超声波辅助浸提荷叶黄酮的工艺优化

 禹淞文，赵大兴，张平喜，陈志军，文奕峰，薛 鑫 

（常德农林科学研究院，湖南 常德 415000）

超声波辅助浸提荷叶黄酮的工艺优化

禹淞文，赵大兴，张平喜，陈志军，文奕峰，薛 鑫

（常德农林科学研究院，湖南 常德 415000）

为了优化超声波辅助浸提荷叶黄酮的条件，提高荷叶黄酮的提取率，采用单因素试验的方法，考察超声波功率、超声时间、料液比对提取率的影响，并应用正交试验确定最优工艺参数。结果表明：荷叶黄酮超声辅助浸提的最佳工艺为超声功率150 W、超声时间18 min、料液比1︰150（g/mL）。在最优工艺条件下，荷叶黄酮的平均提取率可达到2.747%。

荷叶；黄酮；超声波；浸提；工艺优化

荷叶为睡莲科水生植物，在2002年3月中国卫生部卫法监发[2002]第51号文件中，荷叶被列入“药食同源”的名单中[1]。传统医学认为荷叶性苦性平，具有清暑利湿、升发清阳、清心去热的功效[2]。现代医学研究表明，荷叶黄酮具有降脂减肥、抗自由基、抗氧化、抑菌、抗病毒等作用[3-4]。还有研究表明，荷叶含有以槲皮素为主要成分的黄酮类物质，且含量丰富[5-7]；荷叶中黄酮类物质主要以甙类的形式存在，其中主要是糖甙形式，易溶于热水[8]。

常德市紧邻洞庭湖，拥有丰富的水资源，种荷历史十分悠久，各县区均有广泛种植。但调查发现，常德市种荷主要以采摘新鲜莲子、收获莲藕为目的，荷叶除少量被农户晒干做茶外，普遍被弃置，极少有地方把荷叶资源利用起来，导致大面积的荷叶资源浪费。导致这种状况的主要原因是缺乏对荷叶高附加值加工品及深加工产品的研究与开发，加上市场对荷叶的需求量低，因此制约了常德乃至全国荷叶产业的发展。

目前，随着健康消费意识的提高，主流消费群体从碳酸饮料过渡到茶饮料后又过渡到包装水和健康饮料。试验以干荷叶为原料，以荷叶黄酮为指标优化超声浸提条件，以期为荷叶饮品的开发提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

供试干荷叶购自微山县翡澜经贸有限公司；芦丁标准品购自合肥博美生物科技有限公司；N4紫外可见光分光光度计购自上海仪电分析；KQ-300DB型数控超声波清洗器购自昆山市超声仪器有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 原料预处理 去除原料中霉变或虫蛀的次品，用清水清洗，除去泥沙或其他杂物，放于恒温干燥箱内烘干，将原料切成约3 cm×3 cm大小的方块，备用。

1.2.2 标准曲线的制备 准确吸取0.2 g/L的芦丁标准溶液4 mL于25 mL容量瓶中，加水少许，再加质量分数为5%的亚硝酸钠0.7 mL摇匀，5 min后再加0.3 mol/L的三氯化铝0.7 mL摇匀，5 min后再加入1 mol/L氢氧化钠4 mL，加水至刻度，在450～700 nm区间扫描，确定最大吸收波长为510 nm。移取不同体积的标准溶液在510 nm测定吸光度，所得结果绘制标准曲线[9]，得回归方程y=10.588x+0.760 9，R2=0.994 9。

1.2.3 荷叶中黄酮类化合物含量测定 将样品以12 000 r/min，离心5 min后取上清液，准确移取5.0 mL于25 mL容量瓶内，配制同1.2.2。摇匀并测吸光度，根据标准曲线计算出含量。公式如下：

式中：Y为荷叶黄酮提取率（%）；X为吸光度；V为样品提取定容体积（mL）；M为样品质量（g）。

1.2.4 单因素试验 称取2 g荷叶，在浸提温度50℃条件下，对超声功率（120、150、180、210 W）、浸提时间（10、15、20、25 min）和料液比（1︰50、1︰75、1︰100、1︰125、1︰150；质量体积比g/mL，下同）进行单因素试验。单因素试验过程中其他设定条件分别为：料液比1︰100，浸提时间20 min，超声功率120 W，按1.2.3的方法测量吸光度并计算出荷叶黄酮提取率。

1.2.5 正交优化试验 在单因素试验的基础上，综合考虑各因素及其交互作用对荷叶黄酮类化合物提取率的影响，以荷叶黄酮提取率为评价指标，以超声功率、浸提时间、料液比为影响因子，采用3因素3水平正交试验设计确定最佳工艺条件，各因素水平见表1。

表1 超声辅助提取正交试验设计因素水平

1.2.6 试验验证 进一步考察最优工艺的合理性和稳定性，在最优工艺条件下，重复3次试验，测定荷叶黄酮的提取率。

2 结果与分析

2.1 超声波辅助浸提工艺单因素试验结果

2.1.1 超声波功率 由图1可以看出，当超声功率从125 W增加至150 W，荷叶黄酮提取率呈上升趋势，主要原因可能是随着超声功率的增大，空化作用逐渐增强，黄酮从荷叶细胞中溶出加快，故提取率上升；当超声功率大于150 W时，黄酮的提取率开始缓慢下降，原因可能是超声波的强度太大破坏了部分黄酮的分子结构。由此判断，超声波功率以150 W左右较适合荷叶黄酮的提取，故选择120、150、180 W这3个水平进行正交试验。

图1 超声功率对荷叶黄酮提取率的影响

2.1.2 超声时间 由图2可知，当超声时间从10 min延长至15 min时，黄酮提取率呈快速上升趋势；当超声时间超过15 min时，黄酮提取率逐渐下降，原因可能是超声波作用前期，荷叶细胞遭到破坏，黄酮类物质迅速溶出，当荷叶细胞破坏到一定程度，会溶出过多的杂质，增加了黄酮提取的难度，从而导致提取率下降。由此判断，荷叶黄酮提取的最适超声时间为15 min，故选择12、15、18 min这3个水平进行正交试验。

图2 超声时间对荷叶黄酮提取率的影响

2.1.3 料液比 从图3可以看出，随着料液比的增加，荷叶黄酮提取率增加，当达到1︰125后，提取率趋于平缓，原因可能是料液比的增大加大了荷叶黄酮的溶出动力，同时有大量的杂质溶出，影响了黄酮的溶出。故选择料液比为1︰100、1︰125、1︰150这3个水平进行正交试验。

图3 料液比对荷叶黄酮提取率的影响

2.2 超声辅助浸提工艺优化的正交试验结果

由表2的极差分析可知，各因素对荷叶黄酮提取率的影响从大到小排列依次为B（超声时间）＞A（超声功率）＞C（料液比）。这与表3的方差分析结果一致，因素B（超声时间）对荷叶黄酮提取具有极显著影响，因素A（超声功率）对荷叶黄酮提取具有显著影响，而因素C（料液比）对荷叶黄酮提取的影响不显著。从表2中还可以看出，荷叶黄酮超声辅助浸提的最佳工艺为A2B3C2，即超声功率150 W、超声时间18 min、料液比1︰125。因为因素C对荷叶黄酮提取的影响不显著，考虑到产品的成本，故选用更大的料液比以提高产品的产量。最终决定将试验最佳方案确定为：A2B3C3。即超声功率150 W，超声时间18 min，料液比1︰150（g/mL）。在此条件下进行3次重复试验，得出荷叶黄酮的提取率分别为2.74%、2.75%、2.75%，均值为2.747%，具有较好的重复性。

表2 超声波辅助浸提工艺优化的正交试验结果

3 结 论

试验结果表明，各因素对荷叶黄酮提取率的影响从大到小排列依次为超声时间＞超声功率＞料液比；其中，超声时间对荷叶黄酮提取具有极显著影响，超声功率对荷叶黄酮提取具有显著影响，而料液比对荷叶黄酮提取的影响不显著；荷叶黄酮超声辅助浸提的最佳工艺为超声功率150 W、超声时间18 min、料液比1︰150（g/mL）。在最优工艺条件下，荷叶黄酮的平均提取率可达到2.747%。

表3 超声波辅助浸提方差分析

[1] 范继善，韩锡光. 食用食品添加剂[M]. 天津：科技学术出版社，2003.

[2] 国家药典委员会. 中华人民共和国药典（一部）[M]. 北京：化学工业出版社，2010.

[3] 刘淑萍，樊淑彦，侯海妮，等. 荷叶化学成分及药理作用研究进展[J].河北医科大学学报，2004，25（4）：254-256.

[4] 刑峰丽，封小强，刘伟花，等. 荷叶的药理作用研究概述[J]. 环球中医药，2016，9（1）：115-118.

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[8] 杨冀艳，胡 磊，许 杨. 荷叶黄酮类化合物的研究进展[J]. 食品科学，2007，28（8）：554-558.

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Ultrasonic Assisted Digestion of Flavanoid from Lotus Leaf

YU Song-wen，ZHAO Da-xing，ZHANG Ping-xi，CHEN Zhi-jun，WEN Yi-feng，XUE Xin
（Changde Agriculture & Forestry Scientific Research Academy, Changde 415000, PRC）

In order to optimize the ultrasonic assisted digestion of flavanoid from lotus leaf, the effects of inspect the ultrasonic power,ultrasonic time and liquid to solid ratio on the flavanoid extraction rate were studied by using single factor experiment, and the optimal process was determined by ultrasonic assisted digestion. Then the optimal process parameters were determined by orthogonal test. The results showed that the optimum technology conditions were ultrasonic power 150 W, ultrasonic time 18 min and liquid to solid ratio 1:150(g/mL). Under the optimal process conditions, the average extraction rate of the flavonoids in the lotus leaf reached 2.747%.

lotus leaf; flavanoid; ultrasonic; digestion; process optimization

TS201.4

A

1006-060X（2017）11-0073-03

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.011.020

2017-09-08

禹淞文（1989-），男，湖南津市人，主要从事农产品加工研究。

（责任编辑：成 平）