超聲波法提取鳳尾竹葉黃酮工藝研究

禚同友（吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院食品工程學(xué)院，國(guó)家糖料加工技術(shù)研發(fā)分中心，吉林吉林132101）

超聲波法提取鳳尾竹葉黃酮工藝研究

禚同友
（吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院食品工程學(xué)院，國(guó)家糖料加工技術(shù)研發(fā)分中心，吉林吉林132101）

摘要：為從鳳尾竹葉中提取黃酮，采用超聲波法提取工藝，在乙醇濃度，料液比，超聲溫度，超聲時(shí)間4個(gè)單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化其提取工藝參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明，超聲波法提取鳳尾竹葉黃酮最佳工藝參數(shù)為：乙醇濃度72%，料液比1∶30（g/mL），超聲功率300W，超聲時(shí)間10min，此時(shí)鳳尾竹葉黃酮提取率為2.226%。

關(guān)鍵詞：鳳尾竹葉黃酮；黃酮；超聲波法；正交試驗(yàn)

鳳尾竹[Bambusamultiplex（Lour.）Raeuschel cv. Nana]為禾本科、刺竹屬多年生木質(zhì)化植物，又名觀音竹、蓬萊竹等，原產(chǎn)于我國(guó)廣東、廣西、四川、福建等地，目前已廣泛分布于我國(guó)南方大多省份，主要用于盆栽觀賞與園林綠化[1]；其竹葉基本處于未開(kāi)發(fā)利用狀態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)，竹葉中含有大量的黃酮、活性多糖、特種氨基酸、芳香成分和微量元素等有益成分[2]，其中黃酮是其主要的生物活性物質(zhì)，在各類品種竹葉中都廣泛存在。藥理學(xué)研究表明，竹葉黃酮具有抗氧化、抗疲勞、抗老化、抗菌、抗病毒、抑菌及保護(hù)心腦血管等多重藥理功效，具有廣泛的應(yīng)用范圍[3-5]。但目前關(guān)于鳳尾竹葉黃酮的提取工藝沒(méi)見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。目前黃酮類化合物常用的提取方法有溶劑法、微波輔助法、超聲波輔助法、酶解法、超臨界流體萃取法等[6-9]。超聲波輔助法具有操作簡(jiǎn)便快捷、提取率高、速度快等特點(diǎn)，近年來(lái)在植物黃酮的提取中有著廣泛應(yīng)用。研究表明，超聲產(chǎn)生的空化效應(yīng)能在溶劑內(nèi)部產(chǎn)生張烈沖擊波和速度極快的微射流，使提取系統(tǒng)中的固液邊界層變薄，增大傳質(zhì)速率而沖擊波或微射流產(chǎn)生的張大剪切力能使植物細(xì)胞壁破裂，促使更多內(nèi)含物的釋放：此外，超聲產(chǎn)生的機(jī)械效應(yīng)與熱效應(yīng)同樣加速有效組分的擴(kuò)散釋放，并充分與溶劑混合，利于提取。本研究采用超聲波法提取鳳尾竹葉黃酮，通過(guò)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化其工藝參數(shù)，以其為充分開(kāi)發(fā)鳳尾竹葉這一豐富自然資源提供技術(shù)參考。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

新鮮鳳尾竹葉：采自福建省漳州市，自然陰干后備用。蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品（純度＞99.0%）：購(gòu)于上海一基生物試劑有限公司；氫氧化鈉、硝酸鋁、亞硝酸鈉、醋酸鉛、乙醇、濃鹽酸、鋅粉等均為分析純。

1.2主要儀器

HH-4型數(shù)字恒溫水浴鍋：國(guó)華電器有限公司；722型分光光度計(jì)：上海光譜儀器有限公司；800型電動(dòng)離心沉淀器：江蘇龍崗醫(yī)療器械廠；KQ5200B型超聲波清洗器：昆山舒美儀器有限公司；LG-DAA型高速中藥粉碎機(jī)：浙江瑞安市百信藥機(jī)器械廠。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1超聲提取方法

將曬干后鳳尾竹葉用高速粉碎機(jī)粉碎，過(guò)80目篩。準(zhǔn)確稱取原料2.0 g于三角瓶中，用一定濃度、體積乙醇浸潤(rùn)后置于超聲波清洗器中，在一定條件下超聲提取，用真空泵抽提過(guò)濾，提取3次，合并提取液后減壓濃縮，回收乙醇，將浸膏定容到20mL。

1.3.2標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

采用丁利君等方法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制[10]。

1.3.3乙醇濃度對(duì)鳳尾竹葉黃酮提取率的影響

精確稱取2.00 g竹葉粉末5份，在料液比為1∶18（g/mL），提取時(shí)間為10min，超聲功率為300W下分別加入濃度為52%、62%、72%、82%、92%乙醇抽提過(guò)濾。提取3次后合并提取液，減壓濃縮回收乙醇，將浸膏定容到20mL。取試樣于510 nm處測(cè)其吸光度，計(jì)算黃酮得率。

1.3.4不同料液比對(duì)鳳尾竹葉黃酮提取率的影響

按1.3.3，72%的乙醇溶液，料液比分別為1∶6、1∶12、1∶18、1∶24、1∶30（g/mL）下加入進(jìn)行提取后計(jì)算黃酮得率。

1.3.5超聲功率對(duì)鳳尾竹葉黃酮提取率的影響

按1.3.3，乙醇濃度為72%，料液比為1∶18（g/mL），在超聲功率分別為200、250、300、350、400W下超聲提取，計(jì)算黃酮得率。

1.3.6超聲時(shí)間對(duì)鳳尾竹葉黃酮提取率的影響

按1.3.3，料液比為1∶18（g/mL），乙醇濃度為72%，在超聲功率300W下，超聲時(shí)間為5、10、15、20、25min下超聲提取，計(jì)算黃酮得率。

1.3.7正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化鳳尾竹葉黃酮超聲提取工藝

在單因素的基礎(chǔ)上，選取乙醇濃度、料液比、超聲溫度和超聲時(shí)間為考察因素，以鳳尾竹葉黃酮提取率為指標(biāo)，采用L9（34）進(jìn)行正交試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表1，優(yōu)化提取工藝。

表1　鳳尾竹葉黃酮超聲提取工藝正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table1　Design oforthogonal testsofultrasonicextraction processing

2　結(jié)果與分析

2.1黃酮標(biāo)準(zhǔn)曲線

以試劑空白為參比液，于510 nm處測(cè)其吸光度，以濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。見(jiàn)圖1。

數(shù)據(jù)經(jīng)回歸處理得回歸方程：C=0.291 5A+0.000 6 （mg/mL），R=0.999 7，說(shuō)明線性良好，方程可用。

圖1 蘆丁溶液標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1　Standard curveof rutin solution

2.2乙醇濃度對(duì)鳳尾竹葉黃酮提取率的影響

不同濃度下乙醇對(duì)提取的影響試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2　不同乙醇濃度對(duì)提取效果的影響Fig.2　Effectof differentalcohol contenton theyield

由圖2可知，在一定范圍內(nèi)，隨著乙醇濃度的增加，黃酮提取率增大，當(dāng)乙醇濃度達(dá)到72%時(shí)，提取率達(dá)到最高值，超過(guò)72%，提取率反而逐漸下降，其原因可能是進(jìn)入提取液的醇溶性雜質(zhì)增加，使黃酮提取率降低。所以本研究初步選擇乙醇72%左右為提取鳳尾竹葉黃酮適合的溶劑濃度。

2.3不同料液比對(duì)鳳尾竹葉黃酮提取率的影響

不同料液比下黃酮提取效果見(jiàn)圖3。

圖3　不同料液比對(duì)對(duì)鳳尾竹葉黃酮提取率的影響Fig.3　Effectof different raio of solid to liquid on the yield

由圖3可知，隨著料液比的增加，竹葉黃酮提取率逐漸增大；但當(dāng)料液比達(dá)到1∶18（g/mL）以后，提取率增加緩慢，其原因可能是當(dāng)料液比達(dá)到一定程度，竹葉中的黃酮已大多溶出，提取率基本趨于穩(wěn)定。而且過(guò)大的料液比會(huì)造成能耗和溶劑的浪費(fèi)，且給后續(xù)的蒸發(fā)濃縮工序增加困難，從節(jié)能和提高工作效率的角度考慮，溶劑用量不宜過(guò)大，所以本研究初步選擇1∶18（g/mL）左右為提取鳳尾竹葉黃酮適合的料液比。

2.4超聲功率對(duì)鳳尾竹葉黃酮提取率的影響

不同超聲功率對(duì)鳳尾竹葉黃酮提取率見(jiàn)圖4。

圖4　超聲溫度對(duì)鳳尾竹葉黃酮提取率的影響Fig.4　Effectof differentextraction temperatureon theyield

由圖4可知，竹葉黃酮的提取率隨著超聲功率的增加而提高，當(dāng)超聲功率達(dá)300W以上之后，總黃酮提取率的變化已不大，這是因?yàn)槌暪β蔬^(guò)強(qiáng)，會(huì)在竹葉表面形成一道屏障，從而影響黃酮類物質(zhì)的浸提，故以300W超聲波輔助功率已足夠。

2.5超聲時(shí)間對(duì)鳳尾竹葉黃酮提取率的影響

超聲時(shí)間對(duì)黃酮提取率見(jiàn)圖5。

圖5　超聲時(shí)間對(duì)鳳尾竹葉黃酮提取率的影響Fig.5　Effect of different ultrasonic extraction period on the yield

由圖5可知，黃酮提取率初期隨著超聲時(shí)間的增加而快速提高，當(dāng)超聲時(shí)間超過(guò)10min之后，提取率反而略微下降，后期下降較多，其原因可能是剛開(kāi)始時(shí)細(xì)胞內(nèi)外溶質(zhì)的濃度差很大，另外溶質(zhì)從被破碎的外層組織細(xì)胞釋放比從完整的內(nèi)層釋放容易得多，所以初期黃酮提取率快速提高；但隨著超聲時(shí)間的增加，竹葉顆粒不斷縮小，同時(shí)，超聲瞬間產(chǎn)生大量的熱和強(qiáng)烈的空化效應(yīng)，可能對(duì)黃酮的結(jié)構(gòu)有一定的破壞作用，所以后期提取率反而下降，所以本研究初步選擇10min左右為提取鳳尾竹葉黃酮適合的超聲時(shí)間。

2.6正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化鳳尾竹葉黃酮超聲提取工藝

在單因素的基礎(chǔ)上，選取乙醇濃度、料液比、超聲溫度和超聲時(shí)間為考察因素，以鳳尾竹葉黃酮提取率為指標(biāo)，采用L9（34）進(jìn)行正交試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2可知，影響鳳尾竹葉黃酮提取率的因素依次為料液比>乙醇濃度>超聲時(shí)間>超聲功率；黃酮提取的最佳工藝為A2B3C1D3，即乙醇濃度72%，料液比1∶30（g/mL），超聲功率300W，超聲時(shí)間10min；但正交表中無(wú)此項(xiàng)組合，所以按此組合進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，此時(shí)鳳尾竹葉黃酮提取率為2.226%，高于表中最高值。故此組合可認(rèn)為是鳳尾竹葉黃酮提取的最佳工藝參數(shù)。

表2　鳳尾竹葉黃酮超聲提取工藝正交試驗(yàn)結(jié)果Table2　Resu ltsof orthogonal testson ultrasonic extraction

3　結(jié)論

1）通過(guò)單因素確定提取鳳尾竹葉黃酮工藝條件為乙醇濃度為72%，料液比為1∶18（mg/m L），功率為300W下超聲10min，可得到良好的提取效果。

2）通過(guò)正交試驗(yàn)確定出超聲波法提取鳳尾竹葉黃酮最佳工藝參數(shù)為：乙醇濃度72%，料液比1∶30（g/mL），超聲功率300W，超聲時(shí)間10min，此時(shí)鳳尾竹葉黃酮提取率為2.226%。

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DO I：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.19.016

收稿日期：2014-02-10

作者簡(jiǎn)介：禚同友（1971—），男（漢），副教授，研究生，研究方向：食品科學(xué)。

Ultrasonic Extraction Processing of Flavonoids from Bambusamultiplex（Lour.）Raeuschel cv.Nana

ZHUOTong-you
（SchoolofFood Technology，Jilin Agriculture Scienceand Technology College，NationalR&DCenter For SugarProcessing，Jilin 132101，Jilin，China）

Abstract：In this essay，the ultrasonic extraction processing of flavonoids from Bambusamultiplex（Lour.）Raeuschel cv.Nana wasstudied.The optimal conditionsare obtained by single factors testsand orthogonal tests. The resultswere as follows：the solid-liquid ratio of ultrasonic extractionwas1 to 30 at300W for 10minwith 72%alcohol.The finalyield ratiowas2.226%atthe above conditions.

Keywords：Bambusamultiplex（Lour.）Raeuschel cv.Nana；flavonoids；ultrasonic extraction；orthogonal test