超聲波法提取塔羅科血橙皮黃酮類化合物工藝的優(yōu)化

摘要：以塔羅科血橙（Citrus sinensis cv. Tarocco）皮為原料，采用超聲波法提取黃酮類化合物。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行正交試驗(yàn)考察乙醇溶液體積分?jǐn)?shù)、料液比、超聲波處理時(shí)間、提取溫度等因素對(duì)黃酮類化合物提取率的影響。結(jié)果表明，正交試驗(yàn)各因素對(duì)血橙皮黃酮類化合物提取率的影響從大到小依次為料液比、提取溫度、乙醇溶液體積分?jǐn)?shù)、超聲波處理時(shí)間。最佳提取條件為乙醇溶液體積分?jǐn)?shù)50%、超聲波提取溫度50 ℃、超聲波處理時(shí)間40 min、料液比m橙皮粉∶V乙醇=1∶35 g/mL、超聲波功率400 W，此條件下黃酮類化合物的提取率可達(dá)1.021 3%。

關(guān)鍵詞：超聲波輔助提??；塔羅科血橙（Citrus sinensis cv. Tarocco）皮；黃酮類化合物

中圖分類號(hào)：R284.2；S666.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）17-4182-04

Optimization of Ultrasonic-Assisted Extraction Technology of Flavonoids from Tarocco Blood Orange Peel

LIU Rong1，ZHOU Zheng-yong1，LUO Nan-fang1，ZHUO Li1，2

（1.College of Chemistry and Chemical Engineering， Neijiang Normal University， Neijiang 641100， Sichuan，China；

2. Key Laboratory of Fruit Waste Treatment and Resource Recycling of Sichuan Provincial College，Neijiang 641100，Sichuan，China）

Abstract： Using Tarcocco blood orange（Citrus sinensis cv. Tarocco） peel as raw material， flavonoids were extracted by ultrasonic-assisted technology. Based on single factor tests， orthogonal experiment was conducted to explore the effects of ethanol volume fraction， material to solvent ratio， extraction time and extraction temperature on yield of flavonoids. The results showed that the rank of factors affecting extraction yield from high to low was material to solvent， extraction temperature， ethanol volume fraction， extraction time. The optimized extraction conditions were， material to solvent ratio， morangepeel powder∶Vethanol=1∶35 g/mL； extraction temperature， 50 ℃； volume fraction of ethanol， 50%； extraction time， 40 min； and ultrasound power， 400 W. The extraction yield of flavonoids was 1.021 3% under these conditions.

Key words：ultrasonic-assisted extraction； Tarocco blood orange（Citrus sinensis cv. Tarocco） peel； flavonoids

收稿日期：2012-11-13

基金項(xiàng)目：內(nèi)江師范學(xué)院大學(xué)生科研項(xiàng)目（11NSD-179）；四川省教育廳青年基金項(xiàng)目（11ZB022）

作者簡(jiǎn)介：劉 蓉（1990-），女，四川廣元人，在讀本科生，（電子信箱）lr583061521@163.com；通訊作者，卓 莉（1979-），女，講師，碩士，

主要從事天然產(chǎn)物的研究與開(kāi)發(fā)工作，（電話）13438653379（電子信箱）zhuoli99@126.com。

塔羅科血橙（Citrus sinensis cv. Tarocco）原產(chǎn)于意大利，富含多種維生素、β-胡蘿卜素、花青素苷以及黃酮類化合物等[1，2]。黃酮類化合物是一類重要的植物次級(jí)代謝產(chǎn)物，廣泛分布于植物界尤其是被子植物中[3，4]，具有深淺不等的黃色[5]，主要包括黃酮（Flavone）、黃酮醇（Flavonol）、異黃酮（Isoflavone）、黃烷酮（Flavanone）、雙苯吡酮（Xanthone）、喳耳酮（Chalcone）、花色素（Anthocynidin）、色原酮（Chromarne）等[6，7]，具有抗氧化、預(yù)防心血管疾病、抗衰老、降血糖、增強(qiáng)機(jī)體免疫力等作用[8，9]。柑橘類果皮質(zhì)量占果實(shí)的30%左右，是重要的生物質(zhì)資源，目前大部分果皮被丟棄，既污染環(huán)境又造成極大的浪費(fèi)。從柑橘類果皮中提取黃酮類化合物，既有利于資源的再生又可保護(hù)環(huán)境。

目前提取黃酮類化合物的方法有很多，如水浸提取法、索氏提取法、有機(jī)溶劑法等[10]。本研究采用超聲波輔助法從塔羅科血橙皮中提取黃酮類化合物，研究乙醇溶液體積分?jǐn)?shù)、超聲波處理時(shí)間、提取溫度、料液比及超聲波功率對(duì)黃酮類化合物提取率的影響。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上采用正交試驗(yàn)優(yōu)化黃酮類化合物的提取條件，為柑橘類果皮的有效利用及黃酮類化合物的開(kāi)發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料 塔羅科血橙購(gòu)自四川省內(nèi)江市資中縣，洗凈后人工取皮，在50 ℃下烘干至恒重，研成粉末后置于干燥器中備用。

1.1.2 試劑 無(wú)水乙醇、亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉均為分析純，蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.1.3 儀器 AE240型電子分析天平（梅特勒-托利多），722N型可見(jiàn)分光光度計(jì)（上海菁華科技儀器有限公司），DFT-100型中藥粉碎機(jī)（溫嶺市大德中藥機(jī)械有限公司），TD-5型離心機(jī)（四川蜀科儀器有限公司），KQ-400KDB型高功率數(shù)控超聲波清洗器（昆山舒美超聲儀器有限公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 準(zhǔn)確稱取干燥至恒重的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品30 mg，用30%（體積分?jǐn)?shù)，下同）的乙醇溶液溶解并定容至100 mL，搖勻得濃度為0.300 mg/mL的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液。分別移取上述蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00、6.00 mL于7支50 mL比色管中。各加入50 mg/mL的亞硝酸鈉溶液1.00 mL，搖勻，靜置6 min，加100 mg/mL的硝酸鋁溶液1.00 mL，搖勻，靜置6 min，加40 mg/mL的氫氧化鈉溶液6.00 mL，用30%的乙醇溶液定容至刻度，搖勻，靜置15 min后在510 nm波長(zhǎng)[11]處測(cè)定吸光度。以吸光度A為縱坐標(biāo)、蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度C（μg/mL）為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線（圖1），得蘆丁濃度對(duì)吸光度的回歸方程為A=0.020 7C-0.012 5，相關(guān)系數(shù)r=0.999 7，在試驗(yàn)測(cè)定范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。

1.2.2 單因素試驗(yàn)優(yōu)化血橙皮中黃酮類化合物的提取工藝 以乙醇溶液為提取劑，采用超聲波法提取血橙皮粉末中的黃酮類化合物，設(shè)計(jì)單因素試驗(yàn)分別考察乙醇溶液體積分?jǐn)?shù)、料液比、超聲波處理時(shí)間、提取溫度和超聲波功率對(duì)黃酮類化合物提取率的影響。①乙醇溶液體積分?jǐn)?shù)。準(zhǔn)確稱取1.000 g血橙皮粉末5份，分別加入體積分?jǐn)?shù)30%、40%、50%、60%、70%的乙醇溶液30 mL，在超聲波功率400 W、提取溫度60 ℃的條件下提取40 min。②料液比。準(zhǔn)確稱取1.000 g血橙皮粉末5份，分別按1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶35（m橙皮粉∶V乙醇，g/mL，下同）的料液比加入體積分?jǐn)?shù)60%的乙醇溶液，在提取溫度60 ℃、超聲波功率400 W的條件下提取40 min。③超聲波處理時(shí)間。準(zhǔn)確稱取1.000 g血橙皮粉末5份，加入體積分?jǐn)?shù)60%的乙醇溶液30 mL，在提取溫度60 ℃、超聲波功率400 W的條件下分別提取10、20、30、40、50 min。④提取溫度。準(zhǔn)確稱取1.000 g血橙皮粉末5份，加入體積分?jǐn)?shù)60%的乙醇溶液30 mL，在超聲波功率400 W，提取溫度分別為20、30、40、50、60 ℃的條件下提取40 min。⑤超聲波功率。準(zhǔn)確稱取1.000 g血橙皮粉末5份，加入體積分?jǐn)?shù)60%的乙醇溶液30 mL，在提取溫度60 ℃，超聲波功率分別為240、280、320、360、400 W的條件下提取40 min。

黃酮類化合物的提取率=提取得到的黃酮類化合物的質(zhì)量/樣品質(zhì)量×100%

1.2.3 正交試驗(yàn) 根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)L9（34）正交試驗(yàn)考察乙醇溶液體積分?jǐn)?shù)、提取溫度、料液比和超聲波處理時(shí)間4個(gè)因素對(duì)血橙皮中黃酮類化合物提取率的影響，優(yōu)化提取工藝。正交試驗(yàn)因素與水平見(jiàn)表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素提取試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 乙醇溶液體積分?jǐn)?shù)對(duì)血橙皮黃酮類化合物提取率的影響 以不同體積分?jǐn)?shù)的乙醇溶液作提取劑，所得血橙皮黃酮類化合物提取率見(jiàn)圖2。由圖2可知，乙醇溶液體積分?jǐn)?shù)較低時(shí)黃酮類化合物提取率變化不大，總體偏低，乙醇溶液體積分?jǐn)?shù)由50%升高到60%，提取率有較大幅度的升高，之后又隨著乙醇溶液體積分?jǐn)?shù)的升高而下降。血橙皮中的黃酮類化合物屬于極性化合物，體積分?jǐn)?shù)60%的乙醇溶液極性與之相當(dāng)，有利于黃酮類化合物的溶出，當(dāng)乙醇溶液體積分?jǐn)?shù)超過(guò)60%時(shí)，提取出的雜質(zhì)偏多，從而影響了黃酮類化合物的提取率。

2.1.2 料液比對(duì)血橙皮黃酮類化合物提取率的影響 分別按1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶35的料液比加入體積分?jǐn)?shù)60%的乙醇溶液作提取劑，所得血橙皮黃酮類化合物的提取率如圖3所示。由圖3可知，黃酮類化合物的提取率隨著料液比的減小先升高，料液比為1∶30時(shí)提取率最高，之后隨著料液比的減小而降低。提取劑用量的增加有利于黃酮類化合物的溶出，但提取劑用量過(guò)高可能會(huì)導(dǎo)致提取出的雜質(zhì)增加，從而使黃酮類化合物的提取率下降。

2.1.3 超聲波處理時(shí)間對(duì)血橙皮黃酮類化合物提取率的影響 不同超聲波處理時(shí)間對(duì)血橙皮黃酮類化合物提取率的影響如圖4所示。由圖4可知，超聲波處理時(shí)間由10 min延長(zhǎng)到30 min，黃酮類化合物提取率迅速升高，而后隨超聲波處理時(shí)間的延長(zhǎng)黃酮類化合物的提取率逐漸下降。這是因?yàn)樘幚頃r(shí)間較短時(shí)細(xì)胞內(nèi)外溶質(zhì)的濃度差比較大，黃酮類化合物在超聲波的作用下迅速?gòu)募?xì)胞中溶出，但隨著超聲波時(shí)間的延長(zhǎng)，由于超聲波產(chǎn)生的大量熱和空化效應(yīng)，可能對(duì)黃酮類化合物的結(jié)構(gòu)有所破壞，從而導(dǎo)致其提取率下降。

2.1.4 提取溫度對(duì)血橙皮黃酮類化合物提取率的影響 不同提取溫度對(duì)血橙皮黃酮類化合物提取率的影響如圖5所示。從圖5可以看出，提取溫度對(duì)血橙皮黃酮類化合物提取率的影響較大，提取溫度由20 ℃升高到30 ℃，提取率迅速升高；由30 ℃升高到50 ℃，提取率隨提取溫度升高的趨勢(shì)變緩；提取溫度高于50 ℃時(shí)，提取率隨提取溫度的升高略有下降。提取溫度升高能加快體系中分子的運(yùn)動(dòng)速度，有利于黃酮類化合物向溶劑中擴(kuò)散，但溫度過(guò)高時(shí)提取出的黃酮類化合物可能由于熱不穩(wěn)定性而被破壞，從而使提取率降低。

2.1.5 超聲波功率的影響 超聲波功率不同，所得血橙皮黃酮類化合物的提取率如圖6所示。由圖6可知，在試驗(yàn)范圍內(nèi)黃酮類化合物提取率隨著超聲波功率的增大而升高，其中超聲波功率由240 W升高到320 W，黃酮類化合物提取率升高幅度較大，由320 W升高到400 W，黃酮類化合物提取率升高幅度較小。為提高提取效率，并結(jié)合儀器條件，后續(xù)試驗(yàn)采用400 W的超聲波功率提取血橙皮中的黃酮類化合物。

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果

正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。從表2可以看出，各因素對(duì)血橙皮黃酮類化合物提取率的影響從大到小依次為料液比、提取溫度、乙醇溶液體積分?jǐn)?shù)、超聲波處理時(shí)間。最佳提取條件組合為A1B2C2D2，即乙醇溶液體積分?jǐn)?shù)50%、超聲波提取溫度50 ℃、超聲波處理時(shí)間40 min、料液比1∶35，此條件下黃酮類化合物的提取率可達(dá)1.021 3%，高于正交試驗(yàn)其他組合的結(jié)果。

3 小結(jié)與討論

以塔羅科血橙皮為原料，采用超聲波法提取其中的黃酮類化合物，設(shè)計(jì)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)考察了乙醇溶液體積分?jǐn)?shù)、超聲波處理時(shí)間、提取溫度、料液比及超聲波功率等因素對(duì)黃酮類化合物提取率的影響，優(yōu)化提取工藝。結(jié)果表明，優(yōu)化的提取條件為體積分?jǐn)?shù)50%的乙醇溶液作提取劑、提取溫度50 ℃、超聲波處理時(shí)間40 min、料液比1∶35、超聲波功率400 W，此時(shí)黃酮類化合物的提取率可達(dá)1.021 3%。

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（責(zé)任編輯 向 闈）