超聲波輔助提取苦蕎麥總黃酮工藝研究

羅鳳蓮 ，蒲培瑤

蕎麥屬于蓼科蕎麥屬作物，可以分為苦蕎麥、甜蕎麥、金蕎麥等，甜蕎麥的食用品質(zhì)最好，而苦蕎麥的價(jià)值在于其保健功能。蕎麥中的VB1和VB2，以及蛋白質(zhì)、黃酮、膳食纖維等含量較高，因此蕎麥被稱為“三降”食品，是一種藥食兼用的保健食品原料[1]。

黃酮類化合物的結(jié)構(gòu)式中含有2個(gè)苯環(huán)，在2個(gè)苯環(huán)之間有連續(xù)的3個(gè)碳原子相連，是一類以C6-C3-C6結(jié)構(gòu)為基本母核的天然產(chǎn)物，具有抗菌、抗癌、調(diào)脂、抗氧化等生物活性[2-7]。目前，已有研究采用超聲波輔助提取蕨根[8]、石橄欖[9]、桑葉[10]、大葉子[11]、柿蒂[12]、烏糾[13]、大葉黃楊[14]、香薷[15]等植物中的總黃酮。超聲波輔助溶劑提取法的提取率高，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。試驗(yàn)采用超聲波輔助乙醇提取黃酮的方法，對(duì)苦蕎麥總黃酮的最佳提取工藝進(jìn)行研究，并探究不同提取因素及水平對(duì)苦蕎麥中總黃酮提取率的影響，不僅可以提升苦蕎麥的應(yīng)用價(jià)值，同時(shí)為開(kāi)發(fā)運(yùn)用蕎麥資源提供一定的理論參考與依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

苦蕎麥，購(gòu)于湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東之源超市。

1.2 試劑與儀器

蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品，甲醇、無(wú)水乙醇、亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉等均為分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供。

萬(wàn)能高速粉碎機(jī)，浙江紅景天工貿(mào)有限公司產(chǎn)品；722S型分光光度計(jì)，上海棱光儀器公司產(chǎn)品；DHG-9240A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海飛越實(shí)驗(yàn)儀器有限公司產(chǎn)品；KH-250DE型數(shù)控超聲波清洗器，江蘇昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司產(chǎn)品；40目（0.45 mm）標(biāo)準(zhǔn)篩，浙江上虞市道墟鑒湖儀器篩具廠產(chǎn)品；分析天平，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 黃酮的提取與測(cè)定

按照姜艷萍等人[13]測(cè)定黃酮含量的方法，對(duì)苦蕎麥總黃酮進(jìn)行提取與測(cè)定，同時(shí)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.2 單因素試驗(yàn)

（1）乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)苦蕎麥總黃酮提取率的影響。固定料液比1∶30（g∶mL），超聲時(shí)間30 min，超聲功率80 W的條件下，分別按照55%，65%，75%，85%，95%的乙醇體積分?jǐn)?shù)提取苦蕎麥總黃酮，篩選出較佳的乙醇體積分?jǐn)?shù)。

（2）料液比對(duì)苦蕎麥總黃酮提取率的影響。在固定乙醇體積分?jǐn)?shù)75%，超聲時(shí)間30 min，超聲功率80 W的條件下，分別按照1∶25，1∶30，1∶35，1∶40，1∶45（g∶mL） 料液比處理苦蕎麥，探索料液比對(duì)苦蕎麥總黃酮提取率的影響。

（3） 超聲時(shí)間對(duì)苦蕎麥總黃酮提取率的影響。在乙醇體積分?jǐn)?shù)75%，料液比1∶30（g∶mL），超聲功率 80 W的條件下，分別按照20，25，30，35，40 min，探索超聲時(shí)間對(duì)苦蕎麥總黃酮提取率的影響。

（4） 超聲功率對(duì)苦蕎麥總黃酮提取率的影響。在乙醇體積分?jǐn)?shù)75%，料液比1∶30（g∶mL），超聲時(shí)間 30 min的條件下，分別按照60，70，80，90，100 W，探索超聲功率對(duì)苦蕎麥總黃酮提取率的影響。

1.3.3 正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行L9（34）正交試驗(yàn)?？嗍w麥總黃酮提取正交試驗(yàn)因素水平見(jiàn)表1。

表1 苦蕎麥總黃酮提取正交試驗(yàn)因素水平

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作

以蘆丁的質(zhì)量（μg）為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線。

蘆丁吸光度與質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)曲線見(jiàn)圖1。

圖1 蘆丁吸光度與質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)曲線

由圖1可知，標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)R2=0.998 8，可用于苦蕎麥總黃酮含量的分析。

2.2 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)苦蕎麥總黃酮提取率的影響

乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)苦蕎麥總黃酮提取率的影響見(jiàn)圖2。

圖2 乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)苦蕎麥總黃酮提取率的影響

由圖2可知，當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)在55%～65%時(shí)，乙醇體積分?jǐn)?shù)逐漸增大，苦蕎麥總黃酮提取率也隨之增加；當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)達(dá)到65%時(shí)，苦蕎麥總黃酮提取率達(dá)到最高；當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)在65%～95%時(shí)，繼續(xù)增加乙醇體積分?jǐn)?shù)，總黃酮提取率并沒(méi)有增加反而顯著降低?？赡苁遣煌w積分?jǐn)?shù)的乙醇極性不同，影響了黃酮類化合物的溶解。從圖2可以看出，乙醇體積分?jǐn)?shù)為65%，75%，85%時(shí)，苦蕎麥中總黃酮的提取率相對(duì)較高。

2.2.2 料液比對(duì)苦蕎麥總黃酮提取率的影響

料液比對(duì)苦蕎麥總黃酮提取率的影響見(jiàn)圖3。

圖3 料液比對(duì)苦蕎麥總黃酮提取率的影響

由圖3可知，逐漸減小料液比，苦蕎麥中總黃酮的提取率先增加后降低。隨著料液比的減小，增大了苦蕎麥內(nèi)外的濃度差，降低了總黃酮從顆粒內(nèi)部到溶劑主體的溶出阻力，促使總黃酮的提取率增大；當(dāng)料液比超過(guò)1∶30（g∶mL）后，溶劑的用量增加了，同時(shí)也增大了超聲波破碎樣品細(xì)胞時(shí)的阻力，最終導(dǎo)致黃酮的提取率逐漸下降。從圖3可看出，料液比為 1∶25，1∶30，1∶35（g∶mL） 時(shí)，苦蕎麥總黃酮提取率相對(duì)較高。

2.2.3 超聲時(shí)間對(duì)苦蕎麥總黃酮提取率的影響

超聲時(shí)間對(duì)苦蕎麥總黃酮提取率的影響見(jiàn)圖4。

圖4 超聲時(shí)間對(duì)苦蕎麥總黃酮提取率的影響

由圖4可知，隨著超聲時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，苦蕎麥總黃酮的提取率先增加后降低，在超聲時(shí)間30 min時(shí)提取率達(dá)到最高，之后呈逐漸下降的趨勢(shì)。因?yàn)闃悠分械狞S酮類物質(zhì)含量是一定的，繼續(xù)延長(zhǎng)時(shí)間提取率也不會(huì)再提高；同時(shí)超聲過(guò)程中伴有熱能產(chǎn)生，可能使提取出來(lái)的黃酮類物質(zhì)發(fā)生分解。由圖4可看出，超聲時(shí)間在30，35，40 min時(shí)，苦蕎麥總黃酮提取率較高。

2.2.4 超聲功率對(duì)苦蕎麥總黃酮提取率的影響

超聲功率對(duì)苦蕎麥總黃酮提取率的影響見(jiàn)圖5。

圖5 超聲功率對(duì)苦蕎麥總黃酮提取率的影響

由圖5可知，苦蕎麥總黃酮的提取率隨著超聲功率的升高而增加。這可能是因?yàn)槌暪β试黾訒r(shí)細(xì)胞充分破碎，苦蕎麥總黃酮的提取率隨之增加。因?qū)嶒?yàn)室儀器條件限制（最高功率為100 W），因此選擇80，90，100 W為較佳超聲功率。

2.3 正交試驗(yàn)結(jié)果

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇四因素三水平進(jìn)行正交試驗(yàn)。

苦蕎麥總黃酮提取工藝正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 苦蕎麥總黃酮提取工藝正交試驗(yàn)結(jié)果

由表2可以得到正交試驗(yàn)的最佳組合是A3B3C1D3，根據(jù)各個(gè)因素的極差值R，苦蕎麥總黃酮提取率大小的影響因素為C＞B＞D＞A，即料液比＞超聲時(shí)間＞超聲功率＞乙醇體積分?jǐn)?shù)。也就是說(shuō)，料液比對(duì)苦蕎麥總黃酮提取率有顯著影響，其次就是超聲時(shí)間和超聲功率，而對(duì)苦蕎麥總黃酮提取率影響最小的因素是乙醇體積分?jǐn)?shù)。

2.4 驗(yàn)證試驗(yàn)

由于正交試驗(yàn)的最佳組合A3B3C1D3沒(méi)有在上述正交試驗(yàn)中，因此按照優(yōu)化后的提取工藝（即在乙醇體積分?jǐn)?shù)85%，超聲時(shí)間40 min，料液比1∶25，超聲功率100 W的條件下），提取苦蕎麥總黃酮，重復(fù)3次。

驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果/%

由表3可知，重復(fù)3次測(cè)得苦蕎麥總黃酮的平均提取率為1.404%，RSD為0.151%，說(shuō)明該優(yōu)化工藝是穩(wěn)定可靠的。

3 結(jié)論

試驗(yàn)研究了乙醇體積分?jǐn)?shù)、料液比、超聲時(shí)間、超聲功率4個(gè)因素對(duì)苦蕎麥總黃酮提取率的影響，結(jié)果表明，乙醇體積分?jǐn)?shù)85%，料液比1∶25（g∶mL），超聲功率100 W，超聲時(shí)間40 min的優(yōu)化工藝下，超聲波輔助提取苦蕎麥總黃酮提取率為1.404%。

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