超聲波輔助提取黃花菜中多酚類物質(zhì)工藝的優(yōu)化

周志娥，杜華英，林麗萍，李翠娟，羅秋水

（江西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，江西南昌330045）

超聲波輔助提取黃花菜中多酚類物質(zhì)工藝的優(yōu)化

周志娥，杜華英，林麗萍，李翠娟，羅秋水*

（江西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，江西南昌330045）

探索超聲波提取黃花菜中多酚類物質(zhì)的最佳工藝條件。以沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品為參比計算出多酚類物質(zhì)的含量，選取超聲功率、料液比、乙醇濃度、超聲時間進(jìn)行正交實驗，對正交實驗結(jié)果進(jìn)行方差分析和多重比較。結(jié)果表明：影響黃花菜中多酚類物質(zhì)提取得率的主要因素依次是料液比、乙醇濃度、超聲時間和超聲功率；通過方差分析可知，料液比、乙醇濃度、超聲時間這三個因素差異都極顯著，超聲功率差異不顯著。通過多重比較得出：超聲功率為120W、料液比為1∶20、乙醇濃度為90%、超聲時間為40min時為最佳提取條件，得出黃花菜多酚類物質(zhì)提取得率為2.975%。

多酚類物質(zhì)，超聲波輔助法，提取得率，黃花菜

黃花菜（Hemerocallis cltrina baroni）即金針菜，又名忘憂草、萱草等，是百合科萱草屬多年生宿根草本植物的花蕾，色黃，形似金針，蒸熟曬干即為黃花菜[1-2]。黃花菜其根是我國民間常用的中藥材，具有清熱涼血和利尿通淋的作用，用于治療水腫、小便不利、淋濁帶下、黃疸、便血合崩漏等癥[3]。黃花菜條長肥厚、富含糖、蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素和礦物質(zhì)等人體必需成分，具有利尿、消炎、清熱、消食健胃等藥用和保健作用[4]。

植物多酚（p lant polyphenol）是一種含有多個酚羥基的化合物[5]，廣泛存在于植物的花、葉、木、皮、果內(nèi)[6]。酚類物質(zhì)都具有抗氧化、清除各種自由基、降血糖、降血脂、預(yù)防心血管疾病等獨(dú)特的生理功效[7-9]，使得多酚類物質(zhì)在天然產(chǎn)物化學(xué)、生物化學(xué)、醫(yī)藥、食品、飼料及日用化妝品等領(lǐng)域成為研究熱點(diǎn)，并日益受到人們的關(guān)注[10-11]。因此，近年來多酚類物質(zhì)成為了新藥開發(fā)研究中的一個非常重要的內(nèi)容，具有廣闊的開發(fā)應(yīng)用前景。實驗采用單因子實驗和正交實驗對超聲波法提取黃花菜多酚類物質(zhì)的最佳條件進(jìn)行研究，探尋黃花菜多酚類物質(zhì)制備工藝，以期為黃花菜根的開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

黃花菜 農(nóng)大后街市售；沒食子酸（標(biāo)準(zhǔn)品） 天津市永大化學(xué)試劑開發(fā)中心；鎢酸鈉、無水碳酸鈉 成都市科龍化工試劑廠；鉬酸鈉、磷酸 天津市永大化學(xué)試劑有限公司；鹽酸 西隴化工股份有限公司；硫酸鋰 天津市福晨化學(xué)試劑廠；溴水 天津市大茂化學(xué)試劑廠；無水乙醇 天津市福晨化學(xué)試劑廠；以上試劑 均為分析純。

KQ3200DA數(shù)控超聲清洗器 昆山市超聲儀器有限公司；723可見分光光度計 尤尼柯（上海）儀器有限公司；JA2003電子天平 上海精科電子有限公司；FW 177中草藥粉碎機(jī) 天津市泰斯特儀器公司；DHZT-9246A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海精宏實驗設(shè)備有限公司；HH-6數(shù)顯恒溫水浴鍋 國華電器有限公司；移液器 賽默飛世爾（上海）儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 Folin Ciocalten試劑配制 在1000m L磨口回流蒸餾器中加入100g鎢酸鈉、25g鉬酸鈉，700m L蒸餾水，50m L 85%磷酸，100m L 37%鹽酸冷凝回流10h，然后添加150g硫酸鋰和數(shù)滴液溴，取下冷凝管，重新加熱至沸，維持15min，去除多余溴，冷卻后補(bǔ)足蒸餾水至1000m L，用棕色試劑瓶裝好，置于冰箱中冷藏備用，臨時用稀釋三倍使用即可。

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作 準(zhǔn)確稱取沒食子酸0.1000g，溶解于70%的乙醇溶液中，定容至100m L，再用70%的乙醇稀釋至10倍，即得濃度為100μg/m L的沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液。準(zhǔn)確吸取上述標(biāo)準(zhǔn)溶液0.10、0.20、0.30、0.40、0.50、0.60m L于10m L容量瓶中，分別加入蒸餾水3.90、3.80、3.70、3.60、3.50、3.40m L，再加入Folin-Ciocalten試劑2.0m L，充分振蕩后靜置3～4m in，分別加入10%Na2CO3溶液2.0m L。搖勻，置于25℃恒溫水浴中反應(yīng)2h，同時做試劑空白，于765nm下測定吸光度，以質(zhì)量濃度和吸光度作出標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2.3 樣品中多酚類物質(zhì)的測定 準(zhǔn)確吸取濾液1.0m L，置于25m L容量瓶中，定容，搖勻后吸取1.0m L至10m L的容量瓶中，加入3m L蒸餾水和Folin Ciocalten試劑2.0m L，充分振蕩后靜置3～4min，加入10%Na2CO3溶液2.0m L。搖勻，置于25℃恒溫水浴中反應(yīng)2h，同時做試劑空白，于765nm下測定吸光度，通過回歸方程求出吸光度對應(yīng)的沒食子酸濃度再按下式計算多酚類物質(zhì)提取率：

式中：A—樣品的吸光，m—樣品質(zhì)量（g）。

1.2.4 單因素實驗

1.2.4.1 超聲時間的選擇 準(zhǔn)確稱取一定量黃花菜粉末平行樣3份，按料液比為1∶20（m∶V），濃度為70%乙醇，超聲功率為150W的條件下，分別超聲處理10、20、30、40、50m in，研究不同的超聲時間對多酚類物質(zhì)提取得率的影響。

1.2.4.2 料液比的選擇 準(zhǔn)確稱取一定量黃花菜粉末平行樣3份，在選定超聲時間30min，乙醇濃度70%，超聲功率150W的條件下，料液比分別選用1∶8、1∶12、1∶16、1∶20、1∶24，研究不同的料液比對多酚類物質(zhì)提取得率的影響。

1.2.4.3 乙醇濃度的選擇 準(zhǔn)確稱取一定量黃花菜粉末平行樣3份，在選定超聲時間30m in，按料液比為1∶20，超聲功率為150W的條件下，乙醇濃度分別為50%、60%、70%、80%、90%，研究不同的乙醇濃度對多酚類物質(zhì)提取得率的影響。

1.2.4.4 超聲功率的選擇 準(zhǔn)確稱取一定量黃花菜粉末平行樣3份，在選定超聲時間30m in，乙醇濃度70%，料液比1∶20，超聲波功率分別選用90、105、120、135、150W，研究不同的超聲功率（最大功率為150W）對多酚類物質(zhì)提取得率的影響。

1.2.5 正交實驗 在分別選取超聲功率、料液比、乙醇濃度及超聲時間進(jìn)行單因素實驗。隨后根據(jù)單因素實驗結(jié)果設(shè)定正交實驗因素表（表1）。

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

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作

以沒食子酸質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制出標(biāo)準(zhǔn)曲線[10]。計算得出回歸曲線方程為y= 0.0517x+0.0105，（R2=0.9989）。濃度在0～16μg/m L之間呈良好的線性關(guān)系。

圖1 沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 The standard curve of gallic acid standard sample

2.2 單因素實驗

2.2.1 超聲時間對多酚類物質(zhì)提取得率的影響 從圖2可知，開始時隨著超聲時間的增加提取得率也隨著迅速增大，到30m in后隨著時間加長增加比較緩慢，其原因可能是剛開始超聲時，多酚類提取速度較快，多酚類體系濃度也增大，到一定時間后多酚類提取速度就比較緩慢了，從時間和經(jīng)濟(jì)方面考慮選擇30m in比較合適。

2.2.2 乙醇濃度對多酚類物質(zhì)提取得率的影響 從圖3可知，在乙醇濃度為50%～70%時隨著乙醇濃度的增加，多酚類物質(zhì)提取得率在不斷增加，在乙醇濃度為70%時提取得率達(dá)到最大值。在70%～90%乙醇濃度時多酚類物質(zhì)提取得率在不斷減小，其原因可能是因為隨著乙醇濃度的增加，多酚類物質(zhì)在乙醇溶液中的溶解度增加，當(dāng)乙醇濃度達(dá)到70%以后，溶液極性增強(qiáng)，導(dǎo)致多酚類物質(zhì)的溶解度下降，因而乙醇濃度選擇為70%。

圖2 超聲時間對多酚類物質(zhì)提取得率的影響Fig.2 The effectof ultrasonic time on the extraction of polyphenols

圖3 乙醇濃度對多酚類物質(zhì)提取得率的影響Fig.3 The effectof ethanol volume fraction on the extraction of polyphenols

2.2.3 料液比對多酚類物質(zhì)提取得率的影響 由圖4可知，開始時多酚類物質(zhì)提取得率增加趨勢較快，在料液比到1∶20時提取得率達(dá)到最大，之后稍有降低，從提取效果和減少溶劑用量考慮一直增大，選擇料液比為1∶20較好。

圖4 料液比對多酚類物質(zhì)得率的影響Fig.4 The effectof liquld ratio on the yeild of polyphenol

2.2.4 超聲功率對多酚類物質(zhì)提取得率的影響 由圖5可知，超聲功率在90～150W時多酚類物質(zhì)提取得率在不斷增加，到150W時達(dá)到最大為2.542%，其原因可能是隨著超聲功率逐漸增大加快水的震動頻率，強(qiáng)化傳質(zhì)，同時使樣品分子運(yùn)動加速，有利于多酚類物質(zhì)分子提取出來，因此選擇超聲功率為150W比較好。

圖5 超聲功率對多酚類物質(zhì)得率的影響Fig.5 The effectof ultrasonic power on the yeild of polyphenol

2.3 正交實驗結(jié)果、方差分析及多重比較

由表2正交設(shè)計得出：通過極值R大小得出各因素對多酚類物質(zhì)提取得率影響大小為：料液比＞乙醇濃度＞超聲時間＞超聲功率；由表3方差分析得出：料液比、乙醇濃度、超聲時間對多酚類物質(zhì)提取得率差異均為極顯著，超聲功率不顯著；由表4多重比較得出：最佳提取工藝參數(shù)為：A1B2C3D3。由于正交設(shè)計表中的9個處理中不存在A1B2C3D3，因此對其進(jìn)行驗證實驗平行實驗3次，提取率為2.975%。

表2 正交設(shè)計結(jié)果Table 2 The resultof orthogonal design

表3 正交設(shè)計方差分析表Table 3 The variance analysis form of orthogonal design

表4 超聲功率、料液比、乙醇濃度、超聲時間四因素多重比較結(jié)果（SSR法）Table 4 Themultiple comparison resultof four factors on the ultrasonic power，solid to liquid ratio，ethanol volume fraction，ultrasonic time（SSR Methods）

3 結(jié)論與討論

本文通過超聲波輔助法提取黃花菜多酚類物質(zhì)的工藝分析研究，得出以下結(jié)論：a.根據(jù)單因素實驗結(jié)果采用正交實驗設(shè)計L9（34）對黃花菜多酚類物質(zhì)的提取工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，料液比、乙醇濃度、超聲時間對多酚類物質(zhì)提取得率差異均為極顯著；超聲波功率對其不顯著。各因素對多酚類物質(zhì)提取得率影響關(guān)系為：料液比＞乙醇濃度＞超聲時間＞超聲功率。b.通過方差分析和多重比較結(jié)果后進(jìn)行驗證實驗，可知最佳工藝參數(shù)為超聲功率為120W、料液比為1∶20、乙醇濃度為90%、超聲時間為40min，此時多酚類物質(zhì)提取得率為2.975%。

超聲提取主要通過細(xì)胞破碎作用促進(jìn)固相物質(zhì)向液相傳遞，并不是常規(guī)的傳熱傳質(zhì)作用，超聲提取不需加熱，但它本身還有一定的熱作用，導(dǎo)致超聲時樣液溫度有所增加，所以超聲時間不宜太久，太久對結(jié)果會有一定的影響，但相比常規(guī)提取方法普遍存在耗時、耗能、提取效率低等問題，為了充分提取多酚類物質(zhì)，在常規(guī)提取的基礎(chǔ)上，可以施加一定的輔助提取方法來加速細(xì)胞壁的破碎以促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)的多酚類物質(zhì)的釋放。超聲波作為一種先進(jìn)的輔助提取方法，具有提取時間短、能耗低、效率高等特點(diǎn)，在生物的有效成分提取中得到了廣泛應(yīng)用。在本實驗中多酚類物質(zhì)提取得率為2.975%。由此可見，黃花菜作為一種綠色保健食品，不僅資源豐富，多酚類物質(zhì)提取得率也較高，具有良好的發(fā)展前景。

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Optim ization of ultrasonic-assisted extracting polyphenols from the hemerocallis fulva

ZHOU Zhi-e，DU Hua-ying，LIN Li-ping，LICui-juan，LUO Qiu-shui*
（College of Food Science and Engineering of Jiangxi Agricultural University，Nangchang 330045，China）

To study the op timal conditions for the ultrasonic extraction technology of polyphenols from the hemerocallis fulva.The content of polyphenols was calculated w ith the gallic acid as the reference standard. Ultrasonic power，solid to liquid ratio，ethanol concentration and ultrasonic time were chosen as main factors in orthogonal test，and the result was done w ith analysis of variance and multip le comparisons.The results showed that the main extraction influence factors of hemerocallis fulva polyphenols in turn were solid to liquid ratio，ethanol concentration，ultrasonic time and ultrasonic power.Through the analysis of variance，the three sing le factor of solid to liquid ratio，ethanol concentration and ultrasonic power differences were extremely significant，the ultrasonic power was not significant.Obtained by multip le com parison，ultrasonic power of 120W，solid to liquid ratio of 1∶20，ethanol concentration of 90%and ultrasonic time of 40m in was the best extraction condition.Under the op timum cond itions，the extraction ratio of hemerocallis fulva polyphenols could reach 2.975%.

g lycop rotein；ultrasonic-assisted extraction；extraction ratio；hemerocallis fulva

TS201.1

B

1002-0306（2014）18-0284-04

10.13386/j.issn1002-0306.2014.18.055

2013－11－06 *通訊聯(lián)系人

周志娥（1981-），女，碩士研究生，實驗師，研究方向：食品科學(xué)與工程。