超声波-微波协同提取沙棘总黄酮的研究

杜广芬，蔡志华，代 斌，何 林

(新疆兵团化工绿色过程重点实验室，石河子大学化学化工学院，新疆石河子832000)

超声波-微波协同提取沙棘总黄酮的研究

杜广芬，蔡志华，代 斌，何 林*

(新疆兵团化工绿色过程重点实验室，石河子大学化学化工学院，新疆石河子832000)

对超声波-微波协同提取沙棘总黄酮进行了研究。通过单因素实验分别考察了乙醇浓度、提取时间、微波功率、料液比等因素对沙棘总黄酮提取率的影响。在此基础上，通过正交实验确定了沙棘总黄酮的最佳提取参数，并与文献报道的溶剂回流法、微波法、超声波法等进行了对比研究。结果表明，在乙醇浓度为50%，提取时间180s、微波功率240W、料液比为1∶50g/mL时，沙棘总黄酮最高得率为1.72mg/g;超声波-微波协同提取法优于溶剂回流法、超声辅助法以及微波法等提取方法。

超声波-微波，沙棘总黄酮，提取

Abstract:Ultrasonic-microwave synergistic extraction of total flavonoids from Hippophae rhamnoides was investigated.The main factors that influence the extraction，including the concentration of etnanol，extration time，power of microwave and the ratio of liquid to solid were explored through single-factor and orthogonal experiments.The method was compared with refluxing extraction，microwave assisted extraction and ultrasonic assisted extraction.The experimentalresults indicated thatunderoptimalextraction conditions:ethanol concentration was 50%，extraction time was 180s，power of microwave was 240W and the ratio of solid to liquid was 1∶50，The highest output of total flavonoids was 1.72mg/g.While control experiment showed that ultrasonicmicrowave synergistically extraction was more efficient than other extraction methods.

Key words:ultrasonic-microwave;Hippophae rhamnoides total flavonoids;extraction

沙棘属胡颓子科沙棘属植物，又名醋柳、黄酸刺、酸刺柳、黑刺等，是一种落叶灌木或小乔木。其具有耐旱、抗风沙等特性，可以在盐碱化土地上生存，因此被广泛用于水土保持方面，具有很高的生态价值。沙棘为药食同源植物，其根、茎、叶、花、果，特别是沙棘果实含有丰富的营养物质和生物活性物质，可以广泛应用于食品、医药等多个领域［1-2］。黄酮类化合物是沙棘的主要活性成分，具有抗心肌缺血、抗氧化、降低血脂及预防心血管疾病等多种医疗保健作用［3-6］。沙棘黄酮的提取方法主要有微波辅助法、超声波法、溶剂回流法等方法［7-10］，但这些方法都存在耗时长、提取效率不高等问题。超声波-微波协同提取是将超声波和微波两种技术有机结合起来，比一般提取方法更加高效快捷［11-15］。本文采用超声波-微波协同提取沙棘黄酮，并与溶剂回流法、超声波法、微波法等进行比较，发现其提取效率明显提高。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

沙棘果 采自新疆玛纳斯河畔;无水乙醇、丙酮、石油醚、无水三氯化铝 分析纯，天津光复精细化工研究所;芦丁 分析纯，中国药品生物制品检定所。

CW-2000型超声-微波协同萃取仪 中国上海新拓分析仪器有限公司;722型紫外可见分光光度计 中国上海精密科学仪器有限公司;赛多利斯电子天平、赛多利斯万分之一电子天平 德国赛多利斯集团;数显鼓风干燥箱 中国上海博迅实业有限公司医疗设备厂。

1.2 实验方法

1.2.1 沙棘果中总黄酮的测定

1.2.1.1 芦丁标准液的配制 用万分之一电子天平准确称取干燥的芦丁标准品5mg，加入50mL的容量瓶中，然后用95%的乙醇定容，配制成0.1mg/mL的芦丁溶液备用。

1.2.1.2 芦丁标准曲线的绘制 准确吸取芦丁标准液0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5mL 置于 5mL 容量瓶中，分别加入1%的AlCl3溶液0.5mL。再按照顺序分别加入95%的乙醇 4.5、4.0、3.5、3.0、2.5、2.0mL，并以加入芦丁溶液为0mL组作为空白液，分别在430nm处测定相应吸光值。

1.2.1.3 样品溶液的制备及总黄酮含量的测定 准确称取干燥的沙棘果2.0g，经粉碎、脱脂、干燥后，用超声-微波协同提取法提取黄酮，将滤液过滤，转移至100mL容量瓶中，加入1mL 1%AlCl3乙醇溶液，并用95%的乙醇定容至刻度，放置10min，在430nm处测其吸光度，每个样品测3次，取其平均值。黄酮提取率按下列公式计算。

沙棘黄酮提取率=(待测浓度×提取液体积)/原料干重=(100×X/2)

其中，X为待测溶液中黄酮的浓度(mg/mL)。

1.2.2 单因素实验

1.2.2.1 乙醇浓度对黄酮提取率的影响 在料液比为1∶30g/mL，功率为150W，提取时间为150s的条件下，分别测定乙醇浓度分别为 10%、20%、30%、40%、50%、60%时，沙棘总黄酮的提取率。

1.2.2.2 提取时间对沙棘黄酮提取率的影响 在料液比为1∶30g/mL，功率为150W，乙醇浓度为50%的条件下，分别测量提取时间分别为90、120、150、180、210s时，沙棘总黄酮的提取率。

1.2.2.3 微波功率对黄酮提取率的影响 在提取时间为150s，料液比为1∶30g/mL，乙醇浓度为50%的情况下，分别考察在功率为 90、120、150、180、240W条件下沙棘黄酮的提取率。

1.2.2.4 料液比对沙棘黄酮提取率的影响 在提取时间为150s，微波功率为210W的情况下，分别测量在料液比 1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1∶60g/mL 的条件下，沙棘总黄酮的提取率。

1.2.3 正交实验研究 综合上述实验结果，在单因素实验的基础上以乙醇浓度、提取时间、微波功率和料液比作为正交因子，选取L9(34)正交表进行正交实验，综合分析各因素对沙棘黄酮提取率的影响，优选出最佳提取工艺条件。L9(34)因子水平见表1。

表1 正交实验因素水平表Table 1 Factors and levels in orthogonal array design

1.2.4 对比实验研究 通过正交实验得出最佳的提取工艺条件，然后与文献报道的溶剂回流法、超声辅助法和微波辅助法进行平行实验比较，对超声-微波协同提取工艺的效果进行考察。

2 结果与讨论

2.1 芦丁标准曲线的绘制

以吸光度值A为纵坐标，以芦丁浓度C为横坐标，作标准曲线如图1所示，得回归方程为:y=17.08x+0.0077(R2=0.9984)。

图1 芦丁标准曲线Fig.1 The standard curve of rutin

2.2 单因素实验

2.2.1 乙醇浓度对黄酮提取率的影响 由图2可知，随着乙醇浓度的增大，提取率逐渐增加，当乙醇的浓度为50%时，沙棘黄酮提取率达到最高值。当乙醇浓度进一步增大时，提取率反而会下降，这可能是由于高浓度的乙醇会使一些醇溶性的杂质、色素及脂类物质溶出，从而导致黄酮的提取率下降。

图2 乙醇浓度对沙棘黄酮提取率的影响Fig.2 The effect of ethanol concentration on the extract yield of flavonoids from seabuckthon

2.2.2 提取时间对沙棘黄酮得率的影响 由图3可知，提取初始，提取率随着时间的延长而增加，提取时间为150s时，黄酮提取率达到最高值。进一步延长时间，提取率稍有下降，这可能是因为时间过长会导致一些黄酮类物质发生分解，致使总黄酮提取率略有降低。

2.2.3 微波功率对沙棘黄酮得率得影响 由图4可知，黄酮的提取率随着微波功率的增加，表现为先增加后减小，在功率为210W时出现最大值，进一步增加微波功率，黄酮提取率下降明显。在初始阶段，随微波功率增加，微波加热速率增大，溶解速度加快，提取率上升;进一步增加功率，可能会破坏一些黄酮物质，导致提取率有所降低。

2.2.4 料液比对沙棘黄酮得率得影响 由图5可知，当料液比为1∶50g/mL时黄酮的提取率较高，进一步增大料液比，可能会使一些其他杂质成分析出，造成黄酮提取率下降。

图4 微波功率对沙棘黄酮提取率的影响Fig.4 The effect of microwave power on the extract yield of flavonoids from seabuckthon

图5 料液比对沙棘黄酮提取率的影响Fig.5 The effect of ratio of liquid to solid on the extract yield of flavonoids from seabuckthon

2.3 正交实验

根据表2数据及极差R分析结果可知，各因素影响顺序为A＞D＞B＞C，即乙醇浓度＞提取时间＞微波功率＞料液比，沙棘黄酮萃取的最佳条件为A2B3C3D2，即乙醇浓度50%、提取时间180s、微波功率240W、料液比为1∶50g/mL。按优化的最佳工艺条件进行验证性实验，重复提取三次，平均提取率为1.72mg/g。

2.4 不同提取方法的对比实验

取等量沙棘，参考文献报道，分别用如下方法进行沙棘黄酮的萃取实验:

a.乙醇回流提取法［2］:乙醇浓度为 60%、料液比为1∶15(g/mL)的条件下，恒温水浴加热回流2h，提取两次，得沙棘黄酮溶液，测定吸光值，代入回归方程，计算得黄酮的提取率为1.64mg/g。

b.微波提取［7］:乙醇浓度为 75%、微波功率为400w、料液比为1∶25(g/mL)的条件下萃取10min，得沙棘黄酮溶液，测定吸光值，计算得黄酮的提取率为1.45mg/g。

表2 正交实验表及结果Table 2 The orthogonal experiment table and results

表3 正交实验结果-方差分析表Table 3 Orthogonal test result and Anova table

c.超声波提取［9］:乙醇浓度为 60% 、料液比为1∶7(g/mL)、温度为 70～80℃的条件下超声波萃取60min，得沙棘黄酮溶液，测定吸光值，计算得黄酮的提取率为1.15mg/g。

将平行实验结果与超声-微波协同提取的结果对比，作图6。由图6可知，超声-微波协同提取法比其它文献报道的方法用时更短，提取率更高。

图6 不同提取方法的对比实验Fig.6 The comparative experiment of different extraction methods

3 结论

目前对沙棘黄酮的提取主要有溶剂回流法、超声辅助及微波辅助法，本研究首次将超声-微波协同提取技术应用于沙棘总黄酮的提取，提取时间大为缩短，而提取效率明显提高。实验结果表明，超声-微波协同萃取法的最佳提取条件为:乙醇浓度50%、提取时间180s、微波功率 240W、液比为 1∶50(g/mL)，在最佳工艺条件下，利用超声-微波协同提取法对沙棘黄酮进行提取，最高提取率可达1.72mg/g，明显优于其他的提取方法。

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Ultrasonic-microwave assisted extraction of total flavonoids from Hippophae rhamnoides

DU Guang-fen，CAI Zhi-hua，DAI Bin，HE Lin*
(Key Laboratory for Green Processing of Chemical Engineering of Xinjiang Bingtuan and School of Chemistry and Chemical Engineering，Shihezi University，Shihezi 832003，China)

TS255.1

B

1002-0306(2012)08-0330-04

2011-06-20 *通讯联系人

杜广芬(1979-)，女，硕士研究生，讲师，主要从事应用化学方面的研究。

石河子大学263青年骨干教师资助计划项目;国家重大科技专项资助项目(2009ZX09103-015)。