仙人掌果实黄酮类物质提取工艺研究

马丹雅，张宏坤，张 岚，丁洪涛，金惠玉，赵 晶，*

（1.黑龙江东方学院，黑龙江哈尔滨150086；2.绥芬河出入境检验检疫局，黑龙江绥芬河157300）

仙人掌果是一种热带植物仙人掌的果实，果浆肉质为红色或紫色，果肉可食，酸甜可口。仙人掌果实富含糖、氨基酸、有机酸、矿物质、维生素等营养物质，还含有大量的黄酮类物质以及果胶、色素和三萜化合物等。具有清热解毒、提高免疫力、抗肿瘤抗癌、降低血压血糖、清除自由基等作用[1-2]。我国海南岛及雷洲半岛一带有大量生长，是一种资源丰富的野生植物，但由于果皮毛刺多，食用不便而长期未被开发利用，仅民间作水果食用。因此，开发利用仙人掌果野生资源，可从中提取黄酮并应用在食品、药品或化妆品领域，填补国内野生仙人果深加工的空白，为仙人掌果的进一步研究奠定理论基础。本实验通过调整提取温度、提取时间、提取溶剂浓度、料液比，建立了仙人掌果黄酮类物质提取的最佳工艺条件。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

仙人掌果 海南野生品种；无水乙醇 分析纯，天津市风船化学试剂科技有限公司；芦丁标准品 上海英骏生物技术有限公司。

DKS-24型电热恒温水浴锅 上海经济区沈荡中新电器厂；DHG-9140A型电热恒温鼓风干燥箱 上海一恒科技有限公司；感量0.0001g分析天平 塞多丽斯公司；Sectrumlab54型紫外可见分光光度计 上海棱光技术有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品的前处理 鲜仙人掌果去籽、破碎、干燥，备用。

1.2.2 仙人掌果黄酮类物质的提取 准确称取1g仙人掌果渣样品，用乙醇的水溶液完全覆盖仙人掌果渣，置于恒温水浴中一定时间，使黄酮不断溶解在乙醇溶液中；将浸提液过滤，于500mL容量瓶中定容；在420nm下测定其吸光度[3]。

图1 芦丁标准品标准曲线Fig.1 Rutin standard curve

1.2.3 芦丁标准曲线的绘制 准确称取芦丁标准品0.0134g，用体积分数为70%的乙醇溶解，定容至250mL，得到浓度为0.0536mg/mL的芦丁标准溶液。精确吸取芦丁标准溶液0、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL于6个25mL容量瓶中，用体积分数70%的乙醇溶液定容至刻度，静置10min后于420nm处测吸光度，试剂空白参比，结果见图1。以溶液中的芦丁质量浓度y（g/L）为纵坐标，吸光度x为横坐标，得到回归方程：y=0.0284x-0.0001，R2=0.9992。

1.2.4 黄酮提取量的计算 提取量计算公式如下：

式中：y—样品制备液中黄酮的质量浓度（g/L）；m样—样品质量（g）。

1.2.5 提取仙人掌果黄酮类物质工艺条件的优化

1.2.5.1 单因素实验 温度对黄酮类物质提取量的影响：在提取液浓度70%、料液比1∶20、提取时间30min的条件下，分别测定提取温度40、50、60、70、80℃对黄酮类物质提取量的影响。

提取液浓度对黄酮类物质提取量的影响：在提取体系温度70℃、料液比1∶20、提取时间30min的条件下，分别测定提取液浓度30%、40%、50%、60%、70%对黄酮类物质提取量的影响。

提取时间对黄酮类物质提取量的影响：在提取体系温度70℃、乙醇溶液浓度50%、料液比1∶20的条件下，测定提取时间10、20、30、40、50min对黄酮类物质提取量的影响。

料液比对黄酮类物质提取量的影响：在提取体系温度70℃、乙醇浓度50%、提取时间20min的条件下，分别测定料液比1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30对黄酮类物质提取量的影响。

1.2.5.2 正交实验 根据单因素实验结果，以提取温度、提取液浓度、提取时间及料液比为因素，设计正交实验，以确定最佳提取条件，正交实验因素水平如表1所示。后提取量逐渐降低。造成上述变化趋势的原因是，在乙醇浓度40%时，仙人掌果中黄酮类物质的溶解度最大。因此，提取液浓度单因素实验结果选择40%的乙醇水溶液。

图2 提取温度单因素实验Fig.2 Single factor experiment of extraction temperature

图3 提取液浓度单因素实验Fig.3 Single factor experiment of concentration

2.1.3 提取时间对黄酮类物质提取量的影响 结果如图4所示。提取时间在20min以下时，随着提取时间的增长，黄酮类物质的提取量提高较明显；20min后，随时间的增加，提取量提高较小。因此，提取温度单因素实验结果选择20min。

表1 正交实验因素水平表Table 1 Orthogonal experiment design

2 结果与分析

2.1 单因素实验结果

2.1.1 温度对黄酮类物质提取量的影响 结果如图2所示。提取温度在70℃以下时，随着温度的升高，黄酮的提取量不断提高；超过70℃后，黄酮提取量率明显降低。造成上述变化趋势可能的原因是，在一定的温度范围内，仙人掌果中黄酮类物质的溶出速度随着温度的升高而增加。而当温度超过70℃时，易造成溶剂损失。所以，提取温度单因素实验结果选择70℃为最佳。

2.1.1 提取液浓度对黄酮类物质提取量的影响 结果如图3所示。乙醇浓度在40%以下时，随着浓度的增加，提取量逐渐增大，浓度40%时提取量最大，随

图4 提取时间单因素实验Fig.4 Single factor experiment of extraction time

2.1.4 料液比对黄酮类物质提取量的影响 结果见图5。在料液比1∶20以下时，随料液比的增加，提取量逐渐增大；当料液比大于1∶20时，提取量下降。造成上述变化趋势可能的原因是，在一定的料液比范围内，仙人掌果中黄酮类物质的溶出速度随着料液比的增大而增加，当料液比达到1∶20时，黄酮类物质的溶出速度达到最大。所以，料液比单因素实验结果选择1∶20。

图5 料液比单因素实验Fig.5 Single factor experiment of ratio of material and water

2.2 正交实验结果

由正交实验结果可知，三因素的极差大小顺序是：B＞C＞A＞D，即提取体系的提取液浓度对提取率影响最大，其他几个因素影响相对较小。通过极差分析计算，得到各因子的最佳组合是：A2B3C2D2，即最佳工艺条件是：提取温度为70℃，提取液浓度为50%，提取时间为20min，料液比为1∶20。验证实验表明，在此提取工艺条件下，黄酮类物质的提取量为4.3972mg/g，大于正交实验的最大值4.3966mg/g。

3 结论

通过单因素实验及正交实验，得出提取仙人掌果黄酮类物质的最佳提取条件为：提取温度为70℃，提取液浓度为50%的乙醇水溶液，提取时间为20min，物料比（w/v）为1∶20，此时黄酮类物质提取量可达4.3972mg/g。

表2 正交实验分析结果Table 2 Result of orthogonal experiment

[1] 姜国芳，谢宗波，乐长高. 银杏叶黄酮类化合物的研究进展[J]. 时珍国医国药，2004，15（5）：306-309.

[2] 尹喆，顾茜. 火龙果中黄酮类物质的提取及抗氧化活性研究[J]. 中国食品添加剂，2009（S1）：106-112.

[3] 黄锁义，黎海妮，余美料，等. 益母草总黄酮的提取及鉴别[J]. 时珍国医国药，2005，16（5）：298-304.