超声波法提取水葫芦中黄酮的工艺研究

黄晓辉，茹晶晶，罗五魁，周 云（宁德师范学院 化学系，福建 宁德 352100）



超声波法提取水葫芦中黄酮的工艺研究

黄晓辉，茹晶晶，罗五魁，周 云
（宁德师范学院 化学系，福建 宁德 352100）

摘 要：用水葫芦为原料，以95%乙醇为溶剂，用超声波法提取法提取水葫芦中的黄酮.通过考察提取pH、温度、料液比及提取时间等几个因素对提取效果的影响.并通过正交试验优化提取工艺，确定最佳工艺条件为：超声温度为45℃，料液比为1：45（g：mL），超声时间为35min，提取pH为8.在该工艺条件下，测得黄酮提取率4.51%.

关键词：水葫芦；黄酮；超声波提取

水葫芦（water hyacipth）又名凤眼莲（Eichhornia Crassipes），属雨久花科凤眼莲属的多年生漂浮水生草本植物.原产南美，1901年引入中国，由于它的大量繁殖会导致河道堵塞，影响航运、排灌和水产品养殖，污染水体并降低水质；被全世界公认为“十大害草”之一［1-2］.

黄酮类化合物又名生物类黄酮化合物，是一类在植物中广泛分布的天然活性产物.水葫芦中黄酮含量较丰富，随着人们对黄酮类化合物研究的加深，黄酮类化合物的研究开发越来越多，使其在医药和食品领域具有广阔的应用前景.目前国内外提取水葫芦中的黄酮的方法很多，主要有溶剂提取法、碱性水或碱性稀醇提取法、超临界二氧化碳流体萃取法、超声波提取法［3-13］等.而超声提取法具有工艺简单、提取率高等优点.本实验利用超声波发提取水葫芦中的黄酮，希望能为解决水葫芦污染提供理论依据.

本研究以采摘自宁德北岸水葫芦为原料，采用超声波醇提法提取水葫芦中黄酮，优化提取工艺，为水葫芦的进一步开发提供理论依据.

1 实验内容

1.1 仪器与材料

KQ5200DB型超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司），VIS-7220N型分光光度计（北京北分瑞利分析仪器公司），SHB-III循环水式真空泵（长城科工贸有限公司）, RE-52AA旋转蒸发仪（上海雅荣生化仪器设备有限公司）95%乙醇AR,无水乙醇AR，芦丁标准品.

1.2 样品液的制备

取新鲜水葫芦洗净，除去烂叶及其根部，于60℃烘箱中烘干，粉碎，置于干燥器中备用.取备用的干燥水葫芦粉末3.0g，加100mL 95%乙醇，在60℃下，以160W的超声波提取20min，抽滤，得滤液，再用60%乙醇定容至100mL，得样品液.

1.3 芦丁标准曲线的绘制［17］

精确称取0.01g芦丁，用60%的乙醇溶液定容至100mL，分别吸取0.00、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL于10.00mL容量瓶中，分别加入0.30mL 5%亚硝酸钠溶液、0.30 mL10%硝酸铝和4.00mL，4%氢氧化钠溶液用60%乙醇稀释至刻度，摇匀，静置12min，在最大波长处测其吸光度，建立回归方程.

1.4 单因素试验

本实验选择提取温度，提取时间，溶液pH，提取料液比为四个影响因素进行单因素试验，考察其对水葫芦中黄酮提取率的影响.

2 结果与分析

2.1 芦丁标准曲线的绘制

根据1.3实验步骤，可得在510nm波长下芦丁的标准曲线为：y=9.3413x+0.0027，r2=0.9991.其中：x为芦丁质量浓度，mg/mL；y为吸光度；r为相关性因数.该图线性良好，可以作为标定黄酮含量的标准曲线.

2.2 单因素试验

2.2.1 提取率计算公式

2.2.2 提取温度的选择

根据1.4.1步骤，可得提取率与温度的关系，结果如图1所示：

图1 提取率-提取温度

图2 提取率-提取时间曲线

从图1可以看出，当温度从20℃增大到40℃时，提取率随温度的增大而上升，温度达到40℃时，提取率达到最大，之后随着温度升高，提取率下降.这可能是这可能因为提取温度过高，提取液中的黄酮产生热解，结构被破坏导致部分产物降解，提取率不再增加反而下降［13］.因此选择提取温度为40℃.

2.2.3 提取时间的选择

由图2可知，超声时间在30min时，水葫芦总黄酮提取效果最好.当超声波作用时间超过30min，其提取率不再升高反而下降，这是因为黄酮在溶液中长时间受热可能使部分酚结构被破坏［12］.因此选择提取时间为30min.

2.2.4 溶液pH的选择

根据1.4步骤进行实验，可得提取率-pH曲线，如图3所示：

图3 提取率-提取液pH曲线

图4 提取率-料液比曲线

由图3可得，提取量在pH为9时最大.因此选择提取液pH为9.

2.2.5 料液比的选择

由图4可知，水葫芦总黄酮的提取率随着提取液体积的增大而逐渐增大，当料液比为1：40（g：mL）时，总黄酮的提取率最大，因此初步确定料液比1：40（g：mL）为最佳提取料液比.

2.3 正交试验

2.3.1 正交试验设计

在以上实验的基础上，选取提取溶液料液比、温度、提取时间及提取液pH为考察因素，采用正交表L9（34）进行正交实验，因素水平选取如表1所示：

表1 总黄酮提取的正交实验因素水平表

2.3.2 正交试验结果

按表1设计的4因素3水平的正交试验考察诸因素各水平的提取效果，结果列于表2.

从表2正交实验结果可以看出，各因素的显著性顺序为：温度（B）＞料液比（A）＞提取液pH（D）＞提取时间（C）,温度（B）对黄酮的提取率的影响最显著.可得最佳工艺为A2B3C2D1：提取温度为45℃、料液比为1：45（g：mL）、提取液pH为8、提取时间为35min，根据这个实验条件，重复可得总黄酮提取率为4.51%.结果证明正交试验确定的优化工艺条件是正确的.

3 结论

通过实验研究可得超声波提取水葫芦黄酮的最佳工艺是：提取温度为45℃、料液比为1：45、提取液pH为8、提取时间为35min，总黄酮的提取率为451%，从文献12可知，常规溶剂提取法提取总黄酮的提取率是2.5%，超声波提取法的黄酮提取率是其1.8倍.该结果表明：用超声波法提取水葫芦的工艺具有一定的可行性.

表2 黄酮提取效果的正交实验表

参考文献：

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中图分类号：Q253.1

文献标识码：A

文章编号：1673-260X（2016）05-0043-02

收稿日期：2016-02-22

基金项目：宁德师范学院服务宁德项目（2013F006）