超声波辅助优化柠檬皮总黄酮的提取工艺

宋旭鸽，曾 静，李永飞，周 洁，王斯文，付丽娜

(黄河科技学院 医学院，河南 郑州 450063)

柠檬属芸香科柑橘属植物，是药用价值极高的水果，富含维生素、糖类、黄酮类、微量元素等，对人体十分有益[1-2]。黄酮类化合物是柠檬皮中的主要生物活性物质，具有降血脂、抗氧化、抗炎、抗衰老、抗肿瘤等功效[3]。但在食用柠檬时，柠檬皮通常作为废渣被丢弃，如果对柠檬皮进行开发应用，不但可以增加柠檬的复合价值，还可以改善环境污染[4-5]。试验以柠檬皮为研究对象，利用超声波方法提取柠檬皮黄酮，设计单因素试验和正交试验，确定超声波辅助条件下柠檬皮总黄酮的最佳提取条件。

1 试验部分

1.1 仪器

FA1004型电子天平(上海良平仪器仪表有限公司)，数控超声波清洗器(常州欧达超声波设备有限公司)，粉碎机(山东精诚医药装备制造有限公司)，TU-1810紫外-可见分光光度计(北京普析通用仪器有限公司)，循环水式多用真空泵(巩义市予华仪器有限责任公司)，3号、5号药典筛(新乡市先恒机械设备有限公司)，旋转蒸发仪(上海亚荣仪器厂)。

1.2 材料与试剂

柠檬(产地：海南。将新鲜柠檬洗净，去皮，晾干，干燥，粉碎，过3号和5号药典筛，保存。)，芦丁标准品、NaNO2、Al(NO3)3(天津市科密欧化学试剂有限公司，AR)，NaOH、无水乙醇(洛阳市化学试剂厂，AR)。

1.3 试验步骤

1.3.1 芦丁标准曲线和柠檬皮总黄酮提取率的计算

芦丁标准曲线的试验方法和绘制方法参照参考文献[6]进行，结果显示线性关系良好。

柠檬皮中总黄酮提取率%=CnV/m；

其中，C为提取液的黄酮的质量浓度(mg/mL)；n 为稀释倍数；V为最初稀释的体积(mL)；m 为取用的柠檬皮粉末质量(mg)。

1.3.2 黄酮类化合物的测定方法

精密称取1.0000 g制备好的柠檬皮粉末，设置料液比(1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1∶60 g/mL)用(35%、45%、55%、65%、75%)乙醇溶解，定容，于温度(30、40、50、60、70℃)条件下超声处理(10、20、30、40、50 min)，冷却，抽滤，滤液定容至50 mL，再次移取10 mL上述溶液于50 mL容量瓶，加1 mL 5%NaNO2溶液、1 mL 10%Al(NO3)3溶液，摇匀，加入10 mL 4%NaOH溶液，定容，静置15 min，于510 nm波长处测吸光度A[7]。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 料液比的影响

固定温度50℃、超声时间30 min、乙醇浓度75%，研究料液比1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1∶60(g/mL)对柠檬皮中黄酮的提取率的影响，该试验平行操作3次，结果如图1所示。

图1 料液比对柠檬皮黄酮提取率的影响

由图1得出，随着料液比的增加，黄酮提取率不断增高而后降低。可能是因为溶剂量过少时，黄酮提取不够充分，但溶剂量过多时，其他杂质同时溶出，导致提取率降低[8]，因此将最佳料液比确定为1∶50。

2.1.2 超声温度的影响

固定料液比1∶50、超声时间30 min、乙醇浓度75%，研究超声温度30、40、50、60、70℃对柠檬皮中黄酮的提取率的影响，该试验平行操作3次，结果如图2。

图2 超声温度对柠檬皮黄酮提取率的影响

从图2可知，温度由30～40℃时，黄酮提取率猛然增加，在50℃时提取率达到最高，之后出现下降的趋势，这可能是温度过高时破坏了浸出的黄酮结构，因此将50℃作为提取的最佳温度[9]。

2.1.3 乙醇浓度的影响

固定料液比1∶6、超声温度50℃、超声时间30 min，研究乙醇浓度35%、45%、55%、65%、75%对柠檬皮中黄酮的提取率的影响，该试验平行操作3次，结果如图3。

从图3可以看出，随着乙醇浓度的增加黄酮提取率现增加后下降，在乙醇浓度为55%时提取率达到最大，所以乙醇浓度为55%时为选择的最佳条件。

图3 乙醇浓度对柠檬皮总黄酮提取率的影响

2.1.4 超声时间的影响

固定料液比1∶50，超声温度50℃，乙醇浓度55%，研究超声时间10、20、30、40、50 min对柠檬皮中黄酮的提取率的影响，该试验平行操作3次，结果如图5。

从图4看出，超声时间从10 min到30 min柠檬皮黄酮的提取率逐渐增加并达到最高，30 min之后提取率明显下降，因此选择30 min为最佳超声时间。

图4 超声时间对柠檬皮总黄酮提取率的影响

2.2 正交试验

由表1可知，影响总黄酮提取率的各因素主次关系为：B>D>A>C，其中超声温度对总黄酮提取率的影响最大，最优工艺参数是A3B1C2D3。因此超声波辅助提取柠檬皮黄酮的最优工艺条件为：料液比1∶55、温度40℃、乙醇浓度55%、超声时间40 min。

表1 正交试验结果表

2.3 验证试验

为了验证正交试验得出的结果，在最佳提取工艺条件(料液比1∶55、温度40℃、乙醇浓度55%、超声时间40 min)下进行3次平行试验，平均提取率为14.02%，RSD=1.483%，结果(表2)显示离散程度小、结果具有使用价值。

表2 验证试验结果

3 结论

本研究由单因素试验和四因素三水平的正交试验的数据分析最终得到柠檬皮总黄酮的最佳提取工艺，结果显示超声波辅助提取柠檬皮总黄酮的最佳条件为：料液比1∶55、超声温度40℃、乙醇浓度55%、超声时间40 min，此时总黄酮提取率最高，为14.02%。该项研究为柠檬皮总黄酮的深入开发利用提供了实验依据。