仙人掌果中黃酮類物質(zhì)提取工藝的優(yōu)化

王紅梅，姚 晶，*，宋 琳，馬丹雅，陳智斌，楊同舟

(1.黑龍江東方學院，黑龍江哈爾濱150086;2.黑龍江天宏工程設計有限公司，黑龍江哈爾濱150090)

近年來，隨著人們生活水平的提高，人們對食品的要求不僅僅停留在吃飽吃好的層次上，而是趨于綠色、保健、營養(yǎng)的方向發(fā)展。隨之誕生的功能性食品越來越受到人們的青睞，黃酮就是一種很理想的保健品。黃酮類物質(zhì)是一種強抗氧化劑，可有效清除體內(nèi)的氧自由基，改善血液循環(huán)，降低膽固醇，抑制炎性生物酶的滲出，增進傷口愈合和止痛［1－2］。仙人掌果是一種熱帶植物仙人掌的果實，果漿肉質(zhì)為紅色或紫色，果肉可食，酸甜可口，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，仙人掌果實富含糖、氨基酸、有機酸、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)，另外它還含有果膠、色素和三萜化合物，以及醫(yī)用價值很高的玉芙蓉、抱壁蓮和角蒂仙等。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［3］。目前，仙人掌果除被當?shù)乩习傩丈倭坎墒持?，尚無他用。國內(nèi)有關仙人掌的開發(fā)利用研究的報道較多，但有關仙人掌果的資料報道甚少。本文探討了提取因素對仙人掌果中黃酮類物質(zhì)提取率的影響，并利用正交實驗對提取條件進行優(yōu)化，為仙人掌果的進一步研究奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

仙人掌果 采自海南省;無水乙醇、蘆丁標準品、AlCl3分析純，天津市耀華化學試劑有限責任公司。

DKS－24型電熱恒溫水浴鍋 上海經(jīng)濟區(qū)沈蕩中新電器廠;DHG－9140A電熱恒溫鼓風干燥箱 上海一恒科技有限公司;電子天平 美國雙杰兄弟(集團)有限公司;分析天平 塞多麗斯公司;SectrumLab54紫外可見分光光度計 上海棱光技術有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 仙人掌果中黃酮類物質(zhì)的提取 準確稱取1.0g仙人掌果于錐形瓶中，加入體積分數(shù)40%的乙醇溶液20mL，在70℃的水浴中加熱20min，冷卻過濾至50mL容量瓶中，用40%的乙醇定容。移液管從容量瓶中吸取3mL溶液，在420nm的波長下測定吸光度。

1.2.2 提取仙人掌果黃酮類物質(zhì)單因素實驗研究

1.2.2.1 提取時間的選擇 分別稱取1.0g仙人掌果于5個錐形瓶中，各加入20mL體積分數(shù)為40%的乙醇溶液，置于70℃水浴鍋中分別加熱10、20、30、40、50min，冷卻過濾至50mL容量瓶中，并用40%的乙醇定容，在420nm的波長下測定吸光度。

1.2.2.2 料液比的選擇 分別稱取1.0g仙人掌果于5 個錐形瓶中，分別加入 10、15、20、25、30mL 40% 的乙醇溶液，在70℃水浴鍋中加熱20min，冷卻后過濾至50mL容量瓶中，并用40%的乙醇定容，在420nm的波長下測定吸光度。

1.2.2.3 提取液濃度的選擇 分別稱取1.0g仙人掌果于5個錐形瓶中，依次加入20mL濃度分別為30%、40%、50%、60%、70%的乙醇溶液，在70℃水浴鍋中加熱20min，冷卻過濾至50mL容量瓶中，分別用相應濃度的乙醇定容，在420nm的波長下測定吸光度。

1.2.2.4 提取溫度的選擇 分別稱取1.0g仙人掌果于5個錐形瓶中，各加入20mL 50%的乙醇溶液，依次在 40、50、60、70、80℃的水浴鍋中加熱 20min，冷卻過濾至50mL容量瓶中，用50%的乙醇溶液定容，在420nm的波長下測定吸光度。

1.2.3 提取仙人掌果黃酮類物質(zhì)的多因素正交實驗 根據(jù)以上實驗結果，以提取溫度、提取液濃度、料液比、提取時間為因素設計正交實驗，以提取量為評價指標，以確定最佳提取條件，正交實驗因素水平如表1。

表1 正交實驗因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

1.2.4 蘆丁標準曲線的繪制 準確稱取蘆丁標準品0.0134g，用體積分數(shù)40%的乙醇溶解，定容至50mL，得到濃度為0.268mg/mL的蘆丁標準溶液。精確吸取蘆丁標準溶液 0、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL 于 6個25mL容量瓶中，各加入20mL質(zhì)量分數(shù)1%的AlCl3溶液，用體積分數(shù)40%的乙醇定容至刻度，靜置10min后于420nm處測吸光度，繪制標準曲線，見圖 1［4］。

圖1 標準曲線Fig.1 Standard curve

式中:Y為質(zhì)量濃度，(g/L);樣品質(zhì)量，(g)。

2 結果與分析

2.1 單因素實驗結果

2.1.1 提取時間對黃酮提取量的影響 在提取體系溫度70℃、乙醇濃度40%、料液比1∶20的條件下，改變提取時間，其實驗結果如圖2所示。

圖2 提取時間對黃酮提取量的影響Fig.2 Effect of extraction time on the amount of flavonoids

從圖2可以看出，提取時間在20min以下時，隨著時間的增大，黃酮的提取量不斷提高。黃酮的提取過程就是仙人掌果中的黃酮類物質(zhì)不斷溶出的過程。造成上述變化趨勢的可能原因是，在一定的時間范圍內(nèi)，仙人掌果中黃酮類物質(zhì)的溶出速度隨著時間的增大而增加。而當時間達到20min時，黃酮類物質(zhì)的溶出速度達到最大，20min后，隨時間的增加，提取量逐漸降低。

2.1.2 料液比對黃酮提取量的影響 在提取體系溫度70℃、乙醇濃度40%、時間20min的條件下，改變料液比，其實驗結果如圖3所示。

圖3 料液比對黃酮提取量的影響Fig.3 Effect of the ratio of solid to liquid on the amount of flavonoids

從圖3中看出，在料液比1∶20以下時，隨料液比的減小，提取量逐漸增大，當料液比小于1∶20時，提取量下降，造成上述變化趨勢的可能原因是，在一定的料液比范圍內(nèi)，仙人掌果中黃酮類物質(zhì)的溶出速度隨著液體比例的增大而增加。而當料液比達到1∶20時，黃酮類物質(zhì)的溶出速度達到最大，之后，黃酮提取量明顯下降。

2.1.3 提取液濃度對黃酮提取量的影響 在提取體系溫度70℃、料液比1∶20、時間20min的條件下，改變提取液濃度，其實驗結果如圖4所示。

從圖中可以看出，乙醇濃度在50%以下時，隨著濃度的增加，提取量逐漸增大，濃度50%時提取量最大，隨后提取量逐漸降低。造成上述變化趨勢的原因是，在乙醇濃度50%時，仙人掌果中黃酮類物質(zhì)的溶解性最大［5］。

2.1.4 溫度對黃酮提取量的影響 在提取液濃度50%、料液比1∶20、時間20min的條件下，改變溫度，其實驗結果如圖5所示。

圖4 提取液濃度對黃酮提取量的影響Fig.4 Effect of extracted concentration on the amount of flavonoids

圖5 溫度對黃酮提取量的影響Fig.5 Effect of temperature on the amount of flavonoids

從圖5可以看出，提取溫度在70℃以下時，隨著溫度的升高，黃酮的提取量不斷提高。造成上述變化趨勢的可能原因是，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，而當溫度達到70℃時，黃酮類物質(zhì)的溶出速度達到最大，溫度過高時，大量醇溶性雜質(zhì)溶解速度顯著加快，與黃酮類化合物競爭溶解于乙醇中，干擾黃酮類化合物提取，同時，還可能引起黃酮類化合物結構被氧化破壞，從而導致黃酮類提取率的下降［6］。

2.2 正交實驗的結果分析

根據(jù)以上單因素實驗的結果，以提取溫度、提取液濃度、提取時間和料液比為因素設計了正交實驗，正交實驗結果見表2。

由表2可知，所得四因素的極差大小順序是:B＞C＞A＞D，即提取體系的乙醇濃度對提取量影響最大，其他幾個因素影響相對較小。通過極差分析計算，得到各因子的最佳組合是:A2B3C2D2，即最佳工藝條件是:提取溫度是70℃，乙醇液濃度是60%，提取時間是20min，料液比是1∶20。根據(jù)最佳工藝進行驗證實驗，黃酮提取量為4.396mg/g。

表2 正交實驗分析結果Table 2 Result of orthogonal experiment

3 結論

利用單因素實驗研究了各因素對仙人掌果中黃酮類物質(zhì)提取率的影響效果，采用正交實驗得出各因素對黃酮提率影響的主次順序為:提取濃度＞提取時間＞提取溫度＞料液比，黃酮類物質(zhì)的最佳提取條件為:提取溫度是70℃，提取液濃度是60%，提取時間是20min，料液比是1∶20。仙人掌果中黃酮類物質(zhì)平均含量為4.396mg/g。食用仙人掌果中黃酮類物質(zhì)較為豐富，有一定的應用前景，具有進一步開發(fā)利用的價值。

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［5］姜國芳，謝宗波，樂長高.銀杏葉黃酮類化合物的研究進展［J］.時珍國醫(yī)國藥，2004，15(5)306－308.

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