超聲波法提取蕎麥粉中黃酮類化合物的工藝研究

張國濤

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超聲波法提取蕎麥粉中黃酮類化合物的工藝研究

張國濤

（榆林學(xué)院， 陜西 榆林 719000）

為獲得最佳的蕎麥粉黃酮超聲提取工藝，在考察單因素的基礎(chǔ)上，采用四因素三水平的正交試驗(yàn)，獲得最佳的超聲提取黃酮工藝條件為：乙醇濃度65%，料液比為1∶45，超聲溫度60 ℃，超聲時間25 min。在最優(yōu)工藝條件黃酮得率最高，為20.5 mg/g。

蕎麥；黃酮；超聲萃取

蕎麥獨(dú)特的生長環(huán)境使其具有很高的營養(yǎng)價值，其所含的蛋白質(zhì)和B組維生素均比大米要高很多[1]。此外蕎麥還還具有許多的藥學(xué)特性，如具有降血糖、降血脂和減少自由基的抗氧化活性[2-6]。蕎麥的這些藥學(xué)作用是蕎麥中所含特殊營養(yǎng)成分的結(jié)果，黃酮類化合物在其中就發(fā)揮很大的作用[7-10]。研究蕎麥中黃酮類化合物含量和種類，以及如何從蕎麥中獲得高產(chǎn)率的黃酮類化合物是開發(fā)蕎麥深加工產(chǎn)品的理論基礎(chǔ)，對提高蕎麥的附加值具有重要科學(xué)意義。

傳統(tǒng)提取黃酮類化學(xué)物的方法有醇提法、堿水提取法、堿水稀醇提取法、酶法和有機(jī)溶劑提取法[11-13]。由于傳統(tǒng)提取工藝耗時、繁瑣和提取率低等特點(diǎn)，高效的現(xiàn)代提取方法逐漸被人們所采用，主要有超臨界流體提取法、微波提取法和超聲波提取法等。本文采用實(shí)驗(yàn)條件簡單易實(shí)現(xiàn)的超聲波法提取蕎麥中黃酮類化合物，確定最優(yōu)的超聲波提取工藝條件。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料和試劑

本實(shí)驗(yàn)所用的蕎麥從本地農(nóng)村購買的當(dāng)年產(chǎn)蕎麥。乙醇采用分析純，蘆丁為國內(nèi)產(chǎn)的編號為BW6265的標(biāo)準(zhǔn)品。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

采用的粉碎機(jī)為九陽的多能料理機(jī)機(jī)，型號為JYL-C022。超聲波清洗器采用歌能的型號G-100S的設(shè)備。紫外分光光度計(jì)采用島津的UV-1780型號的設(shè)備。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 樣品處理

對收集的蕎麥樣品首先進(jìn)行脫殼處理，對脫殼后的蕎麥采用多功能料理機(jī)進(jìn)行粉碎處理，然后收集過20目篩的蕎麥粉樣品，裝在塑料袋封口放在冰箱冷藏備用。

1.3.2 黃酮化合物的定量分析

黃酮的測定方法采用蘆丁作為標(biāo)準(zhǔn)品，具體的實(shí)驗(yàn)步驟見參考文獻(xiàn)[14]。

1.3.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

分別在100 mL 不同濃度的乙醇溶液中加入不同克數(shù)的蕎麥粉、考察在不同的超聲時間和超聲溫度下蕎麥黃酮萃取率的情況。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)四因素三水平的正交實(shí)驗(yàn)，確定最佳的提取蕎麥粉黃酮的超聲工藝，并對最優(yōu)工藝條件進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 提取劑濃度對黃酮提取率的影響

考察了不同乙醇濃度提取蕎麥粉中黃酮的得率，具體結(jié)果見圖1所示。

圖1 乙醇濃度對黃酮提取率的影響

當(dāng)乙醇濃度較低（45%）時，有大量的水溶性糖類和蛋白質(zhì)等物質(zhì)溶出，雖然可溶物較多，但黃酮得率卻不高。而當(dāng)乙醇濃度大于等于55%時，蕎麥粉的黃酮得率明顯提高。在乙醇濃度為65%時，蕎麥粉的黃酮得率值達(dá)到最大。隨著乙醇濃度繼續(xù)增大，蕎麥粉的黃酮得率有輕微的下降趨勢，這與賈雪峰的報道結(jié)果相似[15]。

2.1.2 超聲萃取時間對黃酮產(chǎn)率的影響

不同超聲時間下蕎麥粉黃酮的得率見圖2所示。

圖2 萃取時間對黃酮產(chǎn)率影響

整體上隨著超聲時間的增加，蕎麥粉黃酮的得率均有不同程度的提高，尤其在5~15 min之間。而當(dāng)超聲時間超過15 min后，這種增長趨勢減緩，可見繼續(xù)延長超聲時間 ，對黃酮萃取率影響不大。

2.1.3 蕎麥黃酮萃取率隨超聲溫度的變化情況

本文考察了超聲溫度在40~80 ℃之間對蕎麥粉黃酮得率的影響，結(jié)果見圖3所示。

在超聲溫度為40~60 ℃之間時，隨著超聲溫度的增加，蕎麥粉黃酮得率增加；但當(dāng)溫度繼續(xù)增高時，也即在60~80 ℃之間，隨著超聲溫度的增加蕎麥粉黃酮的得率反而有所下降。由此可以得出60 ℃之前，溫度的增加有利于黃酮的溶解，但溫度高于60 ℃時反而會抑制黃酮的析出。

圖3 溫度對黃酮提取率影響

2.1.4 料液比對蕎麥粉黃酮提取率的影響

不同料液比條件下蕎麥粉黃酮提取率的結(jié)果見圖4所示。從圖中不難看出一定量的蕎麥粉隨著乙醇溶液消耗體積的增多，黃酮得率增加。不過在料液比為1∶30之后，隨著乙醇溶液消耗體積的增加，黃酮得率的增加趨勢明顯減弱，說明繼續(xù)增加乙醇溶液的用量對黃酮得率的提高意義不是很大。

2.2 正交實(shí)驗(yàn)

2.2.1 正交實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)果

圖4 液料比對黃酮提取率影響

在單因素不同水平實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)。分別選取各個因素的三個水平，以9（34）正交表安排實(shí)驗(yàn)，具體見表1。

對表1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，其中極差最大的列為（時間）列，因此時間對黃酮提取率的影響最大，正交實(shí)驗(yàn)的方差分析也證明這點(diǎn)。例如在表2中可以看出，在=0.05水平，以極差最小列（料液比）列作為誤差列，（時間）列具有顯著性。乙醇濃度、溫度和料液比對蕎麥黃酮提取率的影響程度均不及超聲時間，且三者對蕎麥黃酮提取率的影響程度依次減弱。對乙醇濃度、料液比、超聲時間和超聲溫度四個因素的均值進(jìn)行分析，得出最優(yōu)的工藝組合為2323，即蕎麥粉用65%的乙醇溶液，以1∶45的料液比在環(huán)境溫度為60 ℃的水浴中超聲25 min，黃酮提取率最高。

表1 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表2 方差分析表

2.2.2 最佳工藝條件驗(yàn)證

在上述正交實(shí)驗(yàn)獲得的最佳工藝條件下對蕎麥粉的黃酮進(jìn)行提取實(shí)驗(yàn)，通過計(jì)算得出蕎麥粉的黃酮得率為20.5 mg/g，該實(shí)驗(yàn)結(jié)果優(yōu)于上述正交實(shí)驗(yàn)中的所有實(shí)驗(yàn)，因此可確定通過正交實(shí)驗(yàn)獲得的提取蕎麥粉黃酮的最優(yōu)提取工藝條件是合理的。

3 結(jié)論

首先分析單個因素對蕎麥黃酮萃取率的結(jié)果影響，然后設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)的因素水平方案。通過正交試驗(yàn)的結(jié)果分析，最終確定最佳的蕎麥黃酮提取工藝條件為：乙醇濃度65%，超聲溫度60 ℃，超聲時間25 min，料液比為1∶45。

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Study on the Optimum Ultrasonic Extraction Process of Flavonoids Compounds in Buckwheat Powder

（Yulin University, Shaanxi Yulin 719000, China）

Using orthogonal test of four factors and three levels, the optimum ultrasonic extraction process conditions of flavonoids compounds in buckwheat powder were obtained as follows: the ethanol concentration 65%, the rate of liquid to material 1:45, the ultrasonic temperature 60℃, and the ultrasonic time 25 min. Under the optimum ultrasonic extraction process conditions, the highest yield of flavonoids compounds can reach to 20.5 mg/g.

Buckwheat; Favone; Ultrasonic extraction

TQ 028

A

1671-0460（2017）08-1524-03

陜西省科技計(jì)劃項(xiàng)目，項(xiàng)目號：2011KW-27。

2017-01-10

張國濤（1982-），男，陜西榆林市人，講師，碩士，2009年畢業(yè)于深圳大學(xué)材料化學(xué)專業(yè)，研究方向：從事天然產(chǎn)物活性成分研究。E-mail：99452715@qq.com。