超聲波輔助浸提荷葉黃酮的工藝優(yōu)化

?禹淞文，趙大興，張平喜，陳志軍，文奕峰，薛 鑫?

（常德農(nóng)林科學(xué)研究院，湖南 常德 415000）

超聲波輔助浸提荷葉黃酮的工藝優(yōu)化

禹淞文，趙大興，張平喜，陳志軍，文奕峰，薛 鑫

（常德農(nóng)林科學(xué)研究院，湖南 常德 415000）

為了優(yōu)化超聲波輔助浸提荷葉黃酮的條件，提高荷葉黃酮的提取率，采用單因素試驗(yàn)的方法，考察超聲波功率、超聲時(shí)間、料液比對(duì)提取率的影響，并應(yīng)用正交試驗(yàn)確定最優(yōu)工藝參數(shù)。結(jié)果表明：荷葉黃酮超聲輔助浸提的最佳工藝為超聲功率150 W、超聲時(shí)間18 min、料液比1︰150（g/mL）。在最優(yōu)工藝條件下，荷葉黃酮的平均提取率可達(dá)到2.747%。

荷葉；黃酮；超聲波；浸提；工藝優(yōu)化

荷葉為睡蓮科水生植物，在2002年3月中國(guó)衛(wèi)生部衛(wèi)法監(jiān)發(fā)[2002]第51號(hào)文件中，荷葉被列入“藥食同源”的名單中[1]。傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)認(rèn)為荷葉性苦性平，具有清暑利濕、升發(fā)清陽(yáng)、清心去熱的功效[2]?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明，荷葉黃酮具有降脂減肥、抗自由基、抗氧化、抑菌、抗病毒等作用[3-4]。還有研究表明，荷葉含有以槲皮素為主要成分的黃酮類(lèi)物質(zhì)，且含量豐富[5-7]；荷葉中黃酮類(lèi)物質(zhì)主要以甙類(lèi)的形式存在，其中主要是糖甙形式，易溶于熱水[8]。

常德市緊鄰洞庭湖，擁有豐富的水資源，種荷歷史十分悠久，各縣區(qū)均有廣泛種植。但調(diào)查發(fā)現(xiàn)，常德市種荷主要以采摘新鮮蓮子、收獲蓮藕為目的，荷葉除少量被農(nóng)戶(hù)曬干做茶外，普遍被棄置，極少有地方把荷葉資源利用起來(lái)，導(dǎo)致大面積的荷葉資源浪費(fèi)。導(dǎo)致這種狀況的主要原因是缺乏對(duì)荷葉高附加值加工品及深加工產(chǎn)品的研究與開(kāi)發(fā)，加上市場(chǎng)對(duì)荷葉的需求量低，因此制約了常德乃至全國(guó)荷葉產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

目前，隨著健康消費(fèi)意識(shí)的提高，主流消費(fèi)群體從碳酸飲料過(guò)渡到茶飲料后又過(guò)渡到包裝水和健康飲料。試驗(yàn)以干荷葉為原料，以荷葉黃酮為指標(biāo)優(yōu)化超聲浸提條件，以期為荷葉飲品的開(kāi)發(fā)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

供試干荷葉購(gòu)自微山縣翡瀾經(jīng)貿(mào)有限公司；蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品購(gòu)自合肥博美生物科技有限公司；N4紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)購(gòu)自上海儀電分析；KQ-300DB型數(shù)控超聲波清洗器購(gòu)自昆山市超聲儀器有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 原料預(yù)處理 去除原料中霉變或蟲(chóng)蛀的次品，用清水清洗，除去泥沙或其他雜物，放于恒溫干燥箱內(nèi)烘干，將原料切成約3 cm×3 cm大小的方塊，備用。

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備 準(zhǔn)確吸取0.2 g/L的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液4 mL于25 mL容量瓶中，加水少許，再加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的亞硝酸鈉0.7 mL搖勻，5 min后再加0.3 mol/L的三氯化鋁0.7 mL搖勻，5 min后再加入1 mol/L氫氧化鈉4 mL，加水至刻度，在450～700 nm區(qū)間掃描，確定最大吸收波長(zhǎng)為510 nm。移取不同體積的標(biāo)準(zhǔn)溶液在510 nm測(cè)定吸光度，所得結(jié)果繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線[9]，得回歸方程y=10.588x+0.760 9，R2=0.994 9。

1.2.3 荷葉中黃酮類(lèi)化合物含量測(cè)定 將樣品以12 000 r/min，離心5 min后取上清液，準(zhǔn)確移取5.0 mL于25 mL容量瓶?jī)?nèi)，配制同1.2.2。搖勻并測(cè)吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出含量。公式如下：

式中：Y為荷葉黃酮提取率（%）；X為吸光度；V為樣品提取定容體積（mL）；M為樣品質(zhì)量（g）。

1.2.4 單因素試驗(yàn) 稱(chēng)取2 g荷葉，在浸提溫度50℃條件下，對(duì)超聲功率（120、150、180、210 W）、浸提時(shí)間（10、15、20、25 min）和料液比（1︰50、1︰75、1︰100、1︰125、1︰150；質(zhì)量體積比g/mL，下同）進(jìn)行單因素試驗(yàn)。單因素試驗(yàn)過(guò)程中其他設(shè)定條件分別為：料液比1︰100，浸提時(shí)間20 min，超聲功率120 W，按1.2.3的方法測(cè)量吸光度并計(jì)算出荷葉黃酮提取率。

1.2.5 正交優(yōu)化試驗(yàn) 在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，綜合考慮各因素及其交互作用對(duì)荷葉黃酮類(lèi)化合物提取率的影響，以荷葉黃酮提取率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，以超聲功率、浸提時(shí)間、料液比為影響因子，采用3因素3水平正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)確定最佳工藝條件，各因素水平見(jiàn)表1。

表1 超聲輔助提取正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素水平

1.2.6 試驗(yàn)驗(yàn)證 進(jìn)一步考察最優(yōu)工藝的合理性和穩(wěn)定性，在最優(yōu)工藝條件下，重復(fù)3次試驗(yàn)，測(cè)定荷葉黃酮的提取率。

2 結(jié)果與分析

2.1 超聲波輔助浸提工藝單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 超聲波功率 由圖1可以看出，當(dāng)超聲功率從125 W增加至150 W，荷葉黃酮提取率呈上升趨勢(shì)，主要原因可能是隨著超聲功率的增大，空化作用逐漸增強(qiáng)，黃酮從荷葉細(xì)胞中溶出加快，故提取率上升；當(dāng)超聲功率大于150 W時(shí)，黃酮的提取率開(kāi)始緩慢下降，原因可能是超聲波的強(qiáng)度太大破壞了部分黃酮的分子結(jié)構(gòu)。由此判斷，超聲波功率以150 W左右較適合荷葉黃酮的提取，故選擇120、150、180 W這3個(gè)水平進(jìn)行正交試驗(yàn)。

圖1 超聲功率對(duì)荷葉黃酮提取率的影響

2.1.2 超聲時(shí)間 由圖2可知，當(dāng)超聲時(shí)間從10 min延長(zhǎng)至15 min時(shí)，黃酮提取率呈快速上升趨勢(shì)；當(dāng)超聲時(shí)間超過(guò)15 min時(shí)，黃酮提取率逐漸下降，原因可能是超聲波作用前期，荷葉細(xì)胞遭到破壞，黃酮類(lèi)物質(zhì)迅速溶出，當(dāng)荷葉細(xì)胞破壞到一定程度，會(huì)溶出過(guò)多的雜質(zhì)，增加了黃酮提取的難度，從而導(dǎo)致提取率下降。由此判斷，荷葉黃酮提取的最適超聲時(shí)間為15 min，故選擇12、15、18 min這3個(gè)水平進(jìn)行正交試驗(yàn)。

圖2 超聲時(shí)間對(duì)荷葉黃酮提取率的影響

2.1.3 料液比 從圖3可以看出，隨著料液比的增加，荷葉黃酮提取率增加，當(dāng)達(dá)到1︰125后，提取率趨于平緩，原因可能是料液比的增大加大了荷葉黃酮的溶出動(dòng)力，同時(shí)有大量的雜質(zhì)溶出，影響了黃酮的溶出。故選擇料液比為1︰100、1︰125、1︰150這3個(gè)水平進(jìn)行正交試驗(yàn)。

圖3 料液比對(duì)荷葉黃酮提取率的影響

2.2 超聲輔助浸提工藝優(yōu)化的正交試驗(yàn)結(jié)果

由表2的極差分析可知，各因素對(duì)荷葉黃酮提取率的影響從大到小排列依次為B（超聲時(shí)間）＞A（超聲功率）＞C（料液比）。這與表3的方差分析結(jié)果一致，因素B（超聲時(shí)間）對(duì)荷葉黃酮提取具有極顯著影響，因素A（超聲功率）對(duì)荷葉黃酮提取具有顯著影響，而因素C（料液比）對(duì)荷葉黃酮提取的影響不顯著。從表2中還可以看出，荷葉黃酮超聲輔助浸提的最佳工藝為A2B3C2，即超聲功率150 W、超聲時(shí)間18 min、料液比1︰125。因?yàn)橐蛩谻對(duì)荷葉黃酮提取的影響不顯著，考慮到產(chǎn)品的成本，故選用更大的料液比以提高產(chǎn)品的產(chǎn)量。最終決定將試驗(yàn)最佳方案確定為：A2B3C3。即超聲功率150 W，超聲時(shí)間18 min，料液比1︰150（g/mL）。在此條件下進(jìn)行3次重復(fù)試驗(yàn)，得出荷葉黃酮的提取率分別為2.74%、2.75%、2.75%，均值為2.747%，具有較好的重復(fù)性。

表2 超聲波輔助浸提工藝優(yōu)化的正交試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié) 論

試驗(yàn)結(jié)果表明，各因素對(duì)荷葉黃酮提取率的影響從大到小排列依次為超聲時(shí)間＞超聲功率＞料液比；其中，超聲時(shí)間對(duì)荷葉黃酮提取具有極顯著影響，超聲功率對(duì)荷葉黃酮提取具有顯著影響，而料液比對(duì)荷葉黃酮提取的影響不顯著；荷葉黃酮超聲輔助浸提的最佳工藝為超聲功率150 W、超聲時(shí)間18 min、料液比1︰150（g/mL）。在最優(yōu)工藝條件下，荷葉黃酮的平均提取率可達(dá)到2.747%。

表3 超聲波輔助浸提方差分析

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Ultrasonic?Assisted?Digestion?of?Flavanoid?from?Lotus?Leaf

YU Song-wen，ZHAO Da-xing，ZHANG Ping-xi，CHEN Zhi-jun，WEN Yi-feng，XUE Xin
（Changde Agriculture & Forestry Scientific Research Academy, Changde 415000, PRC）

In order to optimize the ultrasonic assisted digestion of flavanoid from lotus leaf, the effects of inspect the ultrasonic power,ultrasonic time and liquid to solid ratio on the flavanoid extraction rate were studied by using single factor experiment, and the optimal process was determined by ultrasonic assisted digestion. Then the optimal process parameters were determined by orthogonal test. The results showed that the optimum technology conditions were ultrasonic power 150 W, ultrasonic time 18 min and liquid to solid ratio 1:150(g/mL). Under the optimal process conditions, the average extraction rate of the flavonoids in the lotus leaf reached 2.747%.

lotus leaf; flavanoid; ultrasonic; digestion; process optimization

TS201.4

A

1006-060X（2017）11-0073-03

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.011.020

2017-09-08

禹淞文（1989-），男，湖南津市人，主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工研究。

（責(zé)任編輯：成 平）