蓮心中總黃酮的提取工藝優(yōu)化研究

林文珍，龔金炎，李利明，肖功年，葛　青，計(jì)勤峰

(1.浙江熊貓乳業(yè)集團(tuán)股份有限公司，浙江 溫州 325800；2.浙江科技學(xué)院 生物與化學(xué)工程學(xué)院，杭州 310023；

3.浙江省農(nóng)產(chǎn)品化學(xué)與生物加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州 310023;4.嘉興市樂豐年食品有限公司，浙江 嘉興 314016)

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蓮心中總黃酮的提取工藝優(yōu)化研究

林文珍1，龔金炎2，3，李利明4，肖功年2，3，葛青2，3，計(jì)勤峰4

(1.浙江熊貓乳業(yè)集團(tuán)股份有限公司，浙江 溫州 325800；2.浙江科技學(xué)院 生物與化學(xué)工程學(xué)院，杭州 310023；

3.浙江省農(nóng)產(chǎn)品化學(xué)與生物加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州 310023;4.嘉興市樂豐年食品有限公司，浙江 嘉興 314016)

摘要:以蓮心為原料，以總黃酮得率和提取物得率為指標(biāo)，考察提取溫度、乙醇體積分?jǐn)?shù)、提取時(shí)間和料液比4個(gè)主要因素，通過單因素和正交試驗(yàn)，研究蓮心中總黃酮的最佳提取工藝。研究結(jié)果表明，蓮心中總黃酮的最佳提取工藝為：乙醇體積分?jǐn)?shù)70%，提取溫度90 ℃，料液比1∶30，提取時(shí)間2.5 h；在此工藝條件下，總黃酮得率1.669%，提取物得率30.748%。

關(guān)鍵詞:蓮心；黃酮；得率；工藝優(yōu)化

蓮心為植物蓮(NelumbonuciferaGaertn.)成熟種子中的綠色幼葉及胚根，又稱蓮芯、蓮子心等，其性味苦寒，入心、肺、腎三經(jīng)，具有清心安神、交通心腎、澀精止血之功效[1]。蓮心含有生物堿、黃酮、甾醇等多種活性成分，能降血壓、抗心律失常、保護(hù)心肌、清熱降火、降血糖[2-3]。黃酮廣泛存在于植物界，具有抗氧化、抗病毒、抗腫瘤、抗菌、抗炎等多種生理和藥理活性的天然次生代謝產(chǎn)物活性[4-5]。蓮心含金絲桃苷、木犀草素、蘆丁等黃酮類化合物，具有良好的營養(yǎng)保健功效，且無毒副作用，可應(yīng)用于食品加工和飲料制造業(yè)中[6-11]。本研究以總黃酮得率和提取物得率為指標(biāo)，對蓮心的醇提工藝進(jìn)行優(yōu)化，希望能為企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)提供參考。

1材料與方法

1.1材料與試劑

蓮心：嘉興市樂豐年食品有限公司；蘆丁：美國Sigma公司，純度為98.5%；無水乙醇、甲醇、亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉均為分析純。

1.2試驗(yàn)儀器

中藥粉碎機(jī),上海淀久中藥機(jī)械制造有限公司；HH-6數(shù)顯恒溫水浴鍋,常州澳華儀器有限公司；電子天平,上海精密科技儀器有限公司；GZX-9076MBE電熱鼓風(fēng)干燥箱,上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；721G可見分光光度計(jì),上海精密科技儀器有限公司；XW-80A微型漩渦混合儀,上海滬西分析儀器廠有限公司。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1樣品預(yù)處理

人工挑揀除去樣品中的雜質(zhì)，50 ℃干燥4 h，中藥粉碎機(jī)粉碎，過60目篩，備用。

1.3.2標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

準(zhǔn)確稱取經(jīng)105 ℃干燥至恒重的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品15.0 mg(精確至0.1 mg)，甲醇溶解并定容至100 mL，配成0.15 mg/mL的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液。

標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：分別取0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5 mL蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液至試管中，加入30 %的乙醇溶液至5 mL，再各加入5%的NaNO2溶液0.3 mL，混勻后放置5 min；接著加入10 %的Al(NO3)3溶液0.3 mL，混勻后放置6 min；然后各加入1.0 mol/L的NaOH溶液4 mL，再用30 %乙醇溶液定容至10 mL，放置10 min。以零管作為空白，510 nm下測定吸光度值，以蘆丁質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，吸光度值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.3總黃酮得率的計(jì)算

準(zhǔn)確吸取1.0 mL提取液至試管中，按照1.3.2方法測定提取液吸光度值，并按線性回歸方程計(jì)算總黃酮含量，通過式(1)計(jì)算得率:

(1)

式(1)中：m1為由吸光度值根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出單位體積提取液中總黃酮質(zhì)量，μg/mL；m為提取用蓮心粉末的質(zhì)量，μg；V為提取液總體積，mL。

1.3.4黃酮提取物得率的計(jì)算

取5.0 mL的提取液置于烘干后的稱量皿中,在干燥箱中105 ℃烘2 h，至液體蒸發(fā)完全，放入干燥器冷卻至室溫，并稱重，通過式(2)計(jì)算提取物得率:

(2)

式(2)中：m2為稱量皿的質(zhì)量，g;m3為提取物干燥后的質(zhì)量，g;V為提取液總體積，mL;W為提取用蓮心的質(zhì)量，g。

1.3.5單因素試驗(yàn)

1.3.5.1乙醇體積分?jǐn)?shù)的單因素試驗(yàn)取5.0 g蓮心粉末加入圓底燒瓶中，分別加入50%、60%、70%、80%、90%乙醇溶液100 mL，70 ℃下回流浸提2 h，抽濾；將濾渣在相同條件下進(jìn)行第二次回流提取，合并濾液，用與浸提濃度相同的乙醇溶液定容至250 mL，搖勻待測。

1.3.5.2提取溫度的單因素試驗(yàn)取5.0 g蓮心粉末加入圓底燒瓶中，加入100 mL的70%乙醇溶液，分別在50、60、70、80、90 ℃下回流浸提2 h，抽濾；將濾渣在相同條件下進(jìn)行第二次回流提取，合并濾液，用與浸提濃度相同的乙醇溶液定容至250 mL，搖勻待測。

1.3.5.3料液比的單因素試驗(yàn)分別稱取10.00、6.67、5.00、4.00、3.33 g蓮心粉末，加入圓底燒瓶中，倒入100 mL的70%乙醇溶液(即料液比1∶10、1∶15、1∶20、1∶25和1∶30)，70 ℃下回流浸提2 h，抽濾；將濾渣在相同條件下進(jìn)行第二次回流提取，合并濾液，用與浸提濃度相同的乙醇溶液定容至250 mL，搖勻待測。

1.3.5.4提取時(shí)間的單因素試驗(yàn)取5.0 g蓮心粉末，加入圓底燒瓶中，倒入100 mL的70%乙醇溶液，在70 ℃下分別回流浸提1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 h，抽濾；將濾渣在相同條件下進(jìn)行第二次回流提取，合并濾液，用與浸提濃度相同的乙醇溶液定容至250 mL，搖勻待測。

1.3.6正交試驗(yàn)

在單因素研究基礎(chǔ)上，選取乙醇體積分?jǐn)?shù)、提取溫度、料液比和提取時(shí)間4個(gè)因素的較優(yōu)工藝，進(jìn)一步研究蓮心中的黃酮提取工藝。

2結(jié)果與討論

2.1標(biāo)準(zhǔn)曲線

以蘆丁質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，吸光度值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得回歸方程為y=0.012 9x-0.029，相關(guān)系數(shù)R2=0.999 8，標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖1所示。

2.2單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1乙醇體積分?jǐn)?shù)對蓮心總黃酮得率和提取物得率的影響

由圖2可知，乙醇體積分?jǐn)?shù)低于70%時(shí)，總黃酮得率和提取物得率隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加而增加，乙醇體積分?jǐn)?shù)大于70%時(shí)，兩者開始下降，即在乙醇體積分?jǐn)?shù)為70%時(shí)總黃酮得率和提取得率最高，蓮心中的主要黃酮物質(zhì)金絲桃苷、木犀草素、蘆丁屬于中等極性，因此在乙醇體積分?jǐn)?shù)70%時(shí)，提取得率最大；相比較而言，提取物得率的升降幅度比總黃酮得率大一些。綜合考慮，最終選擇乙醇體積分?jǐn)?shù)為60%、70%、80%三水平作正交試驗(yàn)。

圖1　蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1　Standard curve of rutin

圖2　乙醇體積分?jǐn)?shù)對蓮心總黃酮和提取物得率的影響Fig.2　Effect of ethanol concentration on yieldof totle flavonoids and extracts

2.2.2提取溫度對蓮心總黃酮得率和提取物得率的影響

由圖3可知，總黃酮得率和提取物得率隨著提取溫度的升高而增加，雖然增速不同，但整體呈上升趨勢，且提取物得率的增幅比總黃酮得率的增幅大?？傸S酮得率和提取物得率都在90 ℃呈現(xiàn)最高值?？紤]到水的沸點(diǎn)及提取溫度太高的時(shí)候乙醇和水易揮發(fā)損失等問題，選擇提取溫度為70、80、90 ℃三水平作正交試驗(yàn)。

2.2.3料液比對蓮心總黃酮得率和提取物得率的影響

由圖4可知，隨著料液比的增大，總黃酮得率和提取物得率逐漸增加并趨于穩(wěn)定，料液比對總黃酮得率和提取物得率的影響效果趨勢差不多，總黃酮得率和提取物得率都在料液比為1∶30時(shí)出現(xiàn)最大值。綜合考慮趨勢及稱取精確性等因素，最終選擇料液比為1∶20、1∶25、1∶30三個(gè)水平作正交試驗(yàn)。

圖3　提取溫度對蓮心總黃酮和提取物得率的影響Fig.3　Effect of extraction temperature on yield of totle flavonoids and extracts

圖4　料液比對蓮心總黃酮和提取物得率的影響Fig.4　Effect of material/liquid ratio on yield of totle flavonoids and extracts

2.2.4提取時(shí)間對蓮心總黃酮得率和提取物得率的影響

圖5　提取時(shí)間對蓮心總黃酮和提取物得率的影響Fig.5　Effect of extraction time on yield of totle flavonoids and extracts

由圖5可知，隨著提取時(shí)間的增加，總黃酮得率和提取物得率也逐漸增加，從圖中可以看出，提取物得率有趨于平穩(wěn)的趨勢，而總黃酮得率還有上升的趨勢，試驗(yàn)中總黃酮得率和提取物得率都在3.0 h出現(xiàn)最大值，綜合考慮能源消耗、時(shí)間和提取效率，最終選擇2.0、2.5、3.0 h三水平作正交試驗(yàn)。

2.2.5正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)了四因素三水平的正交試驗(yàn)(表1)，結(jié)果見表2。

表1　L9(34)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表

表2　L9(34)正交試驗(yàn)結(jié)果

由正交試驗(yàn)結(jié)果可知，各因素對蓮心總黃酮得率的影響由大到小為：乙醇體積分?jǐn)?shù)>提取溫度>料液比>提取時(shí)間；各因素對蓮心提取物得率的影響由大到小為：提取溫度>乙醇體積分?jǐn)?shù)>料液比>提取時(shí)間；蓮心中黃酮提取的最佳提取工藝條件為A2B3C3D2，即乙醇體積分?jǐn)?shù)為70%、提取溫度為90 ℃、料液比為1∶30、提取時(shí)間為2.5 h。

3結(jié)語

由單因素和正交試驗(yàn)結(jié)果可知，蓮心中總黃酮提取的最佳提取工藝條件為A2B3C3D2，即乙醇體積分?jǐn)?shù)為70%、提取溫度為90 ℃、料液比為1∶30、提取時(shí)間為2.5 h。通過3次驗(yàn)證試驗(yàn)，蓮心中總黃酮得率和提取物得率分別為1.660%和30.759%,1.671%和30.744%,1.677%和30.740%，平均值為1.669%和30.748%，均高于單因素和正交試驗(yàn)中的任何一組，該方案較優(yōu)。

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Optimization extraction of flavonoids from plumula nelumbinis

LIN Wenzhen1, GONG Jinyan2,3, LI Liming4, XIAO Gongnian2，3, GE Qing2，3, JI Qinfeng4

(1. Zhejiang Panda Dairy Corporation, Wenzhou 325800, China; 2. School of Biological and Chemical Engineering, Zhejiang University of Science and Technology, Hangzhou 310023, China; 3.Zhejiang Provincial Key Laboratory for Chemical and Biological Processing Technology of Farm Produce, Hangzhou 310023， China;4.Jiaxing Lefengnian Food Co., Ltd, Jiaxing 314016, China)

Abstract:With plumula nelumbinis as experimental material and yield of totle flavonoids and extracts as indexes, the effects of four independent variables in terms of ethanol concentration, extract temperature, extract time and solid-liquid ratio of flavonoids were studied. By single factor and orthogonal test, the optimum extraction conditions were as follows: ethanol volume fraction 70%, extract temperature 90 ℃, solid-liquid ratio 1∶30 and extract time 2.5 h. Under these conditions, the flavonoids yield and extracts yield are 1.669% and 30.78%.

Keywords:plumula nelumbinis; flavonoids; extraction rate; process optimization

中圖分類號(hào):TS201.2；R284.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號(hào):1671-8798(2016)01-0053-05

通信作者:龔金炎，副教授，博士，主要從事天然產(chǎn)物與功能性食品研究。

作者簡介:林文珍(1969—)，女，浙江省蒼南人，工程師，主要從事食品生產(chǎn)工藝研究開發(fā)與管理工作。

基金項(xiàng)目:國家星火計(jì)劃重大項(xiàng)目(2015GA710001);嘉興市科技計(jì)劃項(xiàng)目( 2014BY26010)；嘉興市秀洲區(qū)科技計(jì)劃項(xiàng)目(2014B001)

收稿日期:2015-06-24

doi:10.3969/j.issn.1671-8798.2016.01.010

浙江科技學(xué)院學(xué)報(bào),第28卷第1期,2016年2月

Journal of Zhejiang University of Science and Technology

Vol.28 No.1, Feb. 2016