正交实验法优化橙皮黄酮提取工艺

谢建开 周子轩 季泽涛 申奥 黄菊

摘   要：橙子皮是在橙子加工利用或新鲜食用时产生的皮渣，含有多种有效成分。其中，黄酮是常用的天然活性成分之一。采用索氏提取工艺，以乙醇为提取溶剂，提取橙子皮中的黄酮，用可见分光光度计测定提取物中黄酮的含量。通过L9（34）正交实验，探讨乙醇质量分数、提取温度、提取时间、料液比4个因素对橙子皮中黄酮提取效果的影响。结果表明，各因素对黄酮提取效果的影响大小依次为提取时间>乙醇质量分数>料液比>提取温度，最佳的提取工艺条件为乙醇质量分数80%、提取温度90 ℃、提取时间4.5 h、料液比1∶40，该条件下黄酮的提取量是5.826 mg/g。

关键词：橙子皮;黄酮;索氏提取;正交实验

橙子是一种芸香科柑橘，属常绿乔木，在我国多个省均有栽培。在橙子的加工利用或新鲜食用过程中，会产生大量皮渣，一般被随意丢弃。而现代研究表明，橙皮中含有大量天然活性成分，其中，黄酮是最重要的一种。黄酮是黄酮类化合物的总称，它是一类低分子质量天然植物成分，在植物中常以游离态或与糖结合成苷的形式存在[1]。其药理活性广泛，不仅有抗癌抗肿瘤、抗心脑血管疾病、抗病毒等作用，而且有降压、降血脂、抑制血小板聚集等功能，还是重要的功能食品添加剂、天然的抗氧化剂、天然色素、天然甜味剂等[2-4]。而黄酮类药物具有抗脑缺血作用、抗心肌缺血作用、抗心律失常作用、镇痛作用、保肝护肝作用、对消化性溃疡的保护作用等[5]。所以，人们对黄酮类化合物的研究与利用颇为重视，其在食品、医药、保健领域的应用具有广阔的前景。

目前，提取黄酮类化合物的方法很多，文献报道了有机溶剂浸泡法、酶解法、超声波辅助提取法、微波辅助萃取法等，而采用索氏提取法的较少。索氏提取的设备成本低，操作简便，能对萃取剂直接加热，且萃取剂在索氏提取器中是循环利用的，从而减少了能源浪费和操作时间。所以，本研究通过索氏提取法研究橙子皮中黄酮类化合物的最佳提取条件，采用正交实验找出提取黄酮类化合物的最佳条件组合。

1    实验部分

1.1  仪器与试剂

仪器：722可见分光光度计（上海悦丰仪器仪表有限公司）;鼓风干燥箱（DHG-9070A型，苏州江东精密仪器有限公司）;电子分析天平（上海方瑞仪器有限公司）;数显恒温水浴锅（HH-S2型）;索氏提取器。

试剂：橙皮粉（鲜橙皮烘干后粉碎而成）;无水乙醇、亚硝酸钠、硝酸铝、氢氧化钠（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）;芦丁标准品（Aladdin Industrial Corporation）。

1.2  实验方法

1.2.1  芦丁标准曲线绘制及提取液黄酮含量测定

精密称取干燥至恒重的芦丁标准品10 mg于小烧杯中，用无水乙醇溶解，将溶液转移至50 mL容量瓶中，用少量无水乙醇润洗烧杯和玻璃棒3次，转移至容量瓶中，定容至刻度线，摇匀配制成0.2 g/L的储备液。分别吸取0.00 mL、1.00 mL、2.00 mL、3.00 mL、4.00 mL和5.00 mL的储备液于6只50 mL容量瓶中，加入5%的亚硝酸钠溶液2 mL，摇匀，静置6 min，加入10%的硝酸铝溶液2 mL，摇匀，静置6 min，再加入4%的氢氧化钠试液10 mL，再用无水乙醇定容到50 mL，摇匀，静置10 min，用可见分光光度计以试剂空白为参比，在510 nm波长处测定吸光度，以质量分数C为横坐标，吸光度为纵坐标绘制标准曲线，得到回归方程为A=6.760 0C+0.050 2，线性回归系数为0.998 9。

将索氏提取后的橙皮提取液，按照同样方法加入显色剂，测定吸光度，并通过公式（1）计算得到黄酮提取率Y：

（1）

式中：A—提取液吸光度;V—索氏提取器中提取液体积，mL;m—橙皮粉质量，g。

1.2.2  单因素实验

准确称取橙皮粉3 g置于索氏提取器中，设置温度85 ℃、提取时间3 h、料液比1∶40，分别在50%、60%、70%、80%、90%的质量分数条件下，研究乙醇质量分数对橙皮中黄酮提取量的影响;以乙醇质量分数70%、提取時间3 h、料液比1∶40分别在80 ℃、85 ℃、90 ℃、95 ℃、100 ℃的条件下，探讨提取温度对黄酮提取量的影响;以乙醇质量分数70%、提取温度85 ℃、料液比1∶40分别在1 h、2 h、3 h、4 h、5 h的条件下，探索提取时间对橙皮中黄酮提取量的影响;以乙醇质量分数70%、提取温度85 ℃、提取时间3 h，分别在料液比为1∶25、1∶30、1∶35、1∶40、1∶45的条件下，探究料液比对橙皮中黄酮提取量的影响。

1.2.3  正交实验

选取乙醇质量分数、提取温度、提取时间、料液比为考察因素，进行4因素3水平正交实验，如表1所示。

2     结果与讨论

2.1  正交实验

以黄酮提取量为考察指标进行直观分析，正交实验结果如表2所示，极差分析表明各因素影响程度的大小关系为C>A>D>B，即提取时间对提取效果的影响最大，乙醇质量分数次之，料液比的影响较小，提取温度的影响最小。得到各因素的最佳水平为A2B2C3D2，即乙醇质量分数80%、提取温度90 ℃、提取时间4.5 h、料液比1∶40。

2.2  工艺验证实验

称取3 g血橙皮粉末3份，在最佳工艺条件下进行3次验证实验，并计算出黄酮的提取量，分别为5.817 mg/g、5.836 mg/g和5.824 mg/g，平均提取量为5.826 mg/g，相对标准偏差（Relative Standard Deviation，RSD）值为0.165%，表明该提取工艺可行。

3    結语

采用索氏提取和正交实验设计对橙皮粉中黄酮的提取工艺条件进行了研究，以提取液中黄酮含量为考察指标，考察乙醇质量分数、提取温度、提取时间及料液比对提取效果的影响，结果表明以乙醇为提取剂，对橙皮粉中黄酮进行提取的最佳工艺条件是：乙醇质量分数80%、提取温度90 ℃、提取时间4.5 h、料液比1∶40，黄酮提取量5.826 mg/g。

[参考文献]

[1]覃灵华，徐祥明.脐橙皮中黄酮提取工艺研究进展[J].赣南师范学院学报，2013（6）：78-80.

[2]高淑云，徐婷婷.响应面法优选大蒜中黄酮提取工艺研究[J].中国调味品，2013，38（3）：44-49.

[3]王福海.塔罗科血橙皮中黄酮类化合物的提取[J].广州化工，2013，41（12）：90-92.

[4]郭丽琼，苏   霞，蒋国林，等.柑橘类黄酮提取方法的研究进展[J].食品工业科技，2012，14（33）：412-417.

[5]曾建国，孙   晖，刘仲华.植物提取物标准化研究—方法与示范[M].北京：化学工业出版社，2011.

Optimization extraction of flavonoids from orange peel by orthogonal experiments

Xie Jiankai， Zhou Zixuan， Ji Zetao， Shen Ao， Huang Ju

（School of Chemistry & Chemical Engineering， Xuzhou University of Technology， Xuzhou 221111， China）

Abstract：Orange peel is the residue produced when oranges are processed for use or eaten freshly， which contains many useful components， and flavonoids is one of the main natural anti-oxidation composition. Soxhlet extraction was applied to extract flavonoids from orange peel using ethanol as extraction solvent， the flavonoids were determined by visible spectrophotometry. The effects of the ethanol concentration， extraction temperature， extraction time， solid-liquid ratio on the yield of flavonoids were investigated by L9（34）orthogonal test. The results show the four factors in the descending order are as follows：solid-liquid ratio， ethanol concentration， extraction time， extraction temperature. The optimum extraction conditions are as follows：ethanol concentration of 80%， extraction temperature of 80 ℃， extraction time of 4.5 h， solid-liquid ratio of 1∶40. Under these conditions， the extraction rate is 5.826 mg/g.

Key words：orange pee; flavonoids; soxhlet extraction; orthogonal experiment