微波萃取法提取大蒜中總黃酮研究

蔣在雄

【摘 要】采用微波輔助萃取法提取大蒜中的總黃酮，通過單因素法考察微波時間、溶劑濃度、微波功率、加熱溫度等因素對大蒜中總黃酮提取量的影響，采用正交試驗來優(yōu)化提取條件。實驗結(jié)果表明：微波時間12min，乙醇濃度85%，微波功率600W，加熱溫度70℃，大蒜中總黃酮的提取率達0.21%。

【關(guān)鍵詞】大蒜；總黃酮；微波輔助萃??；分光光度法

蒜，為一年生或二年生草本植物，味辛辣，以其鱗莖、蒜薹、幼株供食用。大蒜中含有豐富的黃酮類化合物。黃酮類化合物是一組存在于植物中的天然產(chǎn)物，在自然界中分布廣泛，屬于植物次級代謝產(chǎn)物。在植物中少部分以游離形式存在，大部分與蔗糖合成苷類以配基的形式存在[1-2]。近年來，人們對黃酮化合物的利用也越來越重視，其在食品、醫(yī)藥、保健品和化妝品等領(lǐng)域的應(yīng)用具有廣闊前景[3-5]。微波輔助萃取法具有提取時間短，萃取所得產(chǎn)品雜質(zhì)含量低、有效成分高等優(yōu)點，微波萃取法已用于很多植物的研究，它的萃取速度和萃取產(chǎn)物的質(zhì)量使得該技術(shù)成為天然產(chǎn)物提取的有力工具。而將微波技術(shù)用于大蒜中總黃酮的提取尚未見報道。本實驗采用有機溶劑提取大蒜中黃酮類化合物，采用分光光度法 [3] 測定總黃酮含量，通過單因素實驗和正交試驗考察了微波法提取大蒜中總黃酮的條件。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 實驗材料：大蒜購買于荊州市美廉美超市。

1.1.2 主要試劑：蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品購自中國藥品生物制品檢定所，蘆丁含量≥98%；水乙醇，丙酮，甲醇，亞硝酸鈉，硝酸鋁，氫氧化鈉，等輔助試劑均為市售，分析純。

1.1.3 主要儀器：BS-124S 高速萬能粉碎機，購自天津市泰斯特儀器有限公司；XCA-8000I電熱鼓風(fēng)干燥箱，購自天津市華北實驗儀器有限公司；SP-2100紫外可見分光光度計，購自上海光譜儀有限公司；MAS-1常壓微波輔助合成∕萃取反應(yīng)儀，購自上海新儀微波化學(xué)科技有限公司；BS-124S電子天平，購自塞多利斯科學(xué)儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 原料預(yù)處理。將大蒜剝皮后清洗干凈，然后均勻切片，放入燒杯中，然后將燒杯置于80℃水浴鍋中恒溫加熱5 min，等瀝干水分置于60℃的電熱鼓風(fēng)干燥箱中烘干，取出后用中萬能粉碎機將其粉碎，最后放在試劑瓶中密封保存，備用。

1.2.2 篩選提取溶劑。準(zhǔn)確稱取2g大蒜干粉分別用丙酮、無水乙醇、甲醇為溶劑，以物料比1：30，在功率400W，溫度70℃下回流提取20min后抽慮，然后將提取物用相應(yīng)的溶劑定容至100ml的容量瓶中，分別測定不同溶劑提取液中的總黃酮含量。采用本試驗中最適合于大蒜黃酮提取的溶劑進行后續(xù)實驗。

1.2.3 微波法提取大蒜中總黃酮的單因素試驗。考察微波時間、溶劑濃度、微波功率、加熱溫度等因素對大蒜中總黃酮提取量的影響，在此基礎(chǔ)上進行正交試驗來確定最佳的提取條件。

1.2.4 正交實驗。綜合微波法單因素試驗，選用L9（34）表進行正交試驗，以提取液中總黃酮的含量高低為考察指標(biāo)，確定大蒜干粉中總黃酮提取的最佳條件。

2 結(jié)果與分析

2.1 蘆丁標(biāo)樣標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

以蘆丁質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，吸光度值為縱坐標(biāo)進行回歸。得蘆丁濃度與吸光度的回歸方程為：y=10.833x-0.0016， 相關(guān)系數(shù)是R2=0.9992，表明本方法線性關(guān)系良好。

2.2 微波提取的單因素試驗

2.2.1 微波提取時間對總黃酮提取率的影響

選擇適宜的微波時間。確稱取2g大蒜干粉，用80%乙醇以物料比1：30，在功率400W，溫度70℃下分別回流提取1min、2min、3min、4min、5min、7min、10min、12min、15min、17min、20min、25min后抽慮，將提取物定容至100mL，作為待測液，分別測定不同時間提取液中的總黃酮含量。

由圖2以看出，總黃酮的提取量總體上隨著時間的延長而升高，在12min時提取量最大，時間再延長呈下降趨勢。這可能是由于微波時間太長引起溫度升高造成乙醇揮發(fā)，以及微波對總黃酮結(jié)構(gòu)破壞造成損失導(dǎo)致的，并且因為黃酮類物質(zhì)在高溫下不穩(wěn)定，長期使其處于高溫狀態(tài)易導(dǎo)致其氧化，使得率反而下降。故以12min為適宜微波時間。

2.2.2 乙醇濃度對總黃酮提取的影響

選擇適宜的乙醇濃度。準(zhǔn)確稱取2g大蒜干粉，分別用10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%乙醇以物料比1：30，在功率400W，溫度70℃下回流提取12min后抽慮，將提取物定容至100mL，作為待測液，分別測定不同濃度提取液中的總黃酮含量。

乙醇和大蒜干粉的溶解效果不是很好，萃取之后成為懸浮液，過濾效果不好且時間漫長會影響實驗結(jié)果。經(jīng)過分析可能是：大蒜是一種高分子聚合物，濃度太低時，乙醇和黃酮類物質(zhì)之間的溶解度很小導(dǎo)致萃取出的其它雜質(zhì)很多影響過濾；太高時，可能是乙醇使其它脂溶性等物質(zhì)的溶出量也增多，導(dǎo)致黃酮類化合物的溶解量減少而萃取之后懸浮物很多影響過濾進而影響吸光度。最后把實驗范圍定在75%～85%之間選取最之間選取最佳值，由圖3知，75%的乙醇濃度是最佳濃度。

2.2.3 微波功率對總黃酮提取的影響

選擇適宜的微波功率。準(zhǔn)確稱取2g大蒜干粉，用75%乙醇以物料比1：30，分別在功率100W、200W、300W、400W、500W、600 W、700 W、800W、900W，溫度70℃下回流提取12min后抽慮，將提取物定容至100mL，作為待測液，分別測定不同功率提取液中的總黃酮含量。

由圖4可知，在500W時提取率最大，隨后總體呈下降趨勢，可能是由于功率越高對黃酮結(jié)構(gòu)破壞性越大，反而不利于黃酮提取。功率越高升溫越快，由于提取溫度固定在70℃，故功率在自動不斷調(diào)整以保持恒溫，而500 W以上已足以很快達到70℃，隨后功率會自動變小以防溫度過高，并且減少了對黃酮的破環(huán)，從而出現(xiàn)提取率隨一個值上下波動的情況。故選擇微波功率500W繼續(xù)后面的實驗。

2.2.4 加熱溫度對總黃酮提取的影響

選擇適宜的提取溫度。準(zhǔn)確稱取2g大蒜干粉，用75%乙醇以物料比1：30，在功率500 W，溫度為50℃、60℃、70℃、80℃、90℃下分別回流提取12min后抽慮，將提取物定容至100mL，作為待測液，分別測定不同溫度下提取液中的總黃酮含量。

由圖5可知，黃酮類物質(zhì)提取率隨加熱溫度的升高先升高后下降。當(dāng)溫度升到70℃時黃酮提取率最大。一般來說，在高溫下提取效率高，因為溫度升高，分子運動速度加快，滲透、擴散、溶解速度加快，使黃酮類物質(zhì)更易從細胞中轉(zhuǎn)移到溶劑中。但溫度高于70℃以后，伴隨著溫度的升高，一些大分子物質(zhì)溶出，其生物活性成分可能還要遭到破壞，黃酮類化合物的提取率會下降。故以70℃為最佳提取溫度。

2.3 微波法取的正交實驗

由表2可知，其中以試驗號1所得的提取液中總黃酮的含量最高，即A1B2C2D3為較好的工藝。從極差R值的大小可以看出：因素A乙醇濃度對總黃酮含量影響最大，因素B即溫度對總黃酮含量影響最小。因此，對提取液中總黃酮含量影響的大小順序依次為A-乙醇濃度 （%）>C-微波時間 （min）>D-微波功率（W）>B-加熱溫度 （℃）。從水平效應(yīng)均值計算結(jié)果可以得出，A1B2C2D3為最佳提取條件。但A1B2C2D3不包括在正交試驗設(shè)計表內(nèi)，因此通過驗證試驗證明該條件下所得的總黃酮含量是否比試驗號1更高。

2.4 驗證試驗

準(zhǔn)確稱取2g大蒜干粉，用85%乙醇在功率600W，溫度70℃下，以1：30的物料比回流提取12min后抽濾，將提取物定容至100mL，作為待測液，測定提取液中的總黃酮含量。結(jié)果見表3。

按此條件黃酮提取率e比正交試驗號1提高了0.0238%，方法可行。

3 結(jié)論

微波輔助提取總黃酮的最佳工藝條件為乙醇濃度85%，加熱溫度70℃，微波時間12min，微波功率600W。采用微波輔助提取天然產(chǎn)物中的活性物質(zhì)，具有提取效率高、選擇性強、重現(xiàn)性好、縮短時間、節(jié)約溶劑、降低能耗、綠色環(huán)保等優(yōu)點，微波輔助提取大蒜中的總黃酮應(yīng)可用于實踐。

【參考文獻】

[1]烏莉婭·沙依提，耿萍.維藥芹菜根化學(xué)成分及總黃酮提取工藝研究[D].新疆醫(yī)科大學(xué)，2007.

[2]吳洪特，等.微波輔助法提取薺菜中總黃酮的工藝研究[J].安徽農(nóng)業(yè)學(xué)，2008，36（27）：11800-11801.

[3]戶勛.鳳眼蓮總黃酮的提取分離及部分生物活性研究[D].福建師范大學(xué)，2008.

[4]李海濱，胡曉旭，譚偉，等.野波羅蜜根皮中總黃酮提取方法的比較研究[J].云南民族大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2014，23（1）：39-43.

[5]張成，賈紹義.微波萃取技術(shù)及其應(yīng)用[J].化學(xué)工業(yè)與工程，2004，12（6）：444-448.

[責(zé)任編輯：張濤]

2.2.4 加熱溫度對總黃酮提取的影響

選擇適宜的提取溫度。準(zhǔn)確稱取2g大蒜干粉，用75%乙醇以物料比1：30，在功率500 W，溫度為50℃、60℃、70℃、80℃、90℃下分別回流提取12min后抽慮，將提取物定容至100mL，作為待測液，分別測定不同溫度下提取液中的總黃酮含量。

由圖5可知，黃酮類物質(zhì)提取率隨加熱溫度的升高先升高后下降。當(dāng)溫度升到70℃時黃酮提取率最大。一般來說，在高溫下提取效率高，因為溫度升高，分子運動速度加快，滲透、擴散、溶解速度加快，使黃酮類物質(zhì)更易從細胞中轉(zhuǎn)移到溶劑中。但溫度高于70℃以后，伴隨著溫度的升高，一些大分子物質(zhì)溶出，其生物活性成分可能還要遭到破壞，黃酮類化合物的提取率會下降。故以70℃為最佳提取溫度。

2.3 微波法取的正交實驗

由表2可知，其中以試驗號1所得的提取液中總黃酮的含量最高，即A1B2C2D3為較好的工藝。從極差R值的大小可以看出：因素A乙醇濃度對總黃酮含量影響最大，因素B即溫度對總黃酮含量影響最小。因此，對提取液中總黃酮含量影響的大小順序依次為A-乙醇濃度 （%）>C-微波時間 （min）>D-微波功率（W）>B-加熱溫度 （℃）。從水平效應(yīng)均值計算結(jié)果可以得出，A1B2C2D3為最佳提取條件。但A1B2C2D3不包括在正交試驗設(shè)計表內(nèi)，因此通過驗證試驗證明該條件下所得的總黃酮含量是否比試驗號1更高。

2.4 驗證試驗

準(zhǔn)確稱取2g大蒜干粉，用85%乙醇在功率600W，溫度70℃下，以1：30的物料比回流提取12min后抽濾，將提取物定容至100mL，作為待測液，測定提取液中的總黃酮含量。結(jié)果見表3。

按此條件黃酮提取率e比正交試驗號1提高了0.0238%，方法可行。

3 結(jié)論

微波輔助提取總黃酮的最佳工藝條件為乙醇濃度85%，加熱溫度70℃，微波時間12min，微波功率600W。采用微波輔助提取天然產(chǎn)物中的活性物質(zhì)，具有提取效率高、選擇性強、重現(xiàn)性好、縮短時間、節(jié)約溶劑、降低能耗、綠色環(huán)保等優(yōu)點，微波輔助提取大蒜中的總黃酮應(yīng)可用于實踐。

【參考文獻】

[1]烏莉婭·沙依提，耿萍.維藥芹菜根化學(xué)成分及總黃酮提取工藝研究[D].新疆醫(yī)科大學(xué)，2007.

[2]吳洪特，等.微波輔助法提取薺菜中總黃酮的工藝研究[J].安徽農(nóng)業(yè)學(xué)，2008，36（27）：11800-11801.

[3]戶勛.鳳眼蓮總黃酮的提取分離及部分生物活性研究[D].福建師范大學(xué)，2008.

[4]李海濱，胡曉旭，譚偉，等.野波羅蜜根皮中總黃酮提取方法的比較研究[J].云南民族大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2014，23（1）：39-43.

[5]張成，賈紹義.微波萃取技術(shù)及其應(yīng)用[J].化學(xué)工業(yè)與工程，2004，12（6）：444-448.

[責(zé)任編輯：張濤]

2.2.4 加熱溫度對總黃酮提取的影響

選擇適宜的提取溫度。準(zhǔn)確稱取2g大蒜干粉，用75%乙醇以物料比1：30，在功率500 W，溫度為50℃、60℃、70℃、80℃、90℃下分別回流提取12min后抽慮，將提取物定容至100mL，作為待測液，分別測定不同溫度下提取液中的總黃酮含量。

由圖5可知，黃酮類物質(zhì)提取率隨加熱溫度的升高先升高后下降。當(dāng)溫度升到70℃時黃酮提取率最大。一般來說，在高溫下提取效率高，因為溫度升高，分子運動速度加快，滲透、擴散、溶解速度加快，使黃酮類物質(zhì)更易從細胞中轉(zhuǎn)移到溶劑中。但溫度高于70℃以后，伴隨著溫度的升高，一些大分子物質(zhì)溶出，其生物活性成分可能還要遭到破壞，黃酮類化合物的提取率會下降。故以70℃為最佳提取溫度。

2.3 微波法取的正交實驗

由表2可知，其中以試驗號1所得的提取液中總黃酮的含量最高，即A1B2C2D3為較好的工藝。從極差R值的大小可以看出：因素A乙醇濃度對總黃酮含量影響最大，因素B即溫度對總黃酮含量影響最小。因此，對提取液中總黃酮含量影響的大小順序依次為A-乙醇濃度 （%）>C-微波時間 （min）>D-微波功率（W）>B-加熱溫度 （℃）。從水平效應(yīng)均值計算結(jié)果可以得出，A1B2C2D3為最佳提取條件。但A1B2C2D3不包括在正交試驗設(shè)計表內(nèi)，因此通過驗證試驗證明該條件下所得的總黃酮含量是否比試驗號1更高。

2.4 驗證試驗

準(zhǔn)確稱取2g大蒜干粉，用85%乙醇在功率600W，溫度70℃下，以1：30的物料比回流提取12min后抽濾，將提取物定容至100mL，作為待測液，測定提取液中的總黃酮含量。結(jié)果見表3。

按此條件黃酮提取率e比正交試驗號1提高了0.0238%，方法可行。

3 結(jié)論

微波輔助提取總黃酮的最佳工藝條件為乙醇濃度85%，加熱溫度70℃，微波時間12min，微波功率600W。采用微波輔助提取天然產(chǎn)物中的活性物質(zhì)，具有提取效率高、選擇性強、重現(xiàn)性好、縮短時間、節(jié)約溶劑、降低能耗、綠色環(huán)保等優(yōu)點，微波輔助提取大蒜中的總黃酮應(yīng)可用于實踐。

【參考文獻】

[1]烏莉婭·沙依提，耿萍.維藥芹菜根化學(xué)成分及總黃酮提取工藝研究[D].新疆醫(yī)科大學(xué)，2007.

[2]吳洪特，等.微波輔助法提取薺菜中總黃酮的工藝研究[J].安徽農(nóng)業(yè)學(xué)，2008，36（27）：11800-11801.

[3]戶勛.鳳眼蓮總黃酮的提取分離及部分生物活性研究[D].福建師范大學(xué)，2008.

[4]李海濱，胡曉旭，譚偉，等.野波羅蜜根皮中總黃酮提取方法的比較研究[J].云南民族大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2014，23（1）：39-43.

[5]張成，賈紹義.微波萃取技術(shù)及其應(yīng)用[J].化學(xué)工業(yè)與工程，2004，12（6）：444-448.

[責(zé)任編輯：張濤]