超声波法提取凤尾竹叶黄酮工艺研究

禚同友（吉林农业科技学院食品工程学院，国家糖料加工技术研发分中心，吉林吉林132101）

超声波法提取凤尾竹叶黄酮工艺研究

禚同友
（吉林农业科技学院食品工程学院，国家糖料加工技术研发分中心，吉林吉林132101）

摘要：为从凤尾竹叶中提取黄酮，采用超声波法提取工艺，在乙醇浓度，料液比，超声温度，超声时间4个单因素试验基础上采用正交试验设计优化其提取工艺参数。试验结果表明，超声波法提取凤尾竹叶黄酮最佳工艺参数为：乙醇浓度72%，料液比1∶30（g/mL），超声功率300W，超声时间10min，此时凤尾竹叶黄酮提取率为2.226%。

关键词：凤尾竹叶黄酮；黄酮；超声波法；正交试验

凤尾竹[Bambusamultiplex（Lour.）Raeuschel cv. Nana]为禾本科、刺竹属多年生木质化植物，又名观音竹、蓬莱竹等，原产于我国广东、广西、四川、福建等地，目前已广泛分布于我国南方大多省份，主要用于盆栽观赏与园林绿化[1]；其竹叶基本处于未开发利用状态。研究发现，竹叶中含有大量的黄酮、活性多糖、特种氨基酸、芳香成分和微量元素等有益成分[2]，其中黄酮是其主要的生物活性物质，在各类品种竹叶中都广泛存在。药理学研究表明，竹叶黄酮具有抗氧化、抗疲劳、抗老化、抗菌、抗病毒、抑菌及保护心脑血管等多重药理功效，具有广泛的应用范围[3-5]。但目前关于凤尾竹叶黄酮的提取工艺没见文献报道。目前黄酮类化合物常用的提取方法有溶剂法、微波辅助法、超声波辅助法、酶解法、超临界流体萃取法等[6-9]。超声波辅助法具有操作简便快捷、提取率高、速度快等特点，近年来在植物黄酮的提取中有着广泛应用。研究表明，超声产生的空化效应能在溶剂内部产生张烈冲击波和速度极快的微射流，使提取系统中的固液边界层变薄，增大传质速率而冲击波或微射流产生的张大剪切力能使植物细胞壁破裂，促使更多内含物的释放：此外，超声产生的机械效应与热效应同样加速有效组分的扩散释放，并充分与溶剂混合，利于提取。本研究采用超声波法提取凤尾竹叶黄酮，通过正交试验设计优化其工艺参数，以其为充分开发凤尾竹叶这一丰富自然资源提供技术参考。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

新鲜凤尾竹叶：采自福建省漳州市，自然阴干后备用。芦丁标准品（纯度＞99.0%）：购于上海一基生物试剂有限公司；氢氧化钠、硝酸铝、亚硝酸钠、醋酸铅、乙醇、浓盐酸、锌粉等均为分析纯。

1.2主要仪器

HH-4型数字恒温水浴锅：国华电器有限公司；722型分光光度计：上海光谱仪器有限公司；800型电动离心沉淀器：江苏龙岗医疗器械厂；KQ5200B型超声波清洗器：昆山舒美仪器有限公司；LG-DAA型高速中药粉碎机：浙江瑞安市百信药机器械厂。

1.3试验方法

1.3.1超声提取方法

将晒干后凤尾竹叶用高速粉碎机粉碎，过80目筛。准确称取原料2.0 g于三角瓶中，用一定浓度、体积乙醇浸润后置于超声波清洗器中，在一定条件下超声提取，用真空泵抽提过滤，提取3次，合并提取液后减压浓缩，回收乙醇，将浸膏定容到20mL。

1.3.2标准曲线绘制

采用丁利君等方法进行标准曲线绘制[10]。

1.3.3乙醇浓度对凤尾竹叶黄酮提取率的影响

精确称取2.00 g竹叶粉末5份，在料液比为1∶18（g/mL），提取时间为10min，超声功率为300W下分别加入浓度为52%、62%、72%、82%、92%乙醇抽提过滤。提取3次后合并提取液，减压浓缩回收乙醇，将浸膏定容到20mL。取试样于510 nm处测其吸光度，计算黄酮得率。

1.3.4不同料液比对凤尾竹叶黄酮提取率的影响

按1.3.3，72%的乙醇溶液，料液比分别为1∶6、1∶12、1∶18、1∶24、1∶30（g/mL）下加入进行提取后计算黄酮得率。

1.3.5超声功率对凤尾竹叶黄酮提取率的影响

按1.3.3，乙醇浓度为72%，料液比为1∶18（g/mL），在超声功率分别为200、250、300、350、400W下超声提取，计算黄酮得率。

1.3.6超声时间对凤尾竹叶黄酮提取率的影响

按1.3.3，料液比为1∶18（g/mL），乙醇浓度为72%，在超声功率300W下，超声时间为5、10、15、20、25min下超声提取，计算黄酮得率。

1.3.7正交试验设计优化凤尾竹叶黄酮超声提取工艺

在单因素的基础上，选取乙醇浓度、料液比、超声温度和超声时间为考察因素，以凤尾竹叶黄酮提取率为指标，采用L9（34）进行正交试验，试验设计见表1，优化提取工艺。

表1　凤尾竹叶黄酮超声提取工艺正交试验设计Table1　Design oforthogonal testsofultrasonicextraction processing

2　结果与分析

2.1黄酮标准曲线

以试剂空白为参比液，于510 nm处测其吸光度，以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标绘制标准曲线。见图1。

数据经回归处理得回归方程：C=0.291 5A+0.000 6 （mg/mL），R=0.999 7，说明线性良好，方程可用。

图1 芦丁溶液标准曲线Fig.1　Standard curveof rutin solution

2.2乙醇浓度对凤尾竹叶黄酮提取率的影响

不同浓度下乙醇对提取的影响试验结果见图2。

图2　不同乙醇浓度对提取效果的影响Fig.2　Effectof differentalcohol contenton theyield

由图2可知，在一定范围内，随着乙醇浓度的增加，黄酮提取率增大，当乙醇浓度达到72%时，提取率达到最高值，超过72%，提取率反而逐渐下降，其原因可能是进入提取液的醇溶性杂质增加，使黄酮提取率降低。所以本研究初步选择乙醇72%左右为提取凤尾竹叶黄酮适合的溶剂浓度。

2.3不同料液比对凤尾竹叶黄酮提取率的影响

不同料液比下黄酮提取效果见图3。

图3　不同料液比对对凤尾竹叶黄酮提取率的影响Fig.3　Effectof different raio of solid to liquid on the yield

由图3可知，随着料液比的增加，竹叶黄酮提取率逐渐增大；但当料液比达到1∶18（g/mL）以后，提取率增加缓慢，其原因可能是当料液比达到一定程度，竹叶中的黄酮已大多溶出，提取率基本趋于稳定。而且过大的料液比会造成能耗和溶剂的浪费，且给后续的蒸发浓缩工序增加困难，从节能和提高工作效率的角度考虑，溶剂用量不宜过大，所以本研究初步选择1∶18（g/mL）左右为提取凤尾竹叶黄酮适合的料液比。

2.4超声功率对凤尾竹叶黄酮提取率的影响

不同超声功率对凤尾竹叶黄酮提取率见图4。

图4　超声温度对凤尾竹叶黄酮提取率的影响Fig.4　Effectof differentextraction temperatureon theyield

由图4可知，竹叶黄酮的提取率随着超声功率的增加而提高，当超声功率达300W以上之后，总黄酮提取率的变化已不大，这是因为超声功率过强，会在竹叶表面形成一道屏障，从而影响黄酮类物质的浸提，故以300W超声波辅助功率已足够。

2.5超声时间对凤尾竹叶黄酮提取率的影响

超声时间对黄酮提取率见图5。

图5　超声时间对凤尾竹叶黄酮提取率的影响Fig.5　Effect of different ultrasonic extraction period on the yield

由图5可知，黄酮提取率初期随着超声时间的增加而快速提高，当超声时间超过10min之后，提取率反而略微下降，后期下降较多，其原因可能是刚开始时细胞内外溶质的浓度差很大，另外溶质从被破碎的外层组织细胞释放比从完整的内层释放容易得多，所以初期黄酮提取率快速提高；但随着超声时间的增加，竹叶颗粒不断缩小，同时，超声瞬间产生大量的热和强烈的空化效应，可能对黄酮的结构有一定的破坏作用，所以后期提取率反而下降，所以本研究初步选择10min左右为提取凤尾竹叶黄酮适合的超声时间。

2.6正交试验设计优化凤尾竹叶黄酮超声提取工艺

在单因素的基础上，选取乙醇浓度、料液比、超声温度和超声时间为考察因素，以凤尾竹叶黄酮提取率为指标，采用L9（34）进行正交试验，结果见表2。

由表2可知，影响凤尾竹叶黄酮提取率的因素依次为料液比>乙醇浓度>超声时间>超声功率；黄酮提取的最佳工艺为A2B3C1D3，即乙醇浓度72%，料液比1∶30（g/mL），超声功率300W，超声时间10min；但正交表中无此项组合，所以按此组合进行验证试验，此时凤尾竹叶黄酮提取率为2.226%，高于表中最高值。故此组合可认为是凤尾竹叶黄酮提取的最佳工艺参数。

表2　凤尾竹叶黄酮超声提取工艺正交试验结果Table2　Resu ltsof orthogonal testson ultrasonic extraction

3　结论

1）通过单因素确定提取凤尾竹叶黄酮工艺条件为乙醇浓度为72%，料液比为1∶18（mg/m L），功率为300W下超声10min，可得到良好的提取效果。

2）通过正交试验确定出超声波法提取凤尾竹叶黄酮最佳工艺参数为：乙醇浓度72%，料液比1∶30（g/mL），超声功率300W，超声时间10min，此时凤尾竹叶黄酮提取率为2.226%。

参考文献：

[1]张洪坤．竹叶的保健功能及应用[J].山东商业职业技术学院学报, 2005,6(5):91-94

[2]夏玉红,董晋文.竹叶提取物的研究开发现状[J]．中国食品添加剂,2009,93(2):77-82

[3]陆志科,谢碧霞.不同种竹叶的化学成分及其提取物抗菌活性的研究[J].西北林学院学报,2005,20(1):49-52

[4]李作美,王永斌,高世霞.超临界CO2萃取竹叶中总黄酮的研究[J].中国酿造,2009(6):102-104

[5] 郝培应,罗文婷,俞晓平.竹叶黄酮的抑菌效果研究[J].江苏农业科学,2010(2):112-114

[6]黄锁义,姚小敏,覃成箭,等.竹叶中总黄酮的提取及鉴别[J].时珍国药,2006,17(7):1228-1229

[7]王春艳,刘树立,钟耕．竹叶黄酮的生理功能及提取工艺[J]．食品与药品,2007,9(4A):59-61

[8]伊长文,张伟．苦竹叶黄酮提取工艺研究[J]．安徽工程科技学院学报,2007,22(3):8-11

[9]张珊珊,赵晓红．超声辅助萃取法提取北方地区早园竹中总黄酮的工艺研究[J]．食品科学,2007,28(10):147-151

[10]丁利君,吴振辉,蔡创海,等.金银花中黄酮类物质最佳提取工艺的研究[J].食品科学,2002,23(2)62-66

DO I：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.19.016

收稿日期：2014-02-10

作者简介：禚同友（1971—），男（汉），副教授，研究生，研究方向：食品科学。

Ultrasonic Extraction Processing of Flavonoids from Bambusamultiplex（Lour.）Raeuschel cv.Nana

ZHUOTong-you
（SchoolofFood Technology，Jilin Agriculture Scienceand Technology College，NationalR&DCenter For SugarProcessing，Jilin 132101，Jilin，China）

Abstract：In this essay，the ultrasonic extraction processing of flavonoids from Bambusamultiplex（Lour.）Raeuschel cv.Nana wasstudied.The optimal conditionsare obtained by single factors testsand orthogonal tests. The resultswere as follows：the solid-liquid ratio of ultrasonic extractionwas1 to 30 at300W for 10minwith 72%alcohol.The finalyield ratiowas2.226%atthe above conditions.

Keywords：Bambusamultiplex（Lour.）Raeuschel cv.Nana；flavonoids；ultrasonic extraction；orthogonal test