不同方法提取荸薺皮中總黃酮含量的比較

許國權(quán)，胡夢蝶

（江漢大學 生命科學學院，湖北 武漢 430056）

不同方法提取荸薺皮中總黃酮含量的比較

許國權(quán)，胡夢蝶

（江漢大學 生命科學學院，湖北 武漢 430056）

研究了不同方法提取荸薺皮中總黃酮類物質(zhì)，在不同條件下對荸薺皮中的總黃酮物質(zhì)進行提取，用正交優(yōu)選法選出適宜的條件。結(jié)果表明：采用超聲波輔助提取方法得到的總黃酮提取物最多，該方法的適宜提取工藝為：提取時間為50 min，乙醇濃度為50%，提取溫度為60℃，料液比為1∶30，該條件下，荸薺皮中總黃酮的得率為2.483%；其次是微波輔助法提取，該方法的適宜提取工藝為：功率為420 W，料液比為1∶30，乙醇濃度為50%，提取時間為5 min，該條件下，荸薺皮中總黃酮的得率為2.455%；加熱提取的最少，適宜提取工藝為：提取溫度為60℃，乙醇濃度60%，料液比為1∶30，提取時間為4 h，該條件下，荸薺皮中總黃酮的得率為1.618%。比較3種提取方法各有優(yōu)劣，在實際工作中可以根據(jù)情況選擇不同的提取方法。

荸薺皮；總黃酮；加熱提??；微波提??；超聲波提取

荸薺（ELeochairis toberosa），又名馬蹄（Water chestnut），是莎草科荸薺屬多年生淺水草本植物荸薺的地下球莖，是一種常見的天然經(jīng)濟作物，在中國長江流域以南各省均有栽種［1］。荸薺作為一種優(yōu)良的藥食同源果蔬食物，自古就有“地下雪梨”和“江南人參”的美譽［1-2］。目前，我國約有3.5萬hm2土地在進行荸薺栽培，畝產(chǎn)最高可達4 000 kg（1畝≈667m2），每年的產(chǎn)量約7.5×105t，產(chǎn)量占世界荸薺產(chǎn)量的95%以上［2-3］。荸薺皮中含有抗菌成分荸薺英，對多種細菌均有不同程度的抑制作用，其主要成分為酚類、生物堿、有機酸、皂苷及游離黃酮類等，荸薺皮中還含有豐富的水溶性棕色素和膳食纖維［4］，已經(jīng)證明荸薺皮提取物中黃酮類物質(zhì)有很好的生理活性和藥理作用。荸薺皮的質(zhì)量占鮮荸薺的20%～25%［1］，以往這些都被人們棄之不用。如果能將這些廢棄物加以處理，提取出荸薺皮中的多酚、黃酮、棕色素等［4］，可用于食品的保鮮，作為天然的食品添加劑以及保健品，同時增加了荸薺種植的產(chǎn)品附加值，提高種植的經(jīng)濟效益。近年來對荸薺皮中黃酮類物質(zhì)提取工藝的研究也有一些報道，一般采用加熱提取、超聲波提取、微波提取等方法提取荸薺皮提取物中黃酮類物質(zhì)［5-11］，本研究旨在探討加熱提取、超聲波提取、微波提取等方法提取荸薺皮提取物中黃酮類物質(zhì)的條件，通過比較確定根據(jù)不同需要選擇合適的提取方法。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 材料來源 廣西產(chǎn)荸薺皮：從武漢菜市場購得廣西產(chǎn)荸薺。收集荸薺皮洗凈在50℃下恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)烘干，并用微型植物粉碎機粉碎，收集粉末保存?zhèn)溆谩?/p>

1.1.2 主要儀器與試劑 主要試劑：無水乙醇、NaNO2、Al（NO3）3、NaOH、蘆?。ㄒ陨辖詾榉治黾儯?。

主要儀器：旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器RE-2000A，循環(huán)水式多用真空泵SHB-ⅢA，微型植物粉碎機FZ102，電熱真空干燥箱2K-60AB，恒溫培養(yǎng)箱DHP120，電子天平JA5003B，數(shù)顯恒溫水浴鍋HH-4，電熱真空干燥箱ZKF030，752分光光度計，超聲波清洗器，微波爐。

1.2 試驗方法

將收集好的荸薺皮粉稱重，每份5.000 g，按照正交表設定的條件向試驗材料中加入一定濃度和體積的乙醇，按照不同的提取方法提取荸薺皮粉中的黃酮。試驗中需按照試驗設計的條件嚴格控制試驗變量，即提取溫度、提取時間、料液比、乙醇濃度。加熱完成后將其以負壓條件下過濾取濾液。收集濾渣加入第一次提取體積80%的乙醇進行二次浸提，再次負壓抽濾取濾液，兩次濾液混合后進行定容。再取1 mL作為樣品用分光光度計在510 nm波長處測定其吸光度并記錄，每間隔15 min記錄一次吸光度，記錄1 h的吸光度。正交試驗因素水平表如表1～表3所示。

表1 加熱提取正交試驗因素水平表Tab.1 Factors and levels of orthogonal test of bath heating method

表2 超聲波提取正交試驗因素水平表Tab.2 Factors and levels of orthogonal test of ultrasonic heating method

表3 微波提取正交試驗因素水平表Tab.3 Factors and levels of orthogonal test of microwave heating method

蘆丁標準曲線的制作：準確稱取干燥后的蘆丁標準品20 mg，用體積分數(shù)（下同）30%的乙醇溶解，并全部轉(zhuǎn)入100 mL容量瓶中，用30%乙醇定容，搖勻，得濃度為0.2 mg/mL的蘆丁標準溶液。分別取上述蘆丁標準溶液0.0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0、12.0 mL于7支25 mL容量瓶中，加入5%NaNO2溶液0.75 mL搖勻放置5 min，加入10%Al（NO3）3溶液0.75 mL，搖勻放置6 min，加入1 mol/L的NaOH溶液5.0 mL，搖勻，用30%乙醇定容，搖勻放置10 min后，在510 nm處測吸光度，以吸光度為橫坐標，蘆丁標準濃度為縱坐標，繪制標準曲線［12-13］。

1.3 數(shù)據(jù)處理方法

吸光度數(shù)據(jù)的處理：在3次試驗結(jié)果中，取數(shù)據(jù)相差在0.02之內(nèi)的為合理數(shù)據(jù)，在合理數(shù)據(jù)中取平均值，代入標準曲線中計算數(shù)值。再將所得結(jié)果代入黃酮濃度計算方程，得出黃酮濃度。

總黃酮類物質(zhì)含量計算公式：

式中，C=0.100 1A+0.000 4，A為分光光度計測得的吸光度，C為被檢測液濃度，V為浸提液體積。

式中，m為用來浸提的荸薺皮粉的質(zhì)量，單位為g。

用Excel建立回歸方程，用SPSS21.1對正交試驗的結(jié)果進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 標準曲線繪制

在波長510 nm處測定吸光度，以蘆丁標準濃度-吸光度作標準曲線，得回歸方程：C=0.100 1A+ 0.000 4（C為蘆丁濃度mg/mL，A為吸光度），相關(guān)系數(shù)R2=0.999 3；蘆丁標準曲線見圖1［11］。

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

2.2 正交試驗結(jié)果的統(tǒng)計分析

2.2.1 加熱法提取荸薺皮中總黃酮 從表4的極差分析可知，提取溫度、提取時間、料液比、乙醇濃度4個因素對荸薺皮中總黃酮提取量影響的主次順序依次為：提取溫度、提取時間、乙醇濃度、料液比，加熱法從荸薺皮中提取總黃酮的適宜工藝為A3B1D1C3，即提取溫度為60℃、提取時間為4 h、乙醇濃度50%、料液比為1∶30，該條件下，荸薺皮中總黃酮的得率為1.618%（表5）。

表4 加熱法L934正交表和試驗結(jié)果Tab.4 L934orthogonal table and experimental results of bath heating method

續(xù)表4

表5 加熱法適宜工藝條件驗證結(jié)果Tab.5 Suitable conditions verified results of bath heating method

2.2.2 超聲波輔助法提取荸薺皮中總黃酮 從表6的極差分析可知，提取溫度、提取時間、料液比、乙醇濃度4個因素對總黃酮提取量影響的主次順序依次為：料液比、提取溫度、乙醇濃度、提取時間，超聲波輔助法從荸薺皮中提取總黃酮的適宜工藝為B3D3A1C3，即料液比為1∶30、提取溫度為60℃、乙醇濃度為50%、提取時間為50 min，該條件下，荸薺皮中總黃酮的得率為2.483%（表7）。

表6 超聲波法L934正交表和試驗結(jié)果Tab.6 L934orthogonal table and experimental results of ultrasonic heating method

表7 超聲波法適宜工藝條件驗證結(jié)果Tab.7 Suitable conditions verified results of ultrasonic heating method

2.2.3 微波法提取荸薺皮中總黃酮 從表8的極差分析可知，功率、提取時間、料液比、乙醇濃度4個因素對總黃酮提取量影響的主次順序依次為：功率、乙醇濃度、料液比、提取時間，微波輔助法從荸薺皮中提取總黃酮的適宜工藝為A3C1D3B2，即功率為420 W、乙醇濃度為50%、料液比為1∶30、提取時間為5 min，該條件下，荸薺皮中總黃酮的得率為2.455%（表9）。

表8 微波法L934正交表和試驗結(jié)果Tab.8 L934orthogonal table and experimental results of microwave heating method

表9 微波法適宜工藝條件驗證結(jié)果Tab.9 Suitable conditions verified results of microwave heating method

2.2.4 3種不同方法提取總黃酮的比較 從加熱法、超聲波輔助法、微波輔助法3種方法提取荸薺皮中總黃酮的效率來看，超聲波輔助法適宜提取工藝的總黃酮得率為2.483%，微波輔助法適宜提取工藝的總黃酮得率為2.455%，加熱法適宜提取工藝的總黃酮得率為1.618%，可以看出超聲波輔助法提取和微波輔助法提取的效率明顯優(yōu)于加熱法提取，分別比加熱法得率高出53.5%和51.7%，而且節(jié)省時間。超聲波輔助法提取與微波輔助法提取的效率相差不大，但是從節(jié)省時間角度看微波輔助法提取更優(yōu)。從3種方法提取的結(jié)果來看，用不同提取方法進行提取時，各種因素的影響各不相同，加熱提取時溫度的影響最大，超聲波輔助提取時料液比的影響最大，微波輔助提取時功率的影響最大。

3 討論

許國權(quán)等［11］采用加熱提取的方法提取荸薺皮中總黃酮，用75%乙酸，提取溫度為70℃，料液比為1∶14、提取時間為6 h，在此條件下從荸薺皮中提取到的總黃酮的得率為1.56%。本研究發(fā)現(xiàn)提取溫度、提取時間、料液比、乙醇濃度4個因素對總黃酮提取量影響的主次順序依次為：提取溫度、提取時間、乙醇濃度、料液比。加熱法從荸薺皮中提取總黃酮的適宜工藝為提取溫度為60℃、提取時間為4 h、乙醇濃度50%、料液比為1∶30，該條件下，荸薺皮中總黃酮的得率為1.618%。兩者用不同的提取溶劑最后得到的總黃酮得率為本研究采用的方法略高。

目前用超聲波輔助提取荸薺皮總黃酮的研究鮮有報道，本研究發(fā)現(xiàn)提取溫度、提取時間、料液比、乙醇濃度4個因素對總黃酮提取量影響的主次順序依次為：料液比、提取溫度、乙醇濃度、提取時間。超聲波輔助法從荸薺皮中提取總黃酮的適宜工藝為料液比為1∶30、提取溫度為60℃、乙醇濃度為50%、提取時間為50 min，該條件下，荸薺皮中總黃酮的得率為2.483%。

羅楊合等［7］采用微波輔助提取荸薺皮中總黃酮，探討功率、提取時間、料液比、乙醇濃度4個因素對總黃酮提取的影響。在功率為300 W，乙醇濃度為40%，提取時間為5 min，料液比為1∶25的條件下，荸薺皮中總黃酮的得率為1.59%，本研究發(fā)現(xiàn)功率、提取時間、料液比、乙醇濃度4個因素對總黃酮提取量影響的主次順序依次為：功率、乙醇濃度、料液比、提取時間。微波輔助法從荸薺皮中提取總黃酮的適宜工藝為功率為420 W、料液比為1∶30、乙醇濃度為50%、提取時間為5 min，該條件下，荸薺皮中總黃酮的得率為2.455%。兩項比較，本研究總黃酮的得率高出很多。

通過對3種提取方法的比較研究，發(fā)現(xiàn)超聲波輔助法和微波輔助法提取荸薺皮中總黃酮的效率相差不大，超聲波輔助提取荸薺皮中總黃酮的效率略高于微波輔助法，耗時長于微波輔助法，但是超聲波輔助法可以大規(guī)模提取，若是進行工業(yè)化生產(chǎn)采用超聲波輔助法提取較好。微波輔助法提取比較省時省力，可節(jié)約材料，但是不宜大規(guī)模提取。加熱提取的方法提取荸薺皮中總黃酮的效率最低，耗時很長，但是提取工藝方便簡單，也適用于工業(yè)化生產(chǎn)。鑒于以上分析，在實際工作中可以根據(jù)情況選擇不同的提取方法。

（References）

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［3］倪建偉，朱芬，雷朝亮.荸薺皮的資源化利用技術(shù)研究進展［J］.長江蔬菜，2011（16）：21-22.

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［5］尹芹，楊小清，潘佳偉，等.中藥黃酮類化合物新型提取、分離方法的研究進展［J］.工程工藝與設備，2012（12）：6-9.

［6］韋學豐，羅楊合，鄧年方，等.荸薺皮中黃酮類化合物的微波提取工藝［J］.湖北農(nóng)業(yè)科學，2009（4）：949-951.

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［8］羅楊合，韋學豐，解慶林.可見分光光度計法測定馬蹄皮中總黃酮的含量［J］.食品研究與開發(fā)，2009（6）：135-138.

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［10］劉曉艷，張偉良，陳海光，等.荸薺皮中黃酮類物質(zhì)的提取及抑菌特性研究［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學，2012（16）：109-112.

［11］許國權(quán)，郭艷華.荸薺皮中總黃酮物質(zhì)的提取及其抑菌作用研究［J］.江漢大學學報：自然科學版，2013（6）：95-99.

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（責任編輯：陳 曠）

Comparison of Different Methods on Extracting Flavones in Water Chestnut Peel

XU Guoquan，HU Mengdie
（School of Life Sciences，Jianghan University，Wuhan 430056，Hubei，China）

To research the different methods on extracting flavonoid from water chestnut peel，the research extracted flavonoid from water chestnut peel under different conditions，and choose the suitable conditions with orthogonal test.The results showed with ultrasonic heating method，it extracted the most flavones，the suitable conditions in this method were heating time 50 min，50%ethanol，60℃，solidliquid ratio of 1∶30，under the conditions，the yield of flavones was 2.483%；the secondary was microwave heating method，the suitable conditions were 420 W，solid-liquid ratio of 1∶30，50% ethanol，heating time 5 min，under the conditions，the yield of flavones was 2.455%；with the bathing heating method，it extracted the least flavones，the suitable conditions were 60℃，60%ethanol，solidliquid ratio of 1∶30，heating time 4 h，under the conditions，the yield was 1.618%.The three methods each has its advantage and disadvantage，can be used in different situation.

water chestnut peel；flavones；water bath heating；microwave heating；ultrasonic heating

TS201.2

：A

：1673-0143（2015）06-0538-06

10.16389/j.cnki.cn42-1737/n.2015.06.011

2015-06-25

湖北省教育廳科學技術(shù)研究項目（B2014073）

許國權(quán)（1974—），男，高級實驗師，研究方向：天然物質(zhì)提取。