微波法提取藠头总黄酮和稳定性研究

黄洪波，喻超文，王文轩，罗 洋，王 健，肖圣雄，刘文奇，邓 斌

(湘南学院化学与生命科学系，湖南郴州 423043)



微波法提取藠头总黄酮和稳定性研究

黄洪波，喻超文，王文轩，罗 洋，王 健，肖圣雄，刘文奇，邓 斌*

(湘南学院化学与生命科学系，湖南郴州 423043)

[目的]研究藠头中总黄酮的微波辅助提取方法。[方法]通过单因素试验和正交试验，探讨影响微波辅助提取藠头中总黄酮的优化工艺条件，还研究NaCl、KCl、MgCl2、Na2SO3溶液对总黄酮提取液稳定性的影响。[结果]藠头中总黄酮的最佳提取工艺条件为乙醇体积分数70%、料液比1∶70(g/ml)、微波作用时间15 min、微波功率350 W、提取温度65 ℃，K+、Mg2+和还原剂Na2SO3对总黄酮提取液稳定性的影响相对较大。[结论]运用微波辅助提取法从藠头中提取总黄酮可以加快提取速度、提高提取效率，该方法简单、稳定、可靠、可重复，是提取藠头中总黄酮的有效途径，该研究可为藠头中总黄酮的进一步开发利用奠定试验基础。

藠头；总黄酮；微波提取；正交试验；稳定性

藠头是多年生宿根草本植物，属于百合科葱属植物，主要生长在我国长江以南地带。藠头成熟后个体肥大，洁白晶莹，香味特殊，含有人体所需的多种营养物质[1]，食用藠头可以起到增强食欲、开胃、醒酒、解除油腻的作用[2]。此外还含有丰富的膳食纤维和黄酮类化合物[3]，动物和临床试验表明，黄酮类化合物具有抗氧化、降血脂、降胆固醇、抗炎症和增强免疫功能等药理作用[4]，若能将藠头这种价廉、可再生的资源作为提取药物与食品用天然抗氧化剂和防腐剂的原料，必定具有十分广阔的市场应用前景。

鉴于黄酮类化合物的药食两用以及提升藠头的附加价值，藠头的研究势在必行，目前国内外学者主要研究了藠头的挥发性成分、皂苷化合物和含氮化合物[5]，对于藠头中总黄酮含量的提取条件和稳定性研究还未见报道，而采用微波辅助提取天然植物中的总黄酮，具有快速、高效、环保、节能等特点，该试验探究了藠头中总黄酮的微波辅助提取优化条件及其稳定性。

1 材料与方法

1.1 主要仪器 MH-200A 电脑微波固液相合成/萃取仪(北京祥鹄科技发展有限公司)；723B可见分光光度计(上海济成分析仪器有限公司)；DF110型电子分析天平(中国轻工业机器总公司常熟衡天)等。

1.2 试材 藠头粉，郴州本地藠头，80 ℃烘箱内烘干24 h后粉碎放入干燥器内备用；无水乙醇、亚硝酸钠、硝酸铝、氢氧化钠、NaCl、KCl、MgCl2、Na2SO3等为分析纯。

1.3 方法

1.3.1 标准曲线的测定。准确称取0.02 g芦丁标准试剂，用体积分数60%的乙醇溶解，再用体积分数60%的乙醇定容至100 ml容量瓶中，摇匀，制成质量浓度为0.2 mg/ml的标准溶液[6]。分别取上述芦丁标准溶液0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0、12.0、14.0、16.0、18.0、20.0 ml于11个50 ml容量瓶中，用体积分数60%乙醇补充至25 ml，加入质量分数为5%亚硝酸钠1.4 ml，摇匀。放置5 min后，加入质量分数为10%硝酸铝1.4 ml，6 min后再加入1 mol/L氢氧化钠10 ml，摇匀。最后，用体积分数60%乙醇稀释至刻度，10 min后测量吸光度，记录最大吸光度，得标准曲线如图1所示，其回归方程为y=0.010 25x+0.014 35。

1.3.2 总黄酮的提取及提取率的测定。称取0.5 g藠头粉于烧杯中，加入不同体积分数的乙醇溶液，在一定功率下微波提取一段时间，过滤，定容至50 ml，然后按照“1.3.1”方法显色，进行全波长扫描，得出最大吸光度在502 nm处，因此选取502 nm作为测量波长。测定各样品的吸光度，计算总黄酮的提取率。

1.3.3 微波辅助提取藠头中总黄酮的单因素试验。

1.3.3.1 料液比对总黄酮提取率的影响。在微波炉功率为500 W、乙醇体积分数为60%、微波作用时间为15 min的条件下，探讨1∶60、1∶70、1∶80、1∶90、1∶100(g/ml)不同料液比对藠头中总黄酮提取率的影响。

1.3.3.2 微波作用时间对总黄酮提取率的影响。在微波炉功率为500 W、乙醇体积分数为60%、料液比为1∶70(g/ml)的条件下，探讨不同微波作用时间(5、10、15、20、25 min)对藠头中总黄酮提取率的影响。

1.3.3.3 提取温度对总黄酮提取率的影响。在微波功率500 W、乙醇体积分数为60%、微波作用时间为10 min、料液比为1∶70(g/ml)的条件下，探讨不同的微波提取温度(45、55、60、65、75 ℃)对藠头中总黄酮提取率的影响。

1.3.3.4 微波功率对总黄酮提取率的影响。在微波炉温度60 ℃、作用时间为10 min、乙醇体积为60%、料液比为1∶70(g/ml)的条件下，研究350、400、450、500、550 W不同微波功率对藠头中总黄酮提取率的影响。

1.3.3.5 乙醇体积分数对总黄酮提取率的影响。在微波炉功率为350 W、料液比为1∶70(g/ml)、微波作用时间为10 min的条件下，探讨不同乙醇体积分数(40%、50%、60%、70%、80%)对藠头中总黄酮提取率的影响。

1.3.4 微波辅助提取藠头中总黄酮的正交试验。根据单因素试验结果，选择料液比、提取时间、提取温度、乙醇体积分数4因素3水平，采用L9(34)正交表(表1)进行正交试验，以进一步研究各因素对微波辅助提取藠头中总黄酮的影响。

表1 微波提取藠头中总黄酮量的正交试验设计

1.3.5 不同离子对藠头中总黄酮提取液稳定性的影响。采用最佳工艺提取藠头中的总黄酮，分别向提取液中加入不同离子，探究不同离子对总黄酮提取液稳定性的影响。

1.3.5.1 还原剂Na2SO3的影响。配制2.5 g/L的Na2SO3溶液，取6个试管分别加入Na2SO3溶液0、0.4、0.8、1.2、1.6、2.0 ml，用水稀释至5 ml，然后加入5 ml提取液，再通过亚硝酸钠-硝酸铝-氢氧化钠显色，10 min后测量吸光度，探讨吸光度与Na2SO3用量的关系。

1.3.5.2 金属离子K+、Mg2+、Na+的影响。分别配制2.5 g/L的KCl、MgCl2、NaCl溶液，分别取18个试管分别加入上述金属离子溶液0、0.05、0.10、0.20、0.30、0.40 ml，用水稀释至5 ml，然后加入5 ml提取液，再通过亚硝酸钠-硝酸铝-氢氧化钠显色，10 min后测量吸光度，记录最大吸光度和波数。

2 结果与分析

2.1 微波辅助提取藠头中总黄酮的单因素试验

2.1.1 料液比对总黄酮提取率的影响。由图2可知，总黄酮提取率在料液比为1∶70、1∶80(g/ml)时较高，可能是料液比处于这一范围段时，微波破碎藠头细胞完全，总黄酮较溶出[7]，所以提取率较高，因此合适的料液比可选择在1∶70(g/ml)左右。

2.1.2 微波作用时间对总黄酮提取率的影响。由图3可知，微波加热至10 min时可达到较为理想的总黄酮提取率，这是因为在一定时间内，随着微波时间的延长，细胞破坏程度上升，黄酮类物质溶出增多，总黄酮提取率随之升高。但微波时间过长，会导致细胞内其他一些杂质的浸出，黄酮类化合物和杂质不容易分离，同时也浪费能源，故试验时选择微波作用时间在10 min左右为好。

2.1.3 提取温度对总黄酮提取率的影响。从图4可看出，在微波提取温度60 ℃时，吸光度最高。在60 ℃之前，随温度升高，提取效果越好，但温度过高时，总黄酮提取率反而会下降。原因是在高温下黄酮类化合物易被破坏，杂质的溶出量增加，导致提取率下降。

2.1.4 微波功率对总黄酮提取率的影响。由图5可知，在350 W时总黄酮的提取率最高，随着功率的增加，黄酮类化合物结构被氧化破坏，提取率随之降低，当功率为550 W时，许多的脂溶性物质被提取出来，引起吸光度的突增，故控制微波功率为350 W为佳。

2.1.5 乙醇体积分数对总黄酮提取率的影响。从不同乙醇体积分数对藠头中总黄酮提取率的影响(图6)可以看出，随着乙醇浓度的增加，总黄酮提取率随着增大，当乙醇浓度达70%时，黄酮类化合物的溶解最多，提取率最高；之后进一步提高乙醇浓度，因体系温度下降而不再利于总黄酮的提取，故乙醇体积分数选择在70%为好。

2.2 微波辅助提取藠头中总黄酮的正交试验 从表2可知，各因素对藠头中总黄酮提取率的影响顺序是乙醇体积分数 >微波作用时间 >料液比>提取温度，微波辅助提取藠头中总黄酮的最佳工艺条件是料液比1∶70(g/ml)、微波作用时间15 min、提取温度65 ℃、乙醇体积分数为70%，在此条件下，总黄酮的提取率为6.02%。

2.3 不同离子对总黄酮提取液稳定性的影响

2.3.1 还原剂Na2SO3的影响。从吸光度与Na2SO3用量的关系(图7)可知，Na2SO3对藠头中总黄酮提取液的稳定性影响较为明显，少量的Na2SO3对总黄酮提取液有增色效应，故吸光度较大。随着Na2SO3量的增加，吸光度一直在下降，这是因为Na2SO3比黄酮类化合物更容易氧化，加入 Na2SO3对藠头中总黄酮提取液有破坏作用，并随浓度增加，破坏作用进一步增强。因此，藠头中总黄酮在贮藏时应避免接触亚硫酸盐。

表2 微波提取藠头中总黄酮的正交结果

2.3.2 金属离子K+、Mg2+、Na+的影响。由图8可知，加入金属离子Mg2+和K+对藠头中总黄酮提取液的稳定性影响较为明显，随着金属离子的用量增加，其吸光度逐渐降低，其原因是黄酮化合物具有邻二酚羟基，可以与金属产生络合导致吸光度变化。因此在总黄酮生产、贮存及使用过程中应避免与含Mg2+和K+离子的溶液接触。随着NaCl的加入，吸光度有所增大，但其吸光度波动范围相对较小，其原因是加入NaCl使提取液中脂类化合物凝聚性增强，间接保护了黄酮类化合物，而NaCl的体积增加对凝聚性增强影响很小。

3 结论

(1)在单因素试验基础上，采用正交试验确定的微波辅助提取藠头中总黄酮最佳工艺条件是提取剂乙醇的体积分数为70%、料液比1∶70(g/ml)、微波作用时间15 min、微波功率350 W、提取温度为65 ℃，在此条件下藠头中总黄酮的提取率为6.02%。

(2)藠头中总黄酮在还原剂、K+、Mg2+的环境下稳定性差，在NaCl的影响下脂类的凝聚性增强，可起到保护黄酮化合物的作用。

(3)微波辅助提取藠头中总黄酮的方法具有提取时间短、提取率高、工艺简单、环境友好等特点，值得进一步推广应用。

[1] 吕莉萍，夏延斌.藠头中的植物化合物对人体的保健作用[J].企业技术开发，2010，29(17)：74-75.

[2] 周帼萍，王亚林.藠头——有待大力开发药食两用的资源[J].中国酿造，2006，164(11)：5-7.

[3] 苏伟，赵利，袁美兰，等.藠头叶中水溶性膳食纤维提取工艺[J].食品科学，2010，31(24)：192-194.

[4] 毛莉娟，刘学文，冉旭.苦丁茶中黄酮的提取工艺[J].食品科技，2002(11)：18-19，24.

[5] 周向荣，夏延斌，周跃斌，等.藠头的主要功能成分及其作用的研究进展[J].食品与机械，2006，22(3)：73-75.

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[7] 戴玉锦，卢明，冯玲.微波法从柚皮中提取黄酮类化合物的工艺研究[J].江苏农业科学，2006(1)：121-123.

Study on the Microwave-assisted Extraction of Total Flavonoids fromAlliumChinenseand Its Stability

HUANG Hong-bo, YU Chao-wen, WANG Wen-xuan,DENG Bin*et al

(Department of Chemistry and Life Science,Xiangnan University,Chenzhou,Hunan, 423000 China)

[Objective] The research aimed to study the microwave-assisted extraction method of tota1 flavonoids fromAlliumchinense. [Method] The optimum technological conditions of total flavonoids fromAlliumchinensewith microwave-assisted method were studied by single factor and orthogonal experiments.In addition, the stability of tota1 flavonoids extract were studied.[Result]The optimum conditions for extracting total flavonoids fromAlliumchinensewere found to be：70% ethanol,1∶70(g/ml) solid liquid ratio,10 min microwave action time, 350 W microwave power and 60 ℃ microwave temperature.And K+, Mg2+and reductant Na2SO3had a great impact on the stability of the total flavonoids extract in NaCl, KCl, MgCl2and Na2SO3solution.[Conclusion]The microwave-assisted extraction method could speed up the velocity of reaction and improve the extract efficiency. The method was simple, stable, reliable and repeatable. It was an ideal way to extract the total flavonoids ofAlliumchinense. Which laid the foundation for its further development.

Alliumchinense; Tota1 flavonoids;Orthogonal experiment;Stability

湖南省基础化学大学生创新训练中心项目(湘教通[2013]295号)。

黄洪波(1963- )，男，湖南郴州人，讲师，从事天然活性成分的提取研究。*通讯作者，教授，博士，硕士生导师，从事绿色化学、天然产物化学、物理化学、纳米材料等方面的教学与研究工作。

2015-04-17

S 567.2；O 624.42+1

A

0517-6611(2015)17-095-03