木棉不同部位总黄酮的减压内部沸腾提取及抗氧化性研究

翁艳英+张贞发+曾振芳+苏秀芳+钟燕凤

摘要：为优化木棉花和木棉树皮总黄酮的减压内部沸腾提取工艺，提高总黄酮提取率，采用单因素试验的方法，考察解吸剂浓度、解吸时间、提取剂浓度、提取时间、提取温度及提取剂用量等6个因素对提取效果的影响，结果表明：木棉花用20%乙醇2.5 mL/g解吸15 min，30%乙醇120 mL/g在50 ℃和0.035 MPa下提取6 min，提取2次，提取率达到1.81%；木棉树皮用40%乙醇2.5 mL/g解吸25 min，30%乙醇50 mL/g在50 ℃和0.035 MPa下提取2次，每次5 min，提取率达到17.70%，而且木棉树皮总黄酮提取率是木棉花总黄酮的9.78倍。与传统醇回流提取相比，木棉花和树皮的总黄酮提取率分别提高了0.06、1.00百分点，但提取时间分别缩短了78、60 min，提取温度降低了34.7 ℃。减压内部沸腾提取的木棉树皮总黄酮抗氧化性研究表明，木棉树皮总黄酮对超氧阴离子、亚硝基的清除能力较强，清除率最高达到76.82%、78.33%。减压内部沸腾法快速高效，用于木棉不同部位总黄酮的提取效果良好，木棉树皮总黄酮具有较强的抗氧化活性。

关键词：木棉花；木棉树皮；减压内部沸腾提取；总黄酮；抗氧化性

中图分类号： R284.2 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2016）09-0293-04

木棉分布于我国广东、广西、云南等省区，系一种常规的药用植物，其叶、树皮、花等均可入药，含有多种药效成分，特别富含黄酮类化合物[1]。研究表明，黄酮类化合物具有很多药效作用，特别是抗氧化性，将是一类良好的天然抗氧化剂[2-5]。目前，对木棉的研究集中在化学成分[6-7]和提取方法方面，而提取木棉成分的方法主要包括回流提取[8]和超声波提取[9]等，提取时间长，而且对提取液中黄酮类成分的抗氧化性研究很少。近年来，减压内部沸腾法已经成功应用到多种药用植物黄酮成分的提取研究[10-13]，并取得了较好的提取效果，该法主要是在乙醇溶液对物料进行解吸后减压低温快速提取，发生的内部沸腾强化了提取过程[14]。本研究以木棉为原料，对木棉花和木棉树皮总黄酮进行减压内部沸腾提取研究；对木棉皮减压内部沸腾提取液进行抗氧化性测定试验。减压内部沸腾法短时间的低温提取，可更好保留植物有效成分的原有生物活性，提高植物资源的开发利用价值，将为木棉及其他药用植物的后续开发提供良好的理论依据，为天然抗氧化剂的开发打下基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

木棉花和木棉树皮，采自广西崇左市周边；芸香苷，购自上海金穗生物科技有限公司；1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH），购自美国Sigma公司；邻二氮菲、硫酸亚铁、对氨基苯磺酸，购自天津市光复科技发展有限公司；邻苯三酚、双氧水，购自成都市科龙化工试剂厂；盐酸萘乙二胺、三羟甲基氨基甲烷，购自上海润捷化学试剂有限公司；维生素C，购自国药集团，分析纯。超级恒温水浴锅，南京南大万和科技有限公司；旋转蒸发器，上海亚荣生化仪器厂；可见分光光度计，上海舜宇恒平科学仪器有限公司；数显恒温水浴锅，金坛市医疗仪器厂；电子天平，梅特勒托利多仪器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 减压内部沸腾提取

1.2.1.1 木棉花总黄酮的减压内部沸腾提取

称取1.00 g木棉花粉末，用2.5 mL一定浓度的乙醇溶液均匀解吸一段时间，使乙醇溶液充分渗透木棉花粉末，加入一定体积一定温度某浓度的乙醇溶液，迅速减压至内部沸腾（物料表面产生小气泡）[15]，提取若干分钟，抽滤，滤渣重复提取1次，合并滤液，取5 mL滤液显色测定总黄酮含量，计算木棉花总黄酮提取率。

1.2.1.2 木棉树皮总黄酮的减压内部沸腾提取

称取2.00 g 木棉树皮粉末，用5 mL一定浓度的乙醇溶液均匀解吸若干分钟，参照“1.2.1.1”节步骤提取，取5 mL滤液显色测定总黄酮含量，计算木棉树皮总黄酮算提取率。

1.2.2 总黄酮测定方法 参照文献[13] 的亚硝酸钠-硝酸铝显色法测定总黄酮含量，绘制芸香苷标准曲线为D=10.062C + 0.010 7，其中r2=0.999 3，线性范围在4～62.4 μg/mL，并计算木棉总黄酮提取率。提取率=C×V×K103×m×100%，式中：m为称取的木棉皮粉末的质量，g；C为提取液的浓度，mg/mL；V为提取液的总体积，mL；K为提取液稀释的倍数。

1.2.3 单因素试验

1.2.3.1 木棉花总黄酮的单因素试验 根据“1.2.1.1”节提取木棉花总黄酮，提取条件分别固定。固定条件为1.00 g木棉花粉末，解吸时间为20 min，提取温度为50 ℃，100 mL 30%乙醇提取5 min，提取2次，考察不同解吸剂乙醇浓度（10%、20%、30%、40%、50%、60%）对总黄酮提取率的影响；固定条件为1.00 g木棉花粉末，解吸剂浓度为20%，提取温度为50 ℃，100 mL 30%乙醇提取5 min，提取2次，考察不同解吸时间（5、10、15、20、25、30 min）对总黄酮提取率的影响；固定条件为1.00 g木棉花粉末，解吸剂浓度为20%，解吸15 min，提取温度为50 ℃，100 mL 30%乙醇提取2次，考察不同提取时间（2、4、6、8、10 min）对总黄酮提取率的影响；固定条件为1.00 g木棉花粉末，20%乙醇解吸15 min，提取温度为50 ℃，100 mL乙醇提取6 min，提取2次，考察不同乙醇浓度（20%、30%、40%、50%、60%）对总黄酮提取率的影响；固定条件为1.00 g木棉花粉末，20%乙醇解吸15 min，100 mL 30%乙醇提取6 min，提取2次，考察不同温度（30、40、50、60、70 ℃）对总黄酮提取率的影响；固定条件为1.00 g木棉花粉末，20%乙醇解吸15 min，提取温度为50 ℃，30%乙醇提取6 min，提取2次，考察不同提取剂用量（40、60、80、100、120、140 mL）对总黄酮提取率的影响。

1.2.3.2 木棉树皮总黄酮的单因素试验

根据“1.2.1.2”节提取木棉树皮总黄酮，提取条件分别固定。固定条件为2.00 g木棉树皮粉末，解吸时间为20 min，提取温度为50 ℃，100 mL 30%乙醇提取5 min，提取2次，考察不同解吸剂乙醇浓度（20%、30%、40%、50%、60%）对总黄酮提取率的影响；固定条件为2.00 g木棉树皮粉末，解吸剂浓度为40%，提取温度为50 ℃，100 mL 30%乙醇提取5 min，提取2次，考察不同解吸时间（5、10、15、20、25、30 min）对总黄酮提取率的影响；固定条件为2.00 g木棉树皮粉末，40%乙醇解吸25 min，提取温度为50 ℃，100 mL 30%乙醇提取2次，考察不同提取时间（3、5、7、9、11 min）对总黄酮提取率的影响；固定条件为2.00 g木棉树皮粉末，40%乙醇解吸25 min，提取温度为50 ℃，100 mL提取剂提取5 min，提取2次，考察不同提取剂浓度（20%、30%、40%、50%、60%）对总黄酮提取率的影响；固定条件为2.00 g木棉树皮粉末，40%乙醇解吸25 min，100 mL 30%乙醇提取5 min，提取2次，考察不同温度（30、40、50、60、70 ℃）对总黄酮提取率的影响；固定条件为2.00 g木棉树皮粉末，40%乙醇解吸25 min，提取温度为50 ℃，30%乙醇提取5 min，提取2次，考察不同提取剂用量（40、60、80、100、120、140 mL）对总黄酮提取率的影响。

1.2.4 传统醇提

按照减压内部沸腾提取木棉花、木棉树皮总黄酮的最佳条件回流提取1 h后抽滤，滤渣重复回流提取1 h，合并2次滤液，显色法测定总黄酮的含量，计算总黄酮提取率，并保留木棉树皮总黄酮的提取液进行抗氧化性测定。

1.2.5 木棉树皮总黄酮的抗氧化性测定[16]

1.2.5.1 DPPH自由基清除率的测定

配制不同浓度的木棉树皮总黄酮样品溶液，取样品溶液2.00 mL，加入2.00 mL 0.3 mmol/L的DPPH溶液作为待测组；无水乙醇取代DPPH 溶液作为对照组；同体积 DPPH溶液加无水乙醇作为空白组，摇匀后避光静置30 min，分别在517 nm处测定，吸光度分别记为D测、D对、D空。维生素C作阳性对照，清除率计算公式：

DPPH自由基清除率=1-（D测-D空）D对×100%。

1.2.5.2 超氧阴离子清除率的测定

配制不同浓度的木棉树皮总黄酮样品溶液，在10 mL比色管中加入5.00 mL的Tris-HCl缓冲溶液，加1.00 mL样品液，25 ℃恒温水浴10 min，再加入同温的邻苯三酚0.20 mL，蒸馏水定容，迅速摇匀后立即在420 nm处每隔30 s测1次吸光度，测定4 min。等体积10 mmol/L HCl取代邻苯三酚作为空白组，等体积蒸馏水取代样品液作为对照组。维生素C作阳性对照，清除率计算公式：

O-2· 清除率=V对-V样V对×100%。

式中：V样为样品组在420 nm 处吸光度变化曲线的斜率；V对为对照组在420 nm 处吸光度变化曲线的斜率。

1.2.5.3 羟基自由基清除率的测定

配制不同浓度的木棉树皮总黄酮样品溶液，取1.00 mL样品溶液加入1.00 mL7.5 mmol/L 邻二氮菲溶液，再加5.00 mL 50 mmol/L PBS磷酸缓冲液、0.50 mL 7.5 mmol/L FeSO4溶液及1.00 mL 0.1% H2O2，蒸馏水定容，摇匀后37 ℃恒温水浴60 min，510 nm处测定吸光度，记为D样。蒸馏水代替样品液作为对照组，吸光度记为D对；蒸馏水代替样品液和H2O2作为空白组，吸光度记为D空。维生素C作阳性对照，清除率计算公式：

·OH清除率=D样-D对D空-D对×100%。

1.2.5.4 亚硝基清除率的测定

（1）NaNO2标准曲线的绘制：准确配制10 μg/mL NaNO2水溶液，分别取0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00 mL于50 mL容量瓶，加入30 mL蒸馏水，再加2.00 mL 4 g/L对氨基苯磺酸溶液，摇匀后静置5 min，再加入1.00 mL 2 g/L盐酸萘乙二胺溶液，蒸馏水定容，摇匀，静置15 min，540 nm处测定吸光度。以NaNO2浓度为横坐标，吸光度为纵坐标绘制标准曲线，曲线方程为：D=0.744C+0.070 8（r2=0.999 4）。

（2）亚硝基清除率测定：配制不同浓度的木棉树皮总黄酮样品溶液，在10 mL比色管中加入1.00 mL样品液和2.00 mL亚硝酸钠溶液，柠檬酸缓冲液补充至5.00 mL，37 ℃恒水浴60 min，取出后在540 nm处测定吸光度，根据NaNO2标准曲线计算NaNO2浓度，记为C样；蒸馏水代替样品液作为标准组，NaNO2浓度记为C标。维生素C作阳性对照，清除率计算公式：

亚硝基（NO2-）清除率= C标-C样C标×100%。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 解吸剂浓度对总黄酮提取率的影响

由图1可知，随着解吸剂浓度的增加，木棉花和木棉树皮总黄酮提取率都呈先增后减的趋势，在20%处木棉花总黄酮提取率达到最大值，在40%处木棉树皮总黄酮提取率达到最大值，继续增加乙醇浓度，可能会影响到乙醇与植物细胞的相溶性，导致木棉中黄酮成分溶解不够充分。

2.1.2 解吸时间对总黄酮提取率的影响 由图2可知，随着解吸时间的增加，木棉花总黄酮提取率呈先增后减的趋势，解吸15 min时提取率达到最大值，当乙醇溶液已经充分渗透到物料内部，再继续增加解吸时间，会增加其他成分的溶出，造成提取率下降；当解吸25 min时木棉树皮总黄酮提取率达到最大值，已经达到饱和，已经没有必要增加解吸时间。

2.1.3 提取时间对总黄酮提取率的影响

由图3可看出，木棉花和木棉树皮的总黄酮分别在6 min时、5 min时已经提取完全，主要是因为内部沸腾提取传质过程属于对流扩散过程，提取速度是普通分子扩散的100倍[17]。继续增加提取时间，会增加其他成分的溶出率。

2.1.4 提取剂浓度对总黄酮提取率的影响

由图4可看出，木棉花和木棉树皮总黄酮提取率在提取剂浓度为30%时达到最大值，随后一直下降。继续增加提取剂浓度，虽然增加了浓度差，但是周边浓度高的乙醇包围着物料，产生一定作用力，反而使得总黄酮溶出率减小。

2.1.5 提取温度对总黄酮提取率的影响

由图5可知，50 ℃ 是最佳提取温度。温度太低，木棉内部乙醇发生内部沸腾不够充分；温度过高，导致木棉内部的乙醇发生内部沸腾太强，使得内部乙醇扩散速度太快，导致总黄酮溶出量减少。

2.16 提取剂用量对总黄酮提取率的影响

由图6可知，随着提取剂乙醇用量的增加，总黄酮提取率呈先增加后减小的趋势，120 mL乙醇是提取木棉花总黄酮的最佳用量，100 mL乙醇是提取木棉树皮总黄酮的最佳用量。提取剂用量太少，总黄酮提取不充分，提取剂用量太多，稀释了物料内部的乙醇，导致提取率下降。

综上可知，减压内部沸腾单因素试验确定木棉花总黄酮的最佳提取条件为：1.00 g木棉花物料，20%乙醇解吸15 min，120 mL 30%乙醇在50 ℃、0.035 MPa下提取6 min，提取2次；木棉树皮总黄酮的最佳提取条件为：2.00 g木棉树皮物料，40%乙醇解吸25 min，100 mL 30%乙醇在50 ℃、0.035 MPa条件下提取2次，每次5 min。

2.2 减压内部沸腾法与传统醇提法的比较结果

按照减压内部沸腾法最佳提取工艺和“1.2.4”节传统醇回流提取木棉花、木棉树皮总黄酮，比较结果如表1所示。

从表1可看出，传统醇回流提取木棉花总黄酮和木棉树皮总黄酮的提取率均稍低于减压内部沸腾法，但由于减压内部沸腾法的提取温度低，提取时间短，在减压条件下可以更好地保护总黄酮的生理活性。由此可见，应用减压内部沸腾法提取木棉总黄酮是可行有效的，并且木棉树皮中总黄酮提取率是木棉花的9.78倍。

2.3 木棉树皮总黄酮抗氧化性测定结果

2.3.1 DPPH自由基清除率的测定结果

由图7可知，在给定的浓度范围，随着木棉树皮总黄酮提取液及维生素C浓度的增大，两者对DPPH自由基的清除能力都在增加，当浓度达到0.2 mg/mL时清除率基本不变，但木棉树皮总黄酮清除DPPH 自由基的能力不如维生素C。

2.3.2 超氧阴离子清除率的测定结果

由图8可知，在测定的浓度范围内，随着浓度的增大，木棉树皮总黄酮和维生素C对超氧阴离子的清除率均增大，而且木棉树皮总黄酮与维生素C对超氧阴离子的清除率相当，最大达到76.82%，说明木棉树皮总黄酮对超氧阴离子有较强的清除能力。

2.3.3 羟基自由基清除率的测定

由图9可知，木棉树皮总黄酮清除羟基自由基的能力随着浓度的增大呈先增后减的趋势。在低浓度0.4～0.7 mg/mL范围内，两者对羟基自由基的清除率基本一致，清除率达到40.43%；当浓度达到0.8 mg/mL 时，木棉树皮总黄酮清除羟自由基的能力明显低于维生素C。

2.3.4 亚硝基清除率的测定

由图10可知，在测定的浓度范围，木棉树皮总黄酮与维生素C对亚硝基的清除率随着浓度的增大而增加。在0.1～1.0 mg/mL低浓度范围内，总黄酮清除亚硝基的能力高于维生素C，当浓度达到1.2 mg/mL时，对照品维生素C清除亚硝基的能力明显高于总黄酮。整体来说，木棉树皮总黄酮对亚硝基具有较强的清除能力，清除率最大达到78.33%。

3 结论

采用单因素试验对木棉不同部位（花和树皮）总黄酮的减压内部沸腾提取工艺进行优化，得到最佳提取条件为：1.00 g 木棉花，20%乙醇解吸15 min，120 mL 30%乙醇在50 ℃、0.035 MPa 下提取6 min，提取2次；2.00 g木棉树皮，40%乙醇解吸25 min，100 mL 30%乙醇在50 ℃、0.035 MPa下提取2次，每次5 min。在此条件下，木棉花总黄酮提取率为1.81%，木棉树皮总黄酮提取率为17.70%。与传统醇提比较，该法提取温度低，提取时间短，总黄酮提取率高。抗氧化活性试验表明，减压内部沸腾法提取的木棉树皮总黄酮对DPPH自由基、超氧阴离子、羟基自由基和亚硝基具有一定的清除作用，其中对超氧阴离子和亚硝基的清除作用明显，说明木棉树皮总黄酮具有较好的抗氧化活性。

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