莲心中总黄酮的提取工艺优化研究

林文珍，龚金炎，李利明，肖功年，葛　青，计勤峰

(1.浙江熊猫乳业集团股份有限公司，浙江 温州 325800；2.浙江科技学院 生物与化学工程学院，杭州 310023；

3.浙江省农产品化学与生物加工技术重点实验室，杭州 310023;4.嘉兴市乐丰年食品有限公司，浙江 嘉兴 314016)



莲心中总黄酮的提取工艺优化研究

林文珍1，龚金炎2，3，李利明4，肖功年2，3，葛青2，3，计勤峰4

(1.浙江熊猫乳业集团股份有限公司，浙江 温州 325800；2.浙江科技学院 生物与化学工程学院，杭州 310023；

3.浙江省农产品化学与生物加工技术重点实验室，杭州 310023;4.嘉兴市乐丰年食品有限公司，浙江 嘉兴 314016)

摘要:以莲心为原料，以总黄酮得率和提取物得率为指标，考察提取温度、乙醇体积分数、提取时间和料液比4个主要因素，通过单因素和正交试验，研究莲心中总黄酮的最佳提取工艺。研究结果表明，莲心中总黄酮的最佳提取工艺为：乙醇体积分数70%，提取温度90 ℃，料液比1∶30，提取时间2.5 h；在此工艺条件下，总黄酮得率1.669%，提取物得率30.748%。

关键词:莲心；黄酮；得率；工艺优化

莲心为植物莲(NelumbonuciferaGaertn.)成熟种子中的绿色幼叶及胚根，又称莲芯、莲子心等，其性味苦寒，入心、肺、肾三经，具有清心安神、交通心肾、涩精止血之功效[1]。莲心含有生物碱、黄酮、甾醇等多种活性成分，能降血压、抗心律失常、保护心肌、清热降火、降血糖[2-3]。黄酮广泛存在于植物界，具有抗氧化、抗病毒、抗肿瘤、抗菌、抗炎等多种生理和药理活性的天然次生代谢产物活性[4-5]。莲心含金丝桃苷、木犀草素、芦丁等黄酮类化合物，具有良好的营养保健功效，且无毒副作用，可应用于食品加工和饮料制造业中[6-11]。本研究以总黄酮得率和提取物得率为指标，对莲心的醇提工艺进行优化，希望能为企业的实际生产提供参考。

1材料与方法

1.1材料与试剂

莲心：嘉兴市乐丰年食品有限公司；芦丁：美国Sigma公司，纯度为98.5%；无水乙醇、甲醇、亚硝酸钠、硝酸铝、氢氧化钠均为分析纯。

1.2试验仪器

中药粉碎机,上海淀久中药机械制造有限公司；HH-6数显恒温水浴锅,常州澳华仪器有限公司；电子天平,上海精密科技仪器有限公司；GZX-9076MBE电热鼓风干燥箱,上海博迅实业有限公司医疗设备厂；721G可见分光光度计,上海精密科技仪器有限公司；XW-80A微型漩涡混合仪,上海沪西分析仪器厂有限公司。

1.3试验方法

1.3.1样品预处理

人工挑拣除去样品中的杂质，50 ℃干燥4 h，中药粉碎机粉碎，过60目筛，备用。

1.3.2标准曲线的绘制

准确称取经105 ℃干燥至恒重的芦丁标准品15.0 mg(精确至0.1 mg)，甲醇溶解并定容至100 mL，配成0.15 mg/mL的芦丁标准溶液。

标准曲线的绘制：分别取0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5 mL芦丁标准溶液至试管中，加入30 %的乙醇溶液至5 mL，再各加入5%的NaNO2溶液0.3 mL，混匀后放置5 min；接着加入10 %的Al(NO3)3溶液0.3 mL，混匀后放置6 min；然后各加入1.0 mol/L的NaOH溶液4 mL，再用30 %乙醇溶液定容至10 mL，放置10 min。以零管作为空白，510 nm下测定吸光度值，以芦丁质量浓度为横坐标，吸光度值为纵坐标，绘制标准曲线。

1.3.3总黄酮得率的计算

准确吸取1.0 mL提取液至试管中，按照1.3.2方法测定提取液吸光度值，并按线性回归方程计算总黄酮含量，通过式(1)计算得率:

(1)

式(1)中：m1为由吸光度值根据标准曲线计算出单位体积提取液中总黄酮质量，μg/mL；m为提取用莲心粉末的质量，μg；V为提取液总体积，mL。

1.3.4黄酮提取物得率的计算

取5.0 mL的提取液置于烘干后的称量皿中,在干燥箱中105 ℃烘2 h，至液体蒸发完全，放入干燥器冷却至室温，并称重，通过式(2)计算提取物得率:

(2)

式(2)中：m2为称量皿的质量，g;m3为提取物干燥后的质量，g;V为提取液总体积，mL;W为提取用莲心的质量，g。

1.3.5单因素试验

1.3.5.1乙醇体积分数的单因素试验取5.0 g莲心粉末加入圆底烧瓶中，分别加入50%、60%、70%、80%、90%乙醇溶液100 mL，70 ℃下回流浸提2 h，抽滤；将滤渣在相同条件下进行第二次回流提取，合并滤液，用与浸提浓度相同的乙醇溶液定容至250 mL，摇匀待测。

1.3.5.2提取温度的单因素试验取5.0 g莲心粉末加入圆底烧瓶中，加入100 mL的70%乙醇溶液，分别在50、60、70、80、90 ℃下回流浸提2 h，抽滤；将滤渣在相同条件下进行第二次回流提取，合并滤液，用与浸提浓度相同的乙醇溶液定容至250 mL，摇匀待测。

1.3.5.3料液比的单因素试验分别称取10.00、6.67、5.00、4.00、3.33 g莲心粉末，加入圆底烧瓶中，倒入100 mL的70%乙醇溶液(即料液比1∶10、1∶15、1∶20、1∶25和1∶30)，70 ℃下回流浸提2 h，抽滤；将滤渣在相同条件下进行第二次回流提取，合并滤液，用与浸提浓度相同的乙醇溶液定容至250 mL，摇匀待测。

1.3.5.4提取时间的单因素试验取5.0 g莲心粉末，加入圆底烧瓶中，倒入100 mL的70%乙醇溶液，在70 ℃下分别回流浸提1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 h，抽滤；将滤渣在相同条件下进行第二次回流提取，合并滤液，用与浸提浓度相同的乙醇溶液定容至250 mL，摇匀待测。

1.3.6正交试验

在单因素研究基础上，选取乙醇体积分数、提取温度、料液比和提取时间4个因素的较优工艺，进一步研究莲心中的黄酮提取工艺。

2结果与讨论

2.1标准曲线

以芦丁质量浓度为横坐标，吸光度值为纵坐标，绘制标准曲线，得回归方程为y=0.012 9x-0.029，相关系数R2=0.999 8，标准曲线如图1所示。

2.2单因素试验结果

2.2.1乙醇体积分数对莲心总黄酮得率和提取物得率的影响

由图2可知，乙醇体积分数低于70%时，总黄酮得率和提取物得率随着乙醇体积分数的增加而增加，乙醇体积分数大于70%时，两者开始下降，即在乙醇体积分数为70%时总黄酮得率和提取得率最高，莲心中的主要黄酮物质金丝桃苷、木犀草素、芦丁属于中等极性，因此在乙醇体积分数70%时，提取得率最大；相比较而言，提取物得率的升降幅度比总黄酮得率大一些。综合考虑，最终选择乙醇体积分数为60%、70%、80%三水平作正交试验。

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

图2　乙醇体积分数对莲心总黄酮和提取物得率的影响Fig.2　Effect of ethanol concentration on yieldof totle flavonoids and extracts

2.2.2提取温度对莲心总黄酮得率和提取物得率的影响

由图3可知，总黄酮得率和提取物得率随着提取温度的升高而增加，虽然增速不同，但整体呈上升趋势，且提取物得率的增幅比总黄酮得率的增幅大。总黄酮得率和提取物得率都在90 ℃呈现最高值。考虑到水的沸点及提取温度太高的时候乙醇和水易挥发损失等问题，选择提取温度为70、80、90 ℃三水平作正交试验。

2.2.3料液比对莲心总黄酮得率和提取物得率的影响

由图4可知，随着料液比的增大，总黄酮得率和提取物得率逐渐增加并趋于稳定，料液比对总黄酮得率和提取物得率的影响效果趋势差不多，总黄酮得率和提取物得率都在料液比为1∶30时出现最大值。综合考虑趋势及称取精确性等因素，最终选择料液比为1∶20、1∶25、1∶30三个水平作正交试验。

图3　提取温度对莲心总黄酮和提取物得率的影响Fig.3　Effect of extraction temperature on yield of totle flavonoids and extracts

图4　料液比对莲心总黄酮和提取物得率的影响Fig.4　Effect of material/liquid ratio on yield of totle flavonoids and extracts

2.2.4提取时间对莲心总黄酮得率和提取物得率的影响

图5　提取时间对莲心总黄酮和提取物得率的影响Fig.5　Effect of extraction time on yield of totle flavonoids and extracts

由图5可知，随着提取时间的增加，总黄酮得率和提取物得率也逐渐增加，从图中可以看出，提取物得率有趋于平稳的趋势，而总黄酮得率还有上升的趋势，试验中总黄酮得率和提取物得率都在3.0 h出现最大值，综合考虑能源消耗、时间和提取效率，最终选择2.0、2.5、3.0 h三水平作正交试验。

2.2.5正交试验

根据单因素试验结果，设计了四因素三水平的正交试验(表1)，结果见表2。

表1　L9(34)正交试验设计表

表2　L9(34)正交试验结果

由正交试验结果可知，各因素对莲心总黄酮得率的影响由大到小为：乙醇体积分数>提取温度>料液比>提取时间；各因素对莲心提取物得率的影响由大到小为：提取温度>乙醇体积分数>料液比>提取时间；莲心中黄酮提取的最佳提取工艺条件为A2B3C3D2，即乙醇体积分数为70%、提取温度为90 ℃、料液比为1∶30、提取时间为2.5 h。

3结语

由单因素和正交试验结果可知，莲心中总黄酮提取的最佳提取工艺条件为A2B3C3D2，即乙醇体积分数为70%、提取温度为90 ℃、料液比为1∶30、提取时间为2.5 h。通过3次验证试验，莲心中总黄酮得率和提取物得率分别为1.660%和30.759%,1.671%和30.744%,1.677%和30.740%，平均值为1.669%和30.748%，均高于单因素和正交试验中的任何一组，该方案较优。

参考文献:

[1]国家药典委员会.中华人民共和国药典：一部[M].北京:化学工业出社，2005：193.

[2]吴芳彤，肖贵平，范娟娟.超声波辅助提取莲心黄酮类物质的工艺研究[J].农产品加工：学刊，2012(11)：73.

[3]肖贵平.莲心菊花保健饮料的研制[J].农学学报，2012，2(3)：44.

[4]龚金炎，张英，吴晓琴．黄酮类化合物抗病毒活性的研究进展[J]．中草药，2008，39(4)：623．

[5]龚金炎，洪辉，吴晓琴，等．黄酮类化合物的促氧化作用及其细胞毒性研究进展[J]．中草药，2008，39(12)：1905．

[6]肖贵平.建莲莲心的保健功效及其在食品中的应用[J].亚热带农业研究，2009，5(3)：207.

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[8]余其凤，周文富.莲子心总黄酮的微波辅助提取研究[J].化学与生物工程，2011，8(2):43.

[9]蔡定建，柳茶花，钟鸿鸣，等.莲子心中黄酮类物质的提取和测定[J].中国酿造，2010(1):132.

[10]肖贵平.响应面法优化莲心黄酮类物质微波提取工艺的研究[J].热带作物学报，2011，32(11)：2163.

[11]刘大群，冯启利，吕锋.HPLC法检测莲心水提取液中生成的沉淀对其主要保健组分——黄酮类物质的影响[J].饮料工业，2006，9(6)：37.

Optimization extraction of flavonoids from plumula nelumbinis

LIN Wenzhen1, GONG Jinyan2,3, LI Liming4, XIAO Gongnian2，3, GE Qing2，3, JI Qinfeng4

(1. Zhejiang Panda Dairy Corporation, Wenzhou 325800, China; 2. School of Biological and Chemical Engineering, Zhejiang University of Science and Technology, Hangzhou 310023, China; 3.Zhejiang Provincial Key Laboratory for Chemical and Biological Processing Technology of Farm Produce, Hangzhou 310023， China;4.Jiaxing Lefengnian Food Co., Ltd, Jiaxing 314016, China)

Abstract:With plumula nelumbinis as experimental material and yield of totle flavonoids and extracts as indexes, the effects of four independent variables in terms of ethanol concentration, extract temperature, extract time and solid-liquid ratio of flavonoids were studied. By single factor and orthogonal test, the optimum extraction conditions were as follows: ethanol volume fraction 70%, extract temperature 90 ℃, solid-liquid ratio 1∶30 and extract time 2.5 h. Under these conditions, the flavonoids yield and extracts yield are 1.669% and 30.78%.

Keywords:plumula nelumbinis; flavonoids; extraction rate; process optimization

中图分类号:TS201.2；R284.2

文献标志码:A

文章编号:1671-8798(2016)01-0053-05

通信作者:龚金炎，副教授，博士，主要从事天然产物与功能性食品研究。

作者简介:林文珍(1969—)，女，浙江省苍南人，工程师，主要从事食品生产工艺研究开发与管理工作。

基金项目:国家星火计划重大项目(2015GA710001);嘉兴市科技计划项目( 2014BY26010)；嘉兴市秀洲区科技计划项目(2014B001)

收稿日期:2015-06-24

doi:10.3969/j.issn.1671-8798.2016.01.010

浙江科技学院学报,第28卷第1期,2016年2月

Journal of Zhejiang University of Science and Technology

Vol.28 No.1, Feb. 2016