超聲波法提取玉竹活性物質(zhì)黃酮工藝優(yōu)化研究

李志清 王殿奎 張李莉 蔣曉蕊 孫 琛 孫金旭

（1 衡水市綜合檢驗(yàn)檢測中心 河北 衡水 053000；2 衡水市質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)化研究院 河北 衡水 053000； 3 衡水學(xué)院 河北 衡水 053000）

玉竹為多年生草本植物，百合科黃精屬，2002 年3 月被國家衛(wèi)生部列為藥食同源植物，其入藥部位為根莖，經(jīng)研究其活性成分為黃酮、多糖、糖蛋白、皂甙等，目前已經(jīng)報(bào)道的玉竹活性成分的功效有抗氧化、抗腫瘤、降血糖等[1,2]。超聲波輔助提取，具有省事、省力、高效、環(huán)保的特點(diǎn)，在現(xiàn)代提取技術(shù)中應(yīng)用廣泛[3]；它可以通過高頻震動(dòng)產(chǎn)生極大的剪切力，在高頻震動(dòng)過程中產(chǎn)生熱量和破壞力，破壞植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)，提高植物細(xì)胞功能成分的溶出率，提高提取效果。本研究對(duì)超聲波提取玉竹黃酮的提取工藝進(jìn)行優(yōu)化研究，以期提高玉竹黃酮提取率，為工業(yè)化提取玉竹黃酮生產(chǎn)提供支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料。玉竹(購自北京同仁堂衡水分店)經(jīng)清洗后，烘干，粉碎機(jī)粉碎后過80 目篩；蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品(購于國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)網(wǎng))。

1.2 儀器設(shè)備。破壁機(jī)(深圳市凈品環(huán)保科技有限公司)；電子天平(梅特勒－托利多儀器上海有限公司)；分光光度計(jì)(722G 可見分光光度計(jì)，廣州廣一科學(xué)儀器有限公司)，超聲波提取儀(MHY-25045，北京美華儀科技有限公司)。

1.3 試驗(yàn)方法。①黃酮測定法。黃酮的測定參照李志清等的研究[4]。②超聲提取法。玉竹破壁機(jī)粉碎后，過60 目篩，按照1∶5 的料液比例進(jìn)行配比，混勻后，進(jìn)行超聲波提取，提取功率200 w，時(shí)間15 min。

1.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.4.1 料液比例對(duì)超聲波提取玉竹黃酮的影響。玉竹經(jīng)粉碎處理后，按照不同的料液比例配比后(1∶5，1∶10，1∶15，1∶20，1∶25，1∶30，1∶35，1∶40)，浸泡24 h，分別進(jìn)行超聲波提取，超聲波功率設(shè)定為200 w，超聲提取時(shí)間為15 min，提取溫度自然，研究不同料液比例對(duì)超聲波提取玉竹黃酮的影響。

1.4.2 超聲波提取功率對(duì)玉竹黃酮提取量的影響研究。在料液比例1∶10 的情況下，分別設(shè)定不同的超聲波頻率(200 W、300 W、400 W、500 W、600 W、700 W、800 W、900 W、1 000 W)，提取初始溫度自然，提取時(shí)間15 min，研究超聲波提取功率對(duì)玉竹黃酮提取量的影響。

1.4.3 提取時(shí)間對(duì)玉竹黃酮提取量的影響研究。超聲功率500 W，料液比例1∶10，初始溫度自然，分別設(shè)定不同的超聲波提取時(shí)間(10 min、15 min、20 min、25 min、30 min、35 min、40 min、45 min、50 min、55 min、60 min)，研究時(shí)間對(duì)玉竹黃酮提取量的影響。

1.4.4 初始提取溫度對(duì)超聲提取玉竹的影響研究。在之前研究的基礎(chǔ)上，研究初始溫度對(duì)超聲提取效果的影響，超聲波功率500 W，提取時(shí)間30 min，料液比例1∶10，分別設(shè)定不同的初始超聲波提取溫度(30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃)，研究初始提取溫度對(duì)超聲提取玉竹的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 料液比例對(duì)超聲波提取玉竹黃酮的影響研究。結(jié)果如圖1 所示。料液比例不同，則物料的濃度不同，分子細(xì)胞間距不同，料液比例小，濃稠，不利于傳熱、傳質(zhì)，料液比例太大，過于稀薄，也影響提取的效率，由圖1 可知，當(dāng)料液比例為1∶10 時(shí)，超聲波提取效率最高。

圖1 料液比例對(duì)超聲提取玉竹黃酮的影響

2.2 超聲波提取功率對(duì)玉竹黃酮提取量的影響。超聲波功率不同，振動(dòng)頻率不同，對(duì)植物細(xì)胞壁的破壞效果不同。在料液比例1∶10 的情況下分別設(shè)定不同的超聲波頻率，提取初始溫度自然，提取時(shí)間15 min。由圖2 可知，在由低功率向高功率變化過程中，玉竹黃酮提取量呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢，在超聲功率為500 W 時(shí)，提取效果較好。

圖2 功率對(duì)超聲提取玉竹黃酮的影響

2.3 提取時(shí)間對(duì)玉竹黃酮提取量的影響。時(shí)間短提取效果差，時(shí)間長，會(huì)過多的產(chǎn)生熱，影響物質(zhì)的溶出，超聲功率500 W，料液比例1∶10，初始溫度自然，分別設(shè)定不同的超聲波提取時(shí)間，提取效果如圖3 所示。從圖3 可知，和預(yù)想結(jié)果相似，并不是提取時(shí)間越長越好，隨著提取時(shí)間的延長，玉竹黃酮提取量呈現(xiàn)出先升后降的情況，提取時(shí)間30 min 時(shí)提取效果較好。

圖3 提取時(shí)間對(duì)超聲提取玉竹黃酮的影響

2.4 初始提取溫度對(duì)超聲波提取玉竹的影響。由圖4可知，初始溫度對(duì)超聲波提取玉竹黃酮的提取效果有一定的影響，初始溫度不同，提取時(shí)對(duì)玉竹植物細(xì)胞壁的破壞情況不同，當(dāng)物料的初始溫度為60 ℃時(shí)，玉竹黃酮最后的提取量最高，達(dá)到32.16 mg/g。

圖4 初始溫度對(duì)超聲提取玉竹黃酮的影響

3 結(jié)論與討論

超聲波提取在功能性成分提取過程中發(fā)揮的效果比較明顯，通過超聲波可以產(chǎn)生高頻率的震動(dòng)和熱量，對(duì)植物細(xì)胞壁有較強(qiáng)的破壞作用，有利于植物細(xì)胞中功能性成分的溶出，提高提取效率。對(duì)超聲波提取玉竹黃酮工藝進(jìn)行研究，通過研究發(fā)現(xiàn)，料液比例、提取功率、提取時(shí)間、提取初始料液溫度對(duì)超聲波提取玉竹黃酮都有影響，分別進(jìn)行研究分析后，認(rèn)為提取料液比例1∶10，提取功率500 W，提取時(shí)間30 min，提取料液初始溫度60 ℃較為適宜，此條件下，玉竹黃酮提取量達(dá)到32.16 mg/g，和未研究分析前(提取功率200 W，提取時(shí)間15 min，料液比例1∶5，提取初始溫度自然)相比，玉竹黃酮超聲提取量提高43.89%。