超聲波法提取水葫蘆中黃酮的工藝研究

黃曉輝，茹晶晶，羅五魁，周 云（寧德師范學(xué)院 化學(xué)系，福建 寧德 352100）

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超聲波法提取水葫蘆中黃酮的工藝研究

黃曉輝，茹晶晶，羅五魁，周 云
（寧德師范學(xué)院 化學(xué)系，福建 寧德 352100）

摘 要：用水葫蘆為原料，以95%乙醇為溶劑，用超聲波法提取法提取水葫蘆中的黃酮.通過考察提取pH、溫度、料液比及提取時(shí)間等幾個(gè)因素對(duì)提取效果的影響.并通過正交試驗(yàn)優(yōu)化提取工藝，確定最佳工藝條件為：超聲溫度為45℃，料液比為1：45（g：mL），超聲時(shí)間為35min，提取pH為8.在該工藝條件下，測(cè)得黃酮提取率4.51%.

關(guān)鍵詞：水葫蘆；黃酮；超聲波提取

水葫蘆（water hyacipth）又名鳳眼蓮（Eichhornia Crassipes），屬雨久花科鳳眼蓮屬的多年生漂浮水生草本植物.原產(chǎn)南美，1901年引入中國(guó)，由于它的大量繁殖會(huì)導(dǎo)致河道堵塞，影響航運(yùn)、排灌和水產(chǎn)品養(yǎng)殖，污染水體并降低水質(zhì)；被全世界公認(rèn)為“十大害草”之一［1-2］.

黃酮類化合物又名生物類黃酮化合物，是一類在植物中廣泛分布的天然活性產(chǎn)物.水葫蘆中黃酮含量較豐富，隨著人們對(duì)黃酮類化合物研究的加深，黃酮類化合物的研究開發(fā)越來越多，使其在醫(yī)藥和食品領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景.目前國(guó)內(nèi)外提取水葫蘆中的黃酮的方法很多，主要有溶劑提取法、堿性水或堿性稀醇提取法、超臨界二氧化碳流體萃取法、超聲波提取法［3-13］等.而超聲提取法具有工藝簡(jiǎn)單、提取率高等優(yōu)點(diǎn).本實(shí)驗(yàn)利用超聲波發(fā)提取水葫蘆中的黃酮，希望能為解決水葫蘆污染提供理論依據(jù).

本研究以采摘自寧德北岸水葫蘆為原料，采用超聲波醇提法提取水葫蘆中黃酮，優(yōu)化提取工藝，為水葫蘆的進(jìn)一步開發(fā)提供理論依據(jù).

1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.1 儀器與材料

KQ5200DB型超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司），VIS-7220N型分光光度計(jì)（北京北分瑞利分析儀器公司），SHB-III循環(huán)水式真空泵（長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司）, RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海雅榮生化儀器設(shè)備有限公司）95%乙醇AR,無(wú)水乙醇AR，蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品.

1.2 樣品液的制備

取新鮮水葫蘆洗凈，除去爛葉及其根部，于60℃烘箱中烘干，粉碎，置于干燥器中備用.取備用的干燥水葫蘆粉末3.0g，加100mL 95%乙醇，在60℃下，以160W的超聲波提取20min，抽濾，得濾液，再用60%乙醇定容至100mL，得樣品液.

1.3 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制［17］

精確稱取0.01g蘆丁，用60%的乙醇溶液定容至100mL，分別吸取0.00、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL于10.00mL容量瓶中，分別加入0.30mL 5%亞硝酸鈉溶液、0.30 mL10%硝酸鋁和4.00mL，4%氫氧化鈉溶液用60%乙醇稀釋至刻度，搖勻，靜置12min，在最大波長(zhǎng)處測(cè)其吸光度，建立回歸方程.

1.4 單因素試驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)選擇提取溫度，提取時(shí)間，溶液pH，提取料液比為四個(gè)影響因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)，考察其對(duì)水葫蘆中黃酮提取率的影響.

2 結(jié)果與分析

2.1 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

根據(jù)1.3實(shí)驗(yàn)步驟，可得在510nm波長(zhǎng)下蘆丁的標(biāo)準(zhǔn)曲線為：y=9.3413x+0.0027，r2=0.9991.其中：x為蘆丁質(zhì)量濃度，mg/mL；y為吸光度；r為相關(guān)性因數(shù).該圖線性良好，可以作為標(biāo)定黃酮含量的標(biāo)準(zhǔn)曲線.

2.2 單因素試驗(yàn)

2.2.1 提取率計(jì)算公式

2.2.2 提取溫度的選擇

根據(jù)1.4.1步驟，可得提取率與溫度的關(guān)系，結(jié)果如圖1所示：

圖1 提取率-提取溫度

圖2 提取率-提取時(shí)間曲線

從圖1可以看出，當(dāng)溫度從20℃增大到40℃時(shí)，提取率隨溫度的增大而上升，溫度達(dá)到40℃時(shí)，提取率達(dá)到最大，之后隨著溫度升高，提取率下降.這可能是這可能因?yàn)樘崛囟冗^高，提取液中的黃酮產(chǎn)生熱解，結(jié)構(gòu)被破壞導(dǎo)致部分產(chǎn)物降解，提取率不再增加反而下降［13］.因此選擇提取溫度為40℃.

2.2.3 提取時(shí)間的選擇

由圖2可知，超聲時(shí)間在30min時(shí)，水葫蘆總黃酮提取效果最好.當(dāng)超聲波作用時(shí)間超過30min，其提取率不再升高反而下降，這是因?yàn)辄S酮在溶液中長(zhǎng)時(shí)間受熱可能使部分酚結(jié)構(gòu)被破壞［12］.因此選擇提取時(shí)間為30min.

2.2.4 溶液pH的選擇

根據(jù)1.4步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可得提取率-pH曲線，如圖3所示：

圖3 提取率-提取液pH曲線

圖4 提取率-料液比曲線

由圖3可得，提取量在pH為9時(shí)最大.因此選擇提取液pH為9.

2.2.5 料液比的選擇

由圖4可知，水葫蘆總黃酮的提取率隨著提取液體積的增大而逐漸增大，當(dāng)料液比為1：40（g：mL）時(shí)，總黃酮的提取率最大，因此初步確定料液比1：40（g：mL）為最佳提取料液比.

2.3 正交試驗(yàn)

2.3.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在以上實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取提取溶液料液比、溫度、提取時(shí)間及提取液pH為考察因素，采用正交表L9（34）進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，因素水平選取如表1所示：

表1 總黃酮提取的正交實(shí)驗(yàn)因素水平表

2.3.2 正交試驗(yàn)結(jié)果

按表1設(shè)計(jì)的4因素3水平的正交試驗(yàn)考察諸因素各水平的提取效果，結(jié)果列于表2.

從表2正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，各因素的顯著性順序?yàn)椋簻囟龋˙）＞料液比（A）＞提取液pH（D）＞提取時(shí)間（C）,溫度（B）對(duì)黃酮的提取率的影響最顯著.可得最佳工藝為A2B3C2D1：提取溫度為45℃、料液比為1：45（g：mL）、提取液pH為8、提取時(shí)間為35min，根據(jù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)條件，重復(fù)可得總黃酮提取率為4.51%.結(jié)果證明正交試驗(yàn)確定的優(yōu)化工藝條件是正確的.

3 結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)研究可得超聲波提取水葫蘆黃酮的最佳工藝是：提取溫度為45℃、料液比為1：45、提取液pH為8、提取時(shí)間為35min，總黃酮的提取率為451%，從文獻(xiàn)12可知，常規(guī)溶劑提取法提取總黃酮的提取率是2.5%，超聲波提取法的黃酮提取率是其1.8倍.該結(jié)果表明：用超聲波法提取水葫蘆的工藝具有一定的可行性.

表2 黃酮提取效果的正交實(shí)驗(yàn)表

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中圖分類號(hào)：Q253.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-260X（2016）05-0043-02

收稿日期：2016-02-22

基金項(xiàng)目：寧德師范學(xué)院服務(wù)寧德項(xiàng)目（2013F006）