仙人掌果實(shí)黃酮類物質(zhì)提取工藝研究

馬丹雅，張宏坤，張 嵐，丁洪濤，金惠玉，趙 晶，*

（1.黑龍江東方學(xué)院，黑龍江哈爾濱150086；2.綏芬河出入境檢驗(yàn)檢疫局，黑龍江綏芬河157300）

仙人掌果是一種熱帶植物仙人掌的果實(shí)，果漿肉質(zhì)為紅色或紫色，果肉可食，酸甜可口。仙人掌果實(shí)富含糖、氨基酸、有機(jī)酸、礦物質(zhì)、維生素等營養(yǎng)物質(zhì)，還含有大量的黃酮類物質(zhì)以及果膠、色素和三萜化合物等。具有清熱解毒、提高免疫力、抗腫瘤抗癌、降低血壓血糖、清除自由基等作用[1-2]。我國海南島及雷洲半島一帶有大量生長，是一種資源豐富的野生植物，但由于果皮毛刺多，食用不便而長期未被開發(fā)利用，僅民間作水果食用。因此，開發(fā)利用仙人掌果野生資源，可從中提取黃酮并應(yīng)用在食品、藥品或化妝品領(lǐng)域，填補(bǔ)國內(nèi)野生仙人果深加工的空白，為仙人掌果的進(jìn)一步研究奠定理論基礎(chǔ)。本實(shí)驗(yàn)通過調(diào)整提取溫度、提取時(shí)間、提取溶劑濃度、料液比，建立了仙人掌果黃酮類物質(zhì)提取的最佳工藝條件。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

仙人掌果 海南野生品種；無水乙醇 分析純，天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司；蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品 上海英駿生物技術(shù)有限公司。

DKS-24型電熱恒溫水浴鍋 上海經(jīng)濟(jì)區(qū)沈蕩中新電器廠；DHG-9140A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科技有限公司；感量0.0001g分析天平 塞多麗斯公司；Sectrumlab54型紫外可見分光光度計(jì) 上海棱光技術(shù)有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品的前處理 鮮仙人掌果去籽、破碎、干燥，備用。

1.2.2 仙人掌果黃酮類物質(zhì)的提取 準(zhǔn)確稱取1g仙人掌果渣樣品，用乙醇的水溶液完全覆蓋仙人掌果渣，置于恒溫水浴中一定時(shí)間，使黃酮不斷溶解在乙醇溶液中；將浸提液過濾，于500mL容量瓶中定容；在420nm下測定其吸光度[3]。

圖1 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 Rutin standard curve

1.2.3 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 準(zhǔn)確稱取蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品0.0134g，用體積分?jǐn)?shù)為70%的乙醇溶解，定容至250mL，得到濃度為0.0536mg/mL的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液。精確吸取蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液0、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL于6個(gè)25mL容量瓶中，用體積分?jǐn)?shù)70%的乙醇溶液定容至刻度，靜置10min后于420nm處測吸光度，試劑空白參比，結(jié)果見圖1。以溶液中的蘆丁質(zhì)量濃度y（g/L）為縱坐標(biāo)，吸光度x為橫坐標(biāo)，得到回歸方程：y=0.0284x-0.0001，R2=0.9992。

1.2.4 黃酮提取量的計(jì)算 提取量計(jì)算公式如下：

式中：y—樣品制備液中黃酮的質(zhì)量濃度（g/L）；m樣—樣品質(zhì)量（g）。

1.2.5 提取仙人掌果黃酮類物質(zhì)工藝條件的優(yōu)化

1.2.5.1 單因素實(shí)驗(yàn) 溫度對黃酮類物質(zhì)提取量的影響：在提取液濃度70%、料液比1∶20、提取時(shí)間30min的條件下，分別測定提取溫度40、50、60、70、80℃對黃酮類物質(zhì)提取量的影響。

提取液濃度對黃酮類物質(zhì)提取量的影響：在提取體系溫度70℃、料液比1∶20、提取時(shí)間30min的條件下，分別測定提取液濃度30%、40%、50%、60%、70%對黃酮類物質(zhì)提取量的影響。

提取時(shí)間對黃酮類物質(zhì)提取量的影響：在提取體系溫度70℃、乙醇溶液濃度50%、料液比1∶20的條件下，測定提取時(shí)間10、20、30、40、50min對黃酮類物質(zhì)提取量的影響。

料液比對黃酮類物質(zhì)提取量的影響：在提取體系溫度70℃、乙醇濃度50%、提取時(shí)間20min的條件下，分別測定料液比1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30對黃酮類物質(zhì)提取量的影響。

1.2.5.2 正交實(shí)驗(yàn) 根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以提取溫度、提取液濃度、提取時(shí)間及料液比為因素，設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)，以確定最佳提取條件，正交實(shí)驗(yàn)因素水平如表1所示。后提取量逐漸降低。造成上述變化趨勢的原因是，在乙醇濃度40%時(shí)，仙人掌果中黃酮類物質(zhì)的溶解度最大。因此，提取液濃度單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果選擇40%的乙醇水溶液。

圖2 提取溫度單因素實(shí)驗(yàn)Fig.2 Single factor experiment of extraction temperature

圖3 提取液濃度單因素實(shí)驗(yàn)Fig.3 Single factor experiment of concentration

2.1.3 提取時(shí)間對黃酮類物質(zhì)提取量的影響 結(jié)果如圖4所示。提取時(shí)間在20min以下時(shí)，隨著提取時(shí)間的增長，黃酮類物質(zhì)的提取量提高較明顯；20min后，隨時(shí)間的增加，提取量提高較小。因此，提取溫度單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果選擇20min。

表1 正交實(shí)驗(yàn)因素水平表Table 1 Orthogonal experiment design

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 溫度對黃酮類物質(zhì)提取量的影響 結(jié)果如圖2所示。提取溫度在70℃以下時(shí)，隨著溫度的升高，黃酮的提取量不斷提高；超過70℃后，黃酮提取量率明顯降低。造成上述變化趨勢可能的原因是，在一定的溫度范圍內(nèi)，仙人掌果中黃酮類物質(zhì)的溶出速度隨著溫度的升高而增加。而當(dāng)溫度超過70℃時(shí)，易造成溶劑損失。所以，提取溫度單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果選擇70℃為最佳。

2.1.1 提取液濃度對黃酮類物質(zhì)提取量的影響 結(jié)果如圖3所示。乙醇濃度在40%以下時(shí)，隨著濃度的增加，提取量逐漸增大，濃度40%時(shí)提取量最大，隨

圖4 提取時(shí)間單因素實(shí)驗(yàn)Fig.4 Single factor experiment of extraction time

2.1.4 料液比對黃酮類物質(zhì)提取量的影響 結(jié)果見圖5。在料液比1∶20以下時(shí)，隨料液比的增加，提取量逐漸增大；當(dāng)料液比大于1∶20時(shí)，提取量下降。造成上述變化趨勢可能的原因是，在一定的料液比范圍內(nèi)，仙人掌果中黃酮類物質(zhì)的溶出速度隨著料液比的增大而增加，當(dāng)料液比達(dá)到1∶20時(shí)，黃酮類物質(zhì)的溶出速度達(dá)到最大。所以，料液比單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果選擇1∶20。

圖5 料液比單因素實(shí)驗(yàn)Fig.5 Single factor experiment of ratio of material and water

2.2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，三因素的極差大小順序是：B＞C＞A＞D，即提取體系的提取液濃度對提取率影響最大，其他幾個(gè)因素影響相對較小。通過極差分析計(jì)算，得到各因子的最佳組合是：A2B3C2D2，即最佳工藝條件是：提取溫度為70℃，提取液濃度為50%，提取時(shí)間為20min，料液比為1∶20。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明，在此提取工藝條件下，黃酮類物質(zhì)的提取量為4.3972mg/g，大于正交實(shí)驗(yàn)的最大值4.3966mg/g。

3 結(jié)論

通過單因素實(shí)驗(yàn)及正交實(shí)驗(yàn)，得出提取仙人掌果黃酮類物質(zhì)的最佳提取條件為：提取溫度為70℃，提取液濃度為50%的乙醇水溶液，提取時(shí)間為20min，物料比（w/v）為1∶20，此時(shí)黃酮類物質(zhì)提取量可達(dá)4.3972mg/g。

表2 正交實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果Table 2 Result of orthogonal experiment

[1] 姜國芳，謝宗波，樂長高. 銀杏葉黃酮類化合物的研究進(jìn)展[J]. 時(shí)珍國醫(yī)國藥，2004，15（5）：306-309.

[2] 尹喆，顧茜. 火龍果中黃酮類物質(zhì)的提取及抗氧化活性研究[J]. 中國食品添加劑，2009（S1）：106-112.

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