麦冬果皮原花青素超声辅助提取研究

史经略

（江苏食品职业技术学院生化学院，江苏淮安223003）

麦冬果皮原花青素超声辅助提取研究

史经略

（江苏食品职业技术学院生化学院，江苏淮安223003）

在单因素实验基础上结合Box-Behnken中心组合实验设计对麦冬果皮中原花青素的提取工艺条件进行优化研究，确定了提取工艺的最佳条件为乙醇体积分数：40.0%，超声波功率：810.6W，提取时间：14.7min，料液比：1∶30 g/mL。在此条件下麦冬果皮中原花青素提取率理论值为4.93%，实测值为4.95%。

麦冬；原花青素；Box-Behnken设计

麦冬为百合科多年生草本植物，生长于溪沟岸边或山坡林下，喜温和湿润气候，球状浆果成熟时呈蓝黑色。中药麦冬是麦冬的块根（别名麦门冬），入药有养阴润肺、清心除烦、益胃生津之功效[1]。经分析认为，麦冬块根中所含的甾醇、皂甙和多糖等可能是麦冬入药的主要有效成分[2-4]。但麦冬块根的产量远不如其果实的产量，且麦冬果实中富含原花青素、钾、钙等微量元素和黄酮。原花青素的最为突出的功效是它的抗氧化性，是目前发现的最强最有效的氧自由基清除剂和脂质过氧化抑制剂之一[5-6]。原花青素在食品工业、化妆品工业、医药工业都具有重要意义。因此对从麦冬果皮中提取的原花青素条件进行探索，为进一步综合开发利用麦冬资源奠定基础。

1 材料与仪器

1.1 材料

原花青素标样：上海源叶生物科技有限公司；

麦冬果 采自江苏食品职业技术学院（干燥、去核粉碎后备用）；

无水甲醇、盐酸、香草醛、乙醇、丙酮均为分析纯。

1.2 仪器

756MC型紫外可见光分光光度计：上海精密科学仪器有限公司；HH-8数显恒温水浴锅：国华电器有限公司；DHG-9123A型电热恒温鼓风干燥箱：上海精宏实验设备有限公司；电子天平：梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；JY92-Ⅱ超声波细胞粉碎机：宁波新芝生物科技股份有限公司；TDL80-28台式离心机：上海安亭科新仪器厂制造；JYT-5架盘药物天平：上海光正医疗器有限公司。

2 方法

2.1 原花青素测定方法

低浓度香草醛盐酸比色法[7]。

2.2 提取溶剂的确定

准确称取麦冬果粉末3份，按料液比1∶30（g/mL）分别加入水、50%乙醇、50%丙酮，超声功率800W，超声提取时间15min，然后3 000 r/min转速离心。取上清液测定原花青素含量并计算提取率。

2.3 料液比的确定

准确称取麦冬果粉末6份，按料液比为1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1∶60（g/mL）分别加入40%乙醇。用超声功率800W，超声提取15min，其余方法同2.2。

2.4 乙醇浓度的确定

取95%乙醇分别稀释至10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%，准确称取麦冬果粉末7份，按料液比1∶30（g/mL），各加入10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%乙醇，超声功率800W，超声提取15min超，其余方法同2.2。

2.5 超声功率的确定

准确称取麦冬果粉末6份，按料液比1∶30（g/mL）分别加入40%乙醇然后分别用功率200、400、600、800、1 000、1 200W超声提取15min，其余方法同2.2。

2.6 提取时间的确定

准确称取麦冬果粉末5份，按料液比1∶30（g/m L）分别加入40%乙醇，超声功率800W，提取时间分别为5、10、15、20、25min超声提取，其余方法同2.2。

2.7 麦冬果皮原花青素提取条件优化

在单因素试验基础上，选择影响原花青素提取率主要因素乙醇浓度（X1）、超声功率（X2）、提取时间（X3）为自变量，以原花青素提取率为响应值，根据Box-Behnken中心组合实验设计原理设计三因素三水平的分析试验，其中12个点为析因点，3个为零点，因素水平表见表1。

3 结果与讨论

3.1 提取溶剂的确定

溶剂种类对原花青素提取率影响实验结果见图1。

原花青素易溶于水、乙醇、丙酮等溶剂，以3种溶剂进行提取，由图1可知，不同溶剂对麦冬果皮中原花青素浸提量有较大差异，丙酮为提取剂时提取率相应较高，而乙醇的提取率次之，水为溶剂时相应的提取率最小。虽然丙酮虽然有较高的提取效果，且提取效果优于乙醇，但丙酮有毒、易挥发和燃烧等特性不适合作提取剂，最终选取乙醇为最佳提取剂。

3.2 料液比对原花青素提取效果的影响

料液比对原花青素提取率影响实验结果见图2。

从图2可以看出，随着料液比的增加，原花青素的提取率逐渐增大，当料液比到1∶30（g/mL）时提取率的增大就显的不太明显，如此时用大于1∶30（g/mL）的料液比来提取原花青素只会增加溶剂的用量并增加分离的难度，因此提取时以1∶30（g/mL）的料液比提取效果较佳，因此选用料液比为1∶30（g/mL）提取。

3.3 乙醇浓度对原花青素提取效果的影响

乙醇浓度对原花青素提取率影响实验结果见图3。

由图3可知，原花青素提取率随乙醇浓度的增加而增加。当乙醇浓度为40%时，提取率最大。当乙醇浓度再增加时，醇溶性杂质增加，反而使原花青素的提取率下降。因此选择40%左右的乙醇溶液作为提取溶剂为宜。

3.4 超声功率对原花青素提取效果的影响

超声功率对原花青素提取率影响实验结果见图4。

从图4可见，随着超声功率增加，麦冬果皮中原花青素的提取率也随之增大；当超声功率达到800W，提取率最大。但是当超声功率超过800W时，原花青素提取率不升反而下降。这说明加大超声功率有助于原花青素的提取，但功率过大时会在提取时间内产生并聚集大量的热量，破坏原花青素的结构，使原花青素热分解，从而降低原花青素的提取率。同时过高超声功率会使分子运动加剧而导致其他物质被提取出来影响总原花青素的提取纯度；因此最佳超声功率为800W左右。

3.5 提取时间对原花青素提取效果的影响

提取时间对原花青素提取率影响实验结果见图5。

提取时间直接关系到原花青素的提取率。随着提取时间的增加，提取率上升，最终达到提取平衡状态，由图5可见，随着提取时间延长，原花青素提取率逐渐增大，到15min时提取率最高。而后随提取时间的增加，提取率缓慢增加并趋于平衡并有下降的趋势。这是由于随着时间的延长，提取达到平衡继续延长提取时间使提取温度过高导至原花青素分解使提取率下降，为获得较好的提取率并降低成本，提取时间以15min左右为宜。

3.6 原花青素提取条件优化结果

原花青素提取条件优化实验方案及结果见表2，提取条件方差分析见表3。

从方差分析表3可见，失拟项中P=0.063 684＞0.05影响不显著，表明所选模型适合，可以用该模型来拟合实验，影响原花青素提取率的因素的主次顺序为乙醇浓度的二次项和超声功率影响最为显著，其余各项影响不显著。对实验进行回归得回归方程如下：

对回归方程进行典型性分析，当X1=40.0%、X2=810.6W、X3=14.70min，原花青素最高提取率为：高4.93%，即：乙醇浓度40.0%、提取功率810.6W、提取时间14.7min得到原花青素提取率最高为4.93%。

为了验证模型预测的准确性，在上述最优条件下进行3组平行实验，所得原花青素的提取率分别为：5.02%、4.87%、4.96%平均值4.95%。所得的值与回归方程的最大预测值与验证值非常接近，说明回归方程能较真实地反映各筛选因素的影响，建立的模型与实际情况比较吻合。

4 结论

本研究以麦冬果皮原花青素提取率为量化指标用超声辅助法提取麦冬果皮中原花青素，在单因素实验的基础上对麦冬果皮中原花青素提取条件进行优化。取得了比较满意的结果，并最终确定了麦冬果皮中原花青素提取的最佳工艺条件为提取料液比为：1∶30（g/mL）、乙醇浓度为：40.0%（体积分数）、超声波功率为：810.6W、提取时间为：14.7min。在此条件下麦冬果皮中原花青素提取率实测值为4.93%。

[1] 江苏新医学院.中药大词典(上册)[M].上海:科技出版社,1985: 1024-1025

[2]李广勋.中药药理毒理与临床[M].天津:科技翻译出版公司,1992: 375-376

[3]汤军,钱华,黄琦,等.麦冬多糖平喘和抗过敏作用研究[J].中国现代应用药学,1999(2):44-46

[4] 李兰青,张丽娟.麦冬的药理作用[J].河北中医药学报,2000(2):34-35

[5]赵超英,姚小曼,葡萄籽提取物原花青素的营养保健功能(综述) [J].中国食品卫生杂志,2000,12(6):38-41

[6]CNegro,L Tommasi,AMieeli.plhenolic-compounds and antioxidant activity from red grapemare,extraets[J].Bioresource technology.2003, 87:41-44

[7]李春阳,许时婴,王璋.低浓度香草醛-盐酸法测定葡萄籽、梗中原花青素含量的研究[J].食品工业科技,2004(6):128-130

Study on Ultrasonic-assisted Extraction of Ophiopogon Japonicus Procyanidine

SHIJing-lue
（Jiangsu Food and Pharmaceutical ScienceCollege，Huai'an 223003，Jiangsu，China）

Based on the results of single-factor-at-a-time-technique，a three-level Box-Behnkenfactorial design was employed to optimize the extraction condition of Ophiopogon Japonicus procyanidine．Canonical analysis was applied to estimate that amaximal extraction rate of procyanidine 4.93%could be obtained．The extraction conditions，such as solid-liquid ratio，extraction time，ultrasonic power and the concentration of ethanol was1∶30（g/mL），14.7min，810.6W and 40.0%respectively.The sepredicted values were also verified by validation experiments．

Ophiopogon Japonicus；procyanidine；Box-Behnken design

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.07.010

2014-03-17

史经略（1969—），男（汉），教授，本科，主要从事生物技术及应用方面教学及科研工作。