶解度到達一定程度時，就會發生飽和現象；當料液比大于 1 g ∶ 20 m L時，隨著提取的溶劑增加，溶解物質越來越多，導致黃酮提取量減少。因此選擇料液比為 1 g ∶ 20 mL 進行進一步工藝探索。

圖1 料液比對黃酮提取量的影響

2.2.2 微波時間對薄荷黃酮提取率的影響

如圖2所示，微波時間從 20 s 到 40 s 之間，薄荷黃酮的提取量急劇上升；40 s 到 60 s 間提取量急劇減少，60 s 后基本穩定。因為黃酮隨時間的增加會不斷溢出，但達到一定時間之后便會發生分解，導致提取量下降，降到一定程度便會飽和。綜上得到最佳微波時間為 40 s，薄荷黃酮提取率為 3.55 mg/g。

2.2.3 微波功率對薄荷黃酮提取率的影響

如圖3所示，隨著微波功率不斷升高，薄荷黃酮的提取量先增后降，微波功率為 640 W 時薄荷黃酮的提取量最大。主要是由于微波功率的增加可以使體系的溫度升高，促使薄荷細胞破壁，使內容物溢出率增加；當微波功率大于 640 W 時，微波功率過大，微波對細胞內的物質加熱性能降低，可能會發生局部溫度過高的現象，部分易溶于水的物質被溶解，導致提取率降低。因此，最佳微波功率為 640 W，薄荷黃酮提取率為 4.13 mg/g。

圖2 微波時間對薄荷黃酮提取量的影響

圖3 微波功率對薄荷黃酮提取量的影響

2.2.4 乙醇體積分數對薄荷黃酮提取率的影響

如圖4所示，乙醇體積分數不斷增加，薄荷黃酮的提取量先增加后下降；乙醇體積分數為60%時，薄荷黃酮的提取量最大。主要因為乙醇分子與水分子間和其自身間均相互結合形成氫鍵，體系極性降低，故黃酮的提取量在升高，但隨著乙醇質量分數增加，其極性下降，導致了黃酮的溶解能力減弱，因此最佳乙醇體積分數為60%，薄荷黃酮的提取量為 5.36 mg/g。

圖4 乙醇體積分數對薄荷黃酮提取量的影響

3 結論

通過對單因素試驗結果比較確定提取薄荷黃酮的最優提取條件為料液比 1 g ∶ 20 mL、微波時間 40 s、微波功率 640 W、乙醇體積分數60%，此條件下薄荷黃酮提取量為 5.36 mg/g。

利用新型提取技術對薄荷黃酮提取符合綠色經濟，對天然產物提取也符合當今社會對綠色生活的推崇和向往，也增強了人民對化學方法提取的信心。今后應該開發更綠色、高效的提取技術。

薄荷藥食同源，本研究有助于開發其潛在利用價值，進而應用于新產品，并將其工業化，擴大薄荷這一市場，以此帶動其附加價值再利用。