微波輔助高壓法提取金針菇黃酮條件的優(yōu)化

王廣慧

（黑龍江省綏化學(xué)院食品與制藥工程學(xué)院，黑龍江綏化152061）

微波輔助高壓法提取金針菇黃酮條件的優(yōu)化

王廣慧

（黑龍江省綏化學(xué)院食品與制藥工程學(xué)院，黑龍江綏化152061）

為了獲得更高的金針菇黃酮得率，探討微波輔助高壓法提取金針菇黃酮的最適工藝條件。通過單因素試驗和正交試驗，對固液比、微波功率、微波處理時間、高壓時間及高壓溫度對黃酮得率的影響進行研究，并以金針菇黃酮得率為評價指標(biāo)，優(yōu)化提取工藝。試驗結(jié)果表明，微波輔助高壓法提取金針菇黃酮的最優(yōu)條件是：固液比為1∶50（g/mL），微波功率為640 W，微波處理時間為5 min，高壓溫度為115℃，高壓時間為40 min。以上述條件從金針菇中提取黃酮，得率可至11.85%。

金針菇；黃酮；微波；高壓；提取

金針菇[Flammulina velutiper（Fr.）Sing]中富含多種營養(yǎng)物質(zhì)，其中的黃酮類化合物具有消除疲勞、保護心腦血管、預(yù)防動脈硬化、疏通微循環(huán)、抗衰老以及活化大腦和其它臟器細胞的功效，且毒副作用很小[1]，既可作為保健食品，也可開發(fā)為動物飼料添加劑。因此，金針菇黃酮的應(yīng)用前景十分廣闊，發(fā)掘出一種既有效又簡單易行的金針菇黃酮提取方法具有一定的意義。曾有學(xué)者探討過金針菇黃酮的提取工藝問題[2-3]，但獲得的提取率較低。本文采用微波輔助高壓法從金針菇中提取黃酮，其中的高壓提取技術(shù)是本課題組研發(fā)出來的有效提取食用菌中生物活性物質(zhì)的方法，目前已成功用于黑木耳多糖、香菇多糖及金針菇中總黃酮的提取[4-6]。由于微波輔助高壓法集微波提取法和高壓提取法的優(yōu)點于一體，可獲得較高的提取率，為開發(fā)金針菇黃酮資源提供了重要參考。

1 材料與儀器

1.1 材料與試劑

金針菇由綏化學(xué)院微生物實驗室培養(yǎng)所得；試驗所用硝酸鋁、亞硝酸鈉等化學(xué)試劑購于天津市津東天正精細化學(xué)試劑廠，均為國產(chǎn)分析純。

1.2 主要儀器

TDL-5A型離心機：金壇市新航儀器廠；JK-G-500B2型高速粉碎機：上海精科儀器公司；EG823LCNS型微波爐：佛山市美的微波電器制造有限公司；752型分光光度計：上海光學(xué)儀器廠；BL-50A型立式壓力蒸汽滅菌器：上海博訊實業(yè)有限公司。

2 方法

2.1 檢測方法

線性回歸方程的獲取[6]：在堿性條件下，黃酮類物質(zhì)會與鋁鹽相絡(luò)合。此絡(luò)合物在510 nm處表現(xiàn)出特征性的光吸收峰，其吸光值與黃酮的濃度呈正相關(guān)。以蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品為對照，依次加入5%的NaNO2溶液0.30 mL，10%的Al（NO3）3溶液0.30 mL，4%的NaOH溶液4.00 mL。

金針菇黃酮得率/%=提取液中黃酮含量/金針菇質(zhì)量×100

2.2 微波輔助高壓法提取金針菇黃酮的具體操作方法

將金針菇中的雜質(zhì)清除干凈，置于50℃烘箱中干燥至恒重，用高速粉碎機將其制成干粉并過80目篩。稱取每份為3.0 g的金針菇粉若干份，放于燒杯中，按試驗設(shè)計要求加入一定體積的蒸餾水，先用微波爐處理，然后置于立式壓力蒸汽滅菌器中浸提。將提取液離心后所獲上清蒸發(fā)濃縮后用3倍體積的95%乙醇于4℃冰箱中沉淀過夜。沉淀中的多糖等雜質(zhì)可通過離心清除。按照2.1法測出提取液中黃酮含量并計算出黃酮得率。重復(fù)3次。

2.3 試驗設(shè)計方案

2.3.1 單因素試驗方案

2.3.1.1 固液比影響的試驗設(shè)計

按照固液比1∶40、1∶50、1∶60、1∶70、1∶80（g/mL）分別在5份金針菇粉中加入蒸餾水，先微波輻射5 min（微波功率為400 W），再在108℃下高壓提取40 min。提取后的處理方法同2.2。

2.3.1.2 微波功率影響的試驗設(shè)計

在最佳固液比下，將金針菇粉分別在功率80、240、400、640、800 W下微波處理5 min，再在108℃下高壓熱水浸提40 min，提取后測定黃酮得率。

2.3.1.3 微波輻射時間影響的試驗設(shè)計

在最佳固液比、最適微波功率的條件下將金針菇粉分別用微波處理2、3、4、5、6 min，再在108℃下高壓熱水浸提40 min，提取后測定黃酮得率。

2.3.1.4 高壓溫度影響的試驗設(shè)計

在最佳固液比、最適微波功率、最佳微波輻射時間的條件下，將金針菇粉分別在75、90、108、115、121℃條件下處理40 min，提取后測定黃酮得率。

2.3.1.5 高壓時間影響的試驗設(shè)計

在以上影響因素都取最佳值的條件下，將金針菇粉分別按照高壓時間30、40、50、60、70 min進行處理并測定黃酮得率。

2.3.2 正交試驗方案

基于單因素試驗數(shù)據(jù)，選取對金針菇黃酮得率影響較大的因素和水平進行正交試驗設(shè)計，以優(yōu)化出提取金針菇黃酮的最適條件。

3 結(jié)果與分析

3.1 線性回歸方程的獲取

按照2.1所述方法進行試驗操作，得到線性回歸方程為：y=0.375 9x+0.019 6，R2=0.997 9，其中y為光吸收值；x為蘆?。S酮）含量，mg/mL。

3.2 微波輔助高壓法提取金針菇黃酮的試驗結(jié)果

3.2.1 單因素試驗設(shè)計的結(jié)果

3.2.1.1 固液比影響的試驗結(jié)果

按照試驗設(shè)計所獲得的數(shù)據(jù)結(jié)果見圖1。

圖1 固液比對金針菇黃酮得率的影響Fig.1 Effect of solid-liquid ratio on the yield of flavone from Flammulina velutipes

由圖1可知，黃酮得率在固液比為1∶50（g/mL）時達到最高點，為9.47%，可見太高或太低的固液比都不宜于黃酮的溶出，而且過高的固液比還會增加后續(xù)濃縮試驗的難度，所以選擇1∶50（g/mL）為金針菇黃酮提取的最佳固液比。

3.2.1.2 微波功率影響的試驗結(jié)果

以1∶50（g/mL）為最佳固液比，改變微波功率，所得黃酮得率如圖2所示。

圖2 微波功率對金針菇黃酮得率的影響Fig.2 Effect of microwave power on the yield of flavone from Flammulina velutipes

由圖2可知，微波功率為640 W時金針菇黃酮的得率10.47%高于其它水平下的得率，因此選擇640 W為最適微波功率。

3.2.1.3 微波處理時間影響的試驗結(jié)果

取5份金針菇粉，在固液比1∶50（g/mL）、最適微波功率640 W的條件下分別進行微波處理2、3、4、5、6 min，然后在108℃下高壓處理40 min，得到的黃酮得率數(shù)據(jù)結(jié)果見圖3。

圖3 微波處理時間對金針菇黃酮得率的影響Fig.3 Effect of microwave processing time on the yield of flavone from Flammulina velutipes

由圖3可知，微波處理時間為5 min時獲得的黃酮得率最高，為10.47%。分析其原因可能是微波作用時間太短時不能使黃酮類物質(zhì)充分溶出，而微波作用時間過長時所產(chǎn)生的大量能量則會對黃酮的結(jié)構(gòu)起到破壞作用。

3.2.1.4 高壓浸提溫度影響的試驗結(jié)果

在固液比1∶50（g/mL）、微波功率640 W、微波處理時間5 min的條件下，分別設(shè)置5個不同的高壓熱水浸提溫度，所得黃酮得率如圖4所示。

圖4 高壓浸提溫度對金針菇黃酮得率的影響Fig.4 Effect of high-pressure extraction temperature on the extraction rate of flavone from Flammulina velutipes

由圖4可知，高壓處理溫度為115℃時黃酮得率最高，為11.85%。分析其原因可能是高壓浸提溫度過低時金針菇細胞沒有完全被解體，黃酮類物質(zhì)不能與溶媒充分接觸而不利于其釋放，而高壓浸提溫度過高則會破壞活性黃酮的分子結(jié)構(gòu)，從而降低其得率。

3.2.1.5 高壓浸提時間影響的試驗結(jié)果

在固液比1∶50（g/mL）、最適微波功率640 W、最佳微波處理時間5 min及最佳高壓浸提溫度115℃的條件下，分別設(shè)置高壓浸提時間為30、40、50、60、70 min，測定黃酮得率。得到的數(shù)據(jù)結(jié)果見圖5。

圖5 高壓浸提時間對金針菇黃酮得率的影響Fig.5 Effect of high-pressure extraction time on the extraction rate of flavone from Flammulina velutipes

由圖5可知，高壓浸提時間為40 min時黃酮的得率11.85%為最高，因此選擇40 min為最適的高壓處理時間。分析原因可能是高壓時間太短會導(dǎo)致金針菇細胞不能完全被破壞，從而使黃酮類物質(zhì)釋放不完全，而高壓時間太長則會破壞黃酮的結(jié)構(gòu)，降低活性黃酮的得率。

3.2.2 正交試驗設(shè)計的結(jié)果

基于單因素試驗所得數(shù)據(jù)設(shè)計L9（34）正交試驗，設(shè)計方案見表1，其中固液比取1∶50（g/mL）。正交試驗結(jié)果見表2。

表1 正交試驗因素水平表L9（34）Table 1 The factors and levels of the orthogonal test L9（34）

表2 正交試驗結(jié)果Table 2 The result of the orthogonal test

由表2可知，各因素對黃酮得率的影響依次為C（高壓浸提溫度）＞D（高壓浸提時間）＞B（微波處理時間）＞A（微波功率），由此確定提取金針菇黃酮的最優(yōu)條件為C2D2B2A2，即：高壓處理溫度為115℃，高壓處理時間為40 min，微波處理時間為5 min，微波功率為640 W。在此條件下做驗證試驗，得到金針菇總黃酮得率為11.85%。

4 結(jié)論

本文通過單因素試驗和正交試驗對微波輔助高壓法提取金針菇黃酮的工藝進行了優(yōu)化研究。研究結(jié)果顯示，此法對金針菇黃酮的提取效果較好，得率較高。分析其原因可能是：一方面，微波輔助浸提技術(shù)是利用微波輻射所產(chǎn)生的熱效應(yīng)、攪動效應(yīng)甚至生物效應(yīng)來促進細胞內(nèi)物質(zhì)在溶劑中的擴散[7]，從而可以大大提高細胞內(nèi)活性成分釋放的速率；另一方面，高溫高壓作用能解體細胞，使被提取物質(zhì)充分溶出[6]。由本試驗結(jié)果可知，微波輔助高壓法提取金針菇黃酮的最適條件是：固液比為1∶50（g/mL），微波功率為640 W，微波處理時間為5 min，高壓溫度為115℃，高壓時間為40 min。以上述條件從金針菇中提取黃酮，得率可至11.85%。

[1]侯波,鄭淑彥,邰麗梅,等.金針菇營養(yǎng)保健功能及食品加工研究現(xiàn)狀[J].食品研究與開發(fā),2013,34(12):122－126

[2]方玉梅,譚萍,王毅紅,等.金針菇黃酮類化合物清除DPPH自由基活性[J].食品研究與開發(fā),2012,33(7):8－10

[3]方玉梅,張春生,譚萍,等.金針菇黃酮類化合物的抗氧化性作用[J].食品研究與開發(fā),2012,33(3):15－18

[4]王廣慧,王佩華,王鵬.黑木耳多糖提取條件的研究[J].吉林農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,35(5):54－57

[5]王廣慧,戴明,魏雅冬.香菇多糖的提取工藝研究[J].食品科技, 2013,38(1):192－194

[6]王廣慧,魏雅冬,于德涵.高壓熱水浸提法提取金針菇黃酮的優(yōu)化研究[J].食品科技,2015,40(3):241－244

[7]陳源.響應(yīng)面法優(yōu)化微波提取茂谷橘橙皮總黃酮工藝[J].中國食品學(xué)報,2013,4(4):30－35

Optimization of High Pressure Microwave-assisted Extraction of Flavone from Flammulina velutiper（Fr.）Sing

WANG Guang-hui
（College of Food and Pharmaceutical Engineering，Suihua University，Suihua 152061，Heilongjiang，China）

In order to obtain a higher yield of flavone from Flammulina velutiper，a high pressure microwaveassisted extraction method was developed.The extraction conditions were optimized through the single factor and orthogonal tests.The effects of solid-liquid ratio，microwave power，microwave processing time，high-pressure extraction time and high-pressure extraction temperature on the extr action yield of flavone were investigated. The experimental results showed that the optimal condition was solid-liquid ratio of 1∶50（g/mL），microwave power of 640 W，microwave processing time of 5 min，high-pressure extraction temperature of 115℃ and high-pressure extraction time of 40 min.Under these conditions，the extraction yield of flavone from Flammulina velutipe was 11.85%.

Flammulina velutiper（Fr.）Sing；flavone；microwave；high-pressure；extraction

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.08.010

2016－07－19

王廣慧（1973—），女（漢），副教授，碩士，研究方向：生物活性物質(zhì)提取的研究。