黑米中總黃酮不同提取工藝的比較

王磊，韋雅玲，王紅梅

（吉林工商學(xué)院糧食學(xué)院，吉林長春130507）

黑米中總黃酮不同提取工藝的比較

王磊，韋雅玲，王紅梅

（吉林工商學(xué)院糧食學(xué)院，吉林長春130507）

以黑龍江五常黑米為原料，采用不同的提取方法提取黑米中的黃酮類物質(zhì)，對乙醇回流提取法和超聲波輔助法提取黑米中總黃酮的效果進(jìn)行比較，確定最佳條件。結(jié)果表明：超聲波輔助法對黑米總黃酮的提取率最高，其最佳工藝參數(shù)為：料液比1∶50（g/mL），乙醇濃度60%，超聲時間40 min，提取溫度55℃，該條件下黑米總黃酮的提取率達(dá)到3.80%，該法高于乙醇熱回流提取法提取。

黑米；總黃酮；回流提?。怀暡ㄝo助提取

Abstract：Total flavonoids were extracted from Wuchang grown black rice by different methods including alcohol reflux and ultrasonic assisted extraction.The effect of reflux method and ultrasonic assisted method were compared and the optimal technique parameters were obtained.The optimal extraction conditions were determined as follows：the material-to-liquid 1∶50（g/mL），ethanol concentration 60%，ultrasonic time 40 min，extraction temperature 55℃.Under these conditions，the extraction rate of total flavonoids from grown blackrice using ultrasonic assisted method could reach 3.80%，which was greatly improved compared to using traditional reflux method.

Key words：grown black rice；total flavonoids；reflux extraction；ultrasonic assisted extraction

黃酮類化合物是一類重要的具有多樣生物活性的含氧雜環(huán)天然有機化合物，廣泛存在于植物中[1]。黃酮不僅具有抗菌、消炎鎮(zhèn)痛、降血壓、降血脂、清熱解毒等作用，在抗氧化、抗衰老、抗腫瘤、抑制脂肪酶等方面也有顯著效果，是目前功能性食品和醫(yī)藥品競相開發(fā)的重點領(lǐng)域[2]。傳統(tǒng)的黃酮提取方法為回流提取法、索氏提取法、水蒸氣蒸餾法等。超聲技術(shù)的高頻振動及空化效應(yīng)，可以破壞細(xì)胞組織從強化浸提效果，具有提取時間短、效率高等特點，近年來已廣泛應(yīng)用于天然活性物質(zhì)的提取[3-4]。

黑米又稱紫米、血米、烏米，在中國和東亞地區(qū)被譽為“補血米”、“長壽米”等[5]。黑米營養(yǎng)豐富，蛋白質(zhì)平均含量為13%左右，比普通白米高46%～66%；氨基酸組成齊全，含有17種人體必需的氨基酸，組成比例優(yōu)于白米且氨基酸組成模式接近人體模式[6]。此外，黑米中富含鐵、鋅、銅、錳等微量元素及VB1、VB2等B族維生素，還含有花色苷、黃酮、生物堿、甾醇等一些對人體健康有益的生物活性物質(zhì)[7]，屬于綠色保健食品，極具開發(fā)價值。本試驗以黑龍江五常黑米為原料，采用乙醇回流提取法與超聲波輔助法比較黑米總黃酮的提取率，探究對黑米總黃酮的最佳提取工藝，旨在為黑米的進(jìn)一步研究及開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黑米：黑龍江省五?？h；蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品：國藥集團化學(xué)試劑有限公司；無水乙醇、硝酸鋁、氫氧化鈉、亞硝酸鈉等試劑等均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

FA2004W電子天平：上海精密科學(xué)儀器有限公司；SC-3610高速離心機：安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司；722可見分光光度計：上海佑科儀器儀表有限公司；KQ-500E型超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司；GZX-9070MBE數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱：上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠。

1.3 方法

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作[8]

精密稱取在105℃下干燥至恒重的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品20.00 mg，用60%乙醇溶解，并定容于100 mL容量瓶中，配制成濃度為0.2 mg/mL的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液備用。

用移液管準(zhǔn)確量取蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0 mL，分別置于 25 mL 容量瓶中，先加5%NaNO2溶液 0.5 mL，搖勻，放置 6 min，再加10%Al（NO3）3溶液0.5 mL，搖勻，放置6 min，加入4%NaOH溶液5 mL，用60%乙醇溶液定容，搖勻，放置15 min，在波長510 nm處測定吸光度，同時做空白對照，以蘆丁標(biāo)準(zhǔn)液質(zhì)量濃度（C，mg/mL）為橫坐標(biāo)，相應(yīng)的吸光度（A）為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.2 總黃酮含量的測定[9]

黑米用粉碎機粉碎后過60目篩，干燥后準(zhǔn)確稱取1 g置于50 mL的離心管中，在不同的條件下進(jìn)行乙醇回流提取和超聲波輔助提取，提取液放入離心機中3 500r/min離心5min后，用60%的乙醇定容到100 mL容量瓶中，移取定容好的提取液1 mL置于25 mL的容量瓶中，按照1.3.1測定方法，以0號管為參比液，于波長510 nm處測定吸光度，根據(jù)得出的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計算出黃酮提取率。

式中：C為黑米提取液中總黃酮的質(zhì)量濃度，mg/mL；n為提取液稀釋倍數(shù)；V為提取液第一次定容總體積，mL；m為黑米粉末質(zhì)量，g。

1.3.3 乙醇回流法提取黑米總黃酮的正交試驗

采用乙醇回流法提取，在單因素試驗的基礎(chǔ)上，設(shè)計四因素三水平正交試驗，按正交表L9（34）對料液比、乙醇濃度、提取時間及提取溫度進(jìn)行優(yōu)化，因素水平表見表1。

表1 乙醇回流法提取黑米總黃酮的因素水平表Table 1 The factors and levels of orthogonal experiments by reflux extraction

1.3.4 超聲波輔助法提取黑米總黃酮的正交試驗

采用超聲波輔助醇提法提取，在單因素試驗的基礎(chǔ)上，設(shè)計四因素三水平正交試驗，按正交表L9（34）對提取溫度、乙醇濃度、料液比及超聲時間進(jìn)行優(yōu)化，因素水平表見表2。

表2 超聲波法提取黑米總黃酮的因素水平表Table 2 The factors and levels of orthogongal experiments by ultrasonic assisted extraction

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程

以吸光度（A）為縱坐標(biāo)，總黃酮質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，如圖1所示，得到回歸直線方程：y=0.507 9x-0.003 5（y為吸光度；x為質(zhì)量濃度，mg/mL），R2=0.999 6。

圖1 蘆丁樣品標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 Standard curve of rutin

2.2 乙醇回流法提取黑米總黃酮的正交試驗結(jié)果

根據(jù)乙醇熱回流法的四因素三水平正交試驗設(shè)計，得到正交試驗結(jié)果見表3，方差分析表見表4。

表3 乙醇回流法正交試驗結(jié)果Table 3 The result of orthogonal experiment for reflux extraction method

續(xù)表3 乙醇回流法正交試驗結(jié)果Continue table 3 The result of orthogonal experiment for reflux extraction method

表4 方差分析表Table 4 Analysis of variance

以黑米中黃酮的提取率為指標(biāo)，得到上述正交試驗結(jié)果。水平因素的極差越大，其水平變動所影響的指標(biāo)變化越大。由表3極差值分析可知，影響乙醇回流法提取工藝的主要因素主次順序為B＞D＞A＞C，即乙醇濃度＞提取溫度＞料液比＞提取時間。從K值大小可知，最優(yōu)化工藝組合條件為A2B2C3D2，即料液比1∶30（g/mL），乙醇濃度60%，提取時間3 h，提取溫度70℃，在此條件下的黃酮提取率為2.60%。由表4可知，乙醇濃度對黑米總黃酮提取率的影響顯著，其余因素影響不大。采用乙醇回流法提取黑米總黃酮時，為達(dá)到最佳提取效果，需要重點控制乙醇濃度。

2.3 超聲波輔助法提取黑米總黃酮的正交試驗結(jié)果

根據(jù)超聲波輔助法的四因素三水平正交試驗設(shè)計，正交試驗結(jié)果見表5，方差分析見表6。

表5 超聲波輔助法正交試驗結(jié)果Table 5 The result of orthogonal experiment for ultrasonic assisted extraction

續(xù)表5 超聲法正交試驗結(jié)果Continue table 5 The result of orthogonal experiment for ultrasonic assisted extraction

表6 方差分析表Table 6 Analysis of variance

以黑米中黃酮的提取率為指標(biāo)，得到上述正交試驗結(jié)果。水平因素的極差越大，其水平變動所影響的指標(biāo)變化越大。由表5極差值分析可知，影響超聲法提取工藝主要因素的主次順序為A＞B＞D＞C，即提取溫度＞乙醇濃度＞超聲時間＞料液比。從K值大小可知，最優(yōu)化工藝組合條件為A2B2C3D2，即提取溫度55℃，乙醇濃度 60%，料液比 1 ∶50（g/mL），超聲時間 40 min，在此條件下的黃酮提取率為3.80%。由表6可知，提取溫度、乙醇濃度兩因素對黑米總黃酮提取率的影響顯著，其余因素影響不大。采用超聲波法提取黑米總黃酮時，為達(dá)到最佳提取效果，需要重點控制提取溫度和乙醇濃度。

3 結(jié)論

本試驗分別運用乙醇熱回流法和超聲波輔助醇提法對黑米中黃酮類化合物進(jìn)行提取，通過正交試驗對黑米總黃酮提取工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，使用乙醇回流法提取的最佳工藝參數(shù)為：料液比1∶30（g/mL），乙醇濃度60%，提取時間3 h，提取溫度70℃，在此條件下的黃酮提取率為2.60%；使用超聲波輔助法提取的最佳工藝參數(shù)為：提取溫度55℃，乙醇濃度60%，料液比 1 ∶50（g/mL），超聲時間40 min，在此條件下的黃酮提取率為3.80%。并對這兩種提取黑米中總黃酮的提取法分析比較得出，超聲波輔助提取比乙醇回流提取在各自最佳條件下的提取時間短、效率高、操作簡單。

[1]粱丹,張保東.黃酮類化合物提取和分離方法研究進(jìn)展[J].周口師范學(xué)院學(xué)報,2007,24(5):87-89

[2]賴毅勤,周宏兵.近年來黃酮類化合物提取和分離方法研究進(jìn)展[J].食品與藥品,2007,9(4):54-58

[3]Zhu X Y,Mang Y L,Xie J,et al.R esponse surface optim ization of m echanochem ical-assisted extraction of flavonoids and terpene trilactones from Ginkgo leaves[J].Industrial Crops and Products,2011,34:1041-1052

[4]PSARRA E,MAKRIS D P,KALLITHRAKA S,et al.Evaluation of the antiradical and reducing properties of selected Greek white wines:correlation with polyphenolic composition[J].Journal of the Science of Food and Agriculture,2002,82:1014-1020

[5]劉媛媛.黑米及黑米酒中抗氧化成分分析[D].楊凌:西北農(nóng)林科技大學(xué),2013

[6]戰(zhàn)汪濤.黑米擠壓膨化工藝及膨化黑米粉應(yīng)用研究[D].泰安:山東農(nóng)業(yè)大學(xué),2010

[7]孫曉俠,吳珊珊,王改玲.超聲波強化提取黑米皮色素的工藝研究[J].中國釀造,2010,11(9):133-136

[8]李大婧,宋江峰,劉春泉,等.超聲波輔助提取黑豆皮色素工藝優(yōu)化[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2009,25(2):273-279

[9]楊志剛,張燕萍,楊海定,等.超聲波輔助提取常熟黑米類黃酮及其抗氧化活性分析[J].食品科學(xué),2013,34(18):118-122

Comparison of Different Technology for Extracting Total Flavonoids from Grown Black Rice

WANG Lei，WEI Ya-ling，WANG Hong-mei
（Grain School of Jilin Business and Technology College，Changchun 130507，Jilin，China）

2017-01-25

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.19.009

吉林省教育廳“十二五”科學(xué)技術(shù)研究項目（2014439）

王磊（1982—），男（漢），講師，碩士，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工與檢測。