微波辅助提取薄荷黄酮的工艺研究*

张仕青，都宏霞，严忠杰，蒋梦宇，刘高荣

(1.南京科技职业学院，江苏 南京 210048；2.南京工业大学，江苏 南京 211816)

薄荷为唇形科植物，在《唐本草》中很早就有记载，属多年生草本作物植物，分布广泛，现在我国多数地区有栽培[1]。薄荷药食同源，同时还应用于医疗、化妆品、香料、烟草工业、药品及保健品等领域中[2-3]，深受人们喜爱。

黄酮类化合物是自然界中重要的天然有机化合物，结构类型复杂且数量种类繁多[4-5]。作为薄荷提取物之一[6]，薄荷黄酮具有抗氧化、抗癌、抗衰老、抗肿瘤的功效[7]。报道的提取方法有有机溶剂法、超声辅助提取法、 超临界CO2萃取法等。张秋燕等以乙醇为溶剂，得到最佳提取工艺为乙醇体积分数95%、固液比 1 g∶15 mL、提取时间 1 h、提取温度 80 ℃[8]；李静等采用超声波辅助工艺提取薄荷黄酮，得到最佳提取工艺为料液比 1 g∶50 mL、乙醇体积分数60%、超声时间 5 min、超声功率 200 W，此时薄荷黄酮得率为2.17%[9]；华燕青等确定夹带剂用量 6 mL/g、萃取压力 25 MPa、萃取温度 55 ℃、萃取时间 90 min 为超临界CO2萃取薄荷黄酮的最佳工艺[10]；陆海峰等发现薄荷中黄酮对羟自由基有着很好的清除作用[11]；梁呈元等对薄荷化学成分及药理功能展开研究，发现薄荷中主要含挥发性油、黄酮类、有机酸、氨基酸，同时对人体中枢神经系统、生殖系统、消化系统、呼吸系统、平滑肌以及抗炎镇痛、抗病原体方面具有一定作用[2]。现阶段对薄荷活性成分的研究不均衡，应进一步展开对其他成分的探究，从而让薄荷得到最大化的应用，挖掘其潜在价值，促进经济发展[12]。

本文以薄荷为原料，通过微波辅助进行提取，研究不同因素对薄荷黄酮提取量的影响，为薄荷资源的综合利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

薄荷购自北京同仁堂；芦丁(黄酮标准)样品(国药集团化学试剂有限公司)；其它试剂为分析纯。

ME204E/02星电子天平(梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司)；7600型紫外分光光度计(上海菁华科技仪器制造有限公司)。

1.2 实验方法

1.2.1 总黄酮标准曲线的建立

以芦丁作为标准对照品，用来测量其在紫外分光光度计的吸光度，建立芦丁标准曲线。

1)芦丁标准试剂的配制

称取芦丁药品，精确到 0.0100 g，将其置于烧杯中，溶解后缓慢转移至 100 mL 容量瓶中，定容，即可得到质量浓度为 100 μg/mL 的芦丁标准溶液。

2)芦丁标准曲线的建立

采用了紫外分光光度法。准确吸取标准溶液0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL，分别加入6个 25 mL 的比色管中，并在每个比色管中分别加入 5 mL 醋酸钾、3 mL AlCl3和 3 mL 乙醇，在对照组中加入乙醇 5 mL，然后摇晃均匀。在室温的条件下反应 40 min，测定 415 nm 波长处吸光值。每相同质量浓度做3个平行实验，取平均值并绘制标准曲线。

3)薄荷黄酮的提取得率

提取得率/(mg/g)=ρVD/m

式中：ρ为试样的测定质量浓度，mg/mL；V为滤液体积，mL；D为稀释倍数；m为试样质量，g。

1.2.2 薄荷的预处理

先将新鲜的薄荷用纯水洗净，晾干，粉碎，装袋备用。

1.2.3 薄荷黄酮提取的单因素实验[13-15]

按料液比1∶5、1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30(g/mL)，微波时间20、30、40、50、60、80、120 s，微波功率80、240、400、640、800 W，乙醇体积分数40%、50%、60%、70%、80%，研究4种因素对薄荷黄酮提取量的影响。

1.2.4 数据处理

使用Origin Pro 2018 进行数据处理。

2 结果分析

2.1 芦丁标准曲线

按照1.2.1节方法进行实验，回归方程：Y=0.06232X-0.33996，相关系数R2=0.99981(Y为吸光度值，X为总黄酮的质量浓度，mg/mL)。

2.2 单因素试验

2.2.1 料液比对黄酮提取率的影响

如图1所示，随着料液比的不断增加，薄荷黄酮的提取量先增加后下降；料液比为 1 g ∶ 20 mL 时，提取量最大，为 2.09 mg/g。因为料液比的增加可以使体系的溶解度升高，促进薄荷细胞破壁，因此黄酮溢出率也增加。当溶解度到达一定程度时，就会发生饱和现象；当料液比大于 1 g ∶ 20 m L时，随着提取的溶剂增加，溶解物质越来越多，导致黄酮提取量减少。因此选择料液比为 1 g ∶ 20 mL 进行进一步工艺探索。

图1 料液比对黄酮提取量的影响

2.2.2 微波时间对薄荷黄酮提取率的影响

如图2所示，微波时间从 20 s 到 40 s 之间，薄荷黄酮的提取量急剧上升；40 s 到 60 s 间提取量急剧减少，60 s 后基本稳定。因为黄酮随时间的增加会不断溢出，但达到一定时间之后便会发生分解，导致提取量下降，降到一定程度便会饱和。综上得到最佳微波时间为 40 s，薄荷黄酮提取率为 3.55 mg/g。

2.2.3 微波功率对薄荷黄酮提取率的影响

如图3所示，随着微波功率不断升高，薄荷黄酮的提取量先增后降，微波功率为 640 W 时薄荷黄酮的提取量最大。主要是由于微波功率的增加可以使体系的温度升高，促使薄荷细胞破壁，使内容物溢出率增加；当微波功率大于 640 W 时，微波功率过大，微波对细胞内的物质加热性能降低，可能会发生局部温度过高的现象，部分易溶于水的物质被溶解，导致提取率降低。因此，最佳微波功率为 640 W，薄荷黄酮提取率为 4.13 mg/g。

图2 微波时间对薄荷黄酮提取量的影响

图3 微波功率对薄荷黄酮提取量的影响

2.2.4 乙醇体积分数对薄荷黄酮提取率的影响

如图4所示，乙醇体积分数不断增加，薄荷黄酮的提取量先增加后下降；乙醇体积分数为60%时，薄荷黄酮的提取量最大。主要因为乙醇分子与水分子间和其自身间均相互结合形成氢键，体系极性降低，故黄酮的提取量在升高，但随着乙醇质量分数增加，其极性下降，导致了黄酮的溶解能力减弱，因此最佳乙醇体积分数为60%，薄荷黄酮的提取量为 5.36 mg/g。

图4 乙醇体积分数对薄荷黄酮提取量的影响

3 结论

通过对单因素试验结果比较确定提取薄荷黄酮的最优提取条件为料液比 1 g ∶ 20 mL、微波时间 40 s、微波功率 640 W、乙醇体积分数60%，此条件下薄荷黄酮提取量为 5.36 mg/g。

利用新型提取技术对薄荷黄酮提取符合绿色经济，对天然产物提取也符合当今社会对绿色生活的推崇和向往，也增强了人民对化学方法提取的信心。今后应该开发更绿色、高效的提取技术。

薄荷药食同源，本研究有助于开发其潜在利用价值，进而应用于新产品，并将其工业化，扩大薄荷这一市场，以此带动其附加价值再利用。