紅麥麩皮中黃酮類物質(zhì)不同提取工藝研究

吳敏　秦丹　張齊　陳文杰　華佳佳　桑宏慶

摘要本文研究了加熱提取法和超聲波輔助法對紅麥麩皮中黃酮類物質(zhì)的提取工藝，通過單因素試驗和正交試驗測定不同處理條件對黃酮類物質(zhì)提取率的影響。加熱法通過對乙醇濃度、料液比提取溫度和提取時間4個單因素進(jìn)行分析，以探索影響黃酮類物質(zhì)提取率的主要因素，通過正交試驗優(yōu)化加熱法的提取工藝;超聲輔助法通過對乙醇濃度、料液比、超聲功率和提取時間4個單因素進(jìn)行分析，以探索影響黃酮類物質(zhì)提取率的主要因素，通過正交試驗優(yōu)化超聲輔助法的提取工藝。結(jié)果表明，影響熱提取法的最重要因素是提取溫度，熱提取法最佳提取工藝條件為乙醇濃度80%、料液比1：25、加熱溫度75C時提取4h;而影響超聲輔助法的最重要因素是乙醇濃度，超聲波輔助法最佳工藝條件為乙醇濃度80%料液比1：30、在超聲功率50W下超聲提取90min。

關(guān)鍵詞 紅麥麩皮;黃酮類物質(zhì);熱提取法;超聲波輔助法;提取工藝

中圖分類號 TS219

文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 1007-5739（2019）07-0208-05

小麥主要分為紅麥和白麥。紅麥?zhǔn)巧罴t色或紅褐色的小麥，因含有一定量的花青苷而具有抗氧化等保健功能，紅麥比白麥含有更高含量的可溶性總酚酸、阿魏酸、香草醛等物質(zhì)。紅麥麩皮是指紅麥外層的表皮，色素含有的活性成分一般分布于籽粒種皮和糊粉層中4。與白麥相比，紅麥麩皮皮層較厚，含有更多的黃酮類化合物和酚酸類物質(zhì)1.4。傳統(tǒng)的面粉加工方式會將大部分種皮和糊粉層棄于麩皮中心，用作家畜飼料，導(dǎo)致麩皮及其含有的活性成分未能充分利用。

黃酮類物質(zhì)是酚酸類物質(zhì)的主要組成部分5，是植物中活性最高的次生代謝產(chǎn)物，具有抗氧化、抗炎、抗過敏等作用。由于水果和蔬菜中黃酮類物質(zhì)含量很高，所以大量研究集中在水果和蔬菜中黃酮類的提取及生物學(xué)活性方面'51。小麥?zhǔn)侨祟愔匾闹魇持?，在食品中占有舉足輕重的地位。小麥麩皮一般用作飼料，但小麥麩皮含有較多的黃酮類物質(zhì)4，有關(guān)其有效的提取方法尚未見報道。

天然產(chǎn)物的綠色有效提取是藥物化學(xué)和生物合成的重要方法8，熱提取法是重要的綠色提取方法之一，可以減少有害物質(zhì)的生成，但該法存在提取時間長、耗水量大等缺點。超聲波輔助法由于簡單高效而被廣泛應(yīng)用于多種物質(zhì)的提取，紅麥麩皮的黃酮提取尚未有系統(tǒng)研究。本文研究了加熱法和超聲輔助法對紅麥麩皮黃酮類物質(zhì)的提取工藝，并進(jìn)行了優(yōu)化，以期為紅麥麩皮中黃酮類物質(zhì)的生產(chǎn)應(yīng)用提供參考。

1材料與方法

1.1材料與試劑

紅麥麩皮，購自安徽省鳳寶糧油食品（集團(tuán)）有限公司。氫氧化鈉、亞硝酸鈉、硝酸鋁、無水乙醇等，均為分析純，由國藥集團(tuán)試劑有限公司生產(chǎn)。

1.2儀器與設(shè)備

AR-2740分析天平，上海滬粵明科技有限公司;HHS型電熱恒溫水浴鍋，上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備;HH-6數(shù)顯恒溫水浴鍋，國華電器有限公司;DTD-6超聲波清洗機(jī)，鼎泰（湖北）生化科技設(shè)備制造有限公司;L550低速合式離心機(jī)，湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司;752型紫外可見分光光度計，上海光譜儀器有限公司;SHB一II循環(huán)水式多用真空泵，鄭州長城科工貿(mào)有限公司。

1.3蘆丁標(biāo)準(zhǔn)液制備和標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

準(zhǔn)確稱取干燥至恒重的蘆丁藥品50.00mg，用30%乙醇溶解，定容至50.00mL，得到濃度為1.00mg/mL的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)液。用移液管吸取1.00mg/mL蘆J標(biāo)準(zhǔn)液5.00mL至50.00mL容量瓶中，用30%乙醇定容，得到0.10mg/mL蘆丁標(biāo)準(zhǔn)液。依次吸取0、1.00、2.003.004.00、5.00mL標(biāo)準(zhǔn)液于10.00mL容量瓶中，分別標(biāo)為0、1、23、4.5、6號標(biāo)準(zhǔn)液。加人5%亞硝酸鈉溶液0.50mL搖勻，放置5min，加入0.50mL濃度為10%的硝酸鈉溶液搖勻，靜置6min;再加入4.00mL的4%氫氧化鈉溶液，用30%乙醇溶液定容至刻度線，搖勻，靜置12min。以0號標(biāo)準(zhǔn)液為空白參照，用紫外可見分光光度計在510nm處測吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.4熱提取法

準(zhǔn)確稱取干燥的紅麥麩皮粉末1.25g，放人碘量瓶中，加入一定濃度的乙醇溶液，放入恒溫水浴鍋中。在設(shè)定的溫度下加熱一定時間后以4000r/min離心10min，取上清液定容至50mL;取5mL定容于25mL容量瓶，加入5%亞硝酸鈉溶液0.50mL搖勻;放置5min后，加入10%硝酸鈉溶液0.50mL，搖勻后靜置6min;再加人4%氫氧化鈉溶液4.00mL，用30%乙醇溶液定容，搖勻后靜置12min。在510nm處測定混合液的吸光度，計算樣品中黃酮的含量""。

1.4.1乙醇濃度的確定。稱取1.25g紅麥麩皮粉末4份放人4個碘量瓶中，按1：25的料液比分別加人濃度為50%、60%、70%、80%的乙醇于碘量瓶中，放入溫度為709C的恒溫水浴鍋中加熱2h，試驗重復(fù)3次。按照熱提取法測定各樣品中的黃酮濃度。

1.4.2料液比的選擇。稱取1.25g紅麥麩皮粉末4份放入4個碘量瓶中，按1：20、1：25、1：30、1：35的料液比加人70%乙醇于碘量瓶中，放入溫度為70C的恒溫水浴鍋中加熱2h，試驗重復(fù)3次。按照熱提取法測定各樣品中的黃酮濃度。1.4.3提取時間的確定。稱取1.25g紅麥麩皮粉末4份放人4個碘量瓶中，按照1：25的料液比加入70%乙醇于碘量瓶中，放人溫度為70C的恒溫水浴鍋中，分別加熱1、2、3、4h，試驗重復(fù)3次。按照熱提取法測定各樣品中的黃酮濃度。

1.4.4提取溫度的確定。稱取1.25g紅麥麩皮粉末4份放人4個碘量瓶中，按照1：25的料液比加入70%乙醇于碘量瓶中，分別放人溫度為65、70、75、80C的恒溫水浴鍋中加熱2h，試驗重復(fù)3次。按照熱提取法測定各樣品中的黃酮濃度。

1.4.5熱提取法正交試驗根據(jù)單因素試驗結(jié)果，可以確定正交試驗的因素水平2，見表1。

1.5超聲波輔助法

超聲輔助法與乙醇提取法相似，在室溫25C7下用超聲波超聲，具體操作如下。稱取干燥的紅麥麩皮粉末1.25g放入碘量瓶中，加入一定濃度的乙醇溶液，放入超聲波清洗機(jī)中，在設(shè)定的超聲波頻率下超聲一定時間后以4000r/min離心10min。取離心后的上清液定容至50mL。取5mL上述溶液于25mL容量瓶中，加入5%亞硝酸鈉溶液0.50mL搖勻;放置5min后，加入10%硝酸鈉溶液0.50mL搖勻，靜置6min;加人4%氫氧化鈉溶液4.00mL，用30%乙醇溶液定容，搖勻，靜置12min。在510nm處測定混合液的吸光度，計算樣品中黃酮的含量（13]。

1.5.1乙醇濃度的確定。稱取1.25g紅麥麩皮粉末4份放人4個碘量瓶中，按1：25的料液比在各碘量瓶中分別加入濃度為50%、60%、70%、80%的Z醇，放人50W的超聲波清洗機(jī)中超聲30min，試驗重復(fù)3次。按照超聲波輔助法測定各樣品中的黃酮濃度。

1.5.2料液比的選擇。稱取1.25g紅麥麩皮粉末4份放入4個碘量瓶中，按照1：20、1：25、1：30、1：35的料液比在各碘量瓶中加入70%乙醇，放入50W超聲波清洗機(jī)中超聲30min，試驗重復(fù)3次。按照超聲波輔助法測定各樣品中的黃酮濃度。

1.5.3超聲時間的確定。稱取1.25g紅麥麩皮粉末4份放人4個碘量瓶中，按1：25的料液比在各碘量瓶中加入70%乙醇，放入聲功率為50W的超聲波清洗機(jī)中，分別超聲30、50、7090min，試驗重復(fù)3次。按照超聲波輔助法測定各樣品中的黃酮濃度。

1.5.4超聲功率的確定。稱取1.25g紅麥麩皮粉末4份放人4個碘量瓶中，按1：25的料液比在各碘量瓶中加人70%乙醇，分別放人超聲功率為40、50、60、70W的超聲波清洗機(jī)中超聲30min，試驗重復(fù)3次。按照超聲波輔助法測定各樣品中的黃酮濃度。

1.5.5超聲濃輔助法正交試驗。根據(jù)單因素試驗的結(jié)果，確定正交試驗的因素水平，見表2。

2結(jié)果與分析

2.1標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

根據(jù)1.3的方法，配制蘆丁標(biāo)準(zhǔn)液所測定的吸光度的結(jié)果，利用Excel圖表繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線（圖1），得到回歸方程y=0.1106：x+0.0119，R2=0.9995，從而計算提取率。

2.2熱提取法

2.2.1乙醇濃度的影響。由圖2可知，紅麥麩皮中黃酮類物質(zhì)在70%乙醇中的提取率最高，在80%濃度時反而降低，這與前人的研究結(jié)果一致[13-14），可能由于黃酮類物質(zhì)是混合物，既有易溶于水的物質(zhì)，也有易溶于乙醇的物質(zhì)，在乙醇濃度升高時，容易溶于水的黃酮類物質(zhì)降低導(dǎo)致提取率下降。

2.2.2料液比的影響。由圖3可知，料液比為1：30時提取率最高，1：30和1：35時提取率沒有顯著性差異，這與Jiang等的研究結(jié)果相似4。1：20和1：25時，乙醇的量可能還不足以溶解所有的黃酮類物質(zhì)，隨著乙醇量的增加，可溶解的物質(zhì)不再增加，因而提取率不再有顯著變化。

2.2.3提取時間的影響。由圖4可知，隨著提取時間的延長，黃酮類化合物的提取率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。加熱時間為3h時黃酮的提取率最高，這可能是由于黃酮類化合物能清除自由基，在加熱過程中可以與自由基反應(yīng)消耗黃酮，加熱時間越長，消耗的黃酮大于提取的黃酮，從而使提取率下降。

2.2.4提取溫度的影響。由圖5可知，隨著提取溫度升高，黃酮的提取率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。75°C時提取率最高，80C時提取率小于70C提取率，可能是溫度升高，破壞了黃酮的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致黃酮類化合物提取率下降。

2.2.5熱提取法正交試驗結(jié)果。由表3可知，利用溶液熱提取法提取紅麥中黃酮類物質(zhì)時，各因素的影響順序為D>B>C>A，即提取溫度對黃酮的提取率影響最大，其后依次是料液比、乙醇濃度及提取時間。溶液熱提取法的最佳條件為A4B2C4D3，即在1：25的料液比添加80%的乙醇溶液在75C下提取4h。

由表3分析得出的最優(yōu)組合A4B2C4D3沒有在正交試驗組合中出現(xiàn)，故應(yīng)進(jìn)一步驗證按正交試驗表3得出的最優(yōu)化提取工藝A.B2C4D3組合進(jìn)行提取，得黃酮提取率為5.69%，略大于表中最優(yōu)組合A2B3C4D1的提取率5.67%，故最優(yōu)組合為AB2C4D3。

2.3超聲波輔助法

2.3.1乙醇濃度的影響。由圖6可知，80%乙醇的提取率最高，使用50%～70%的乙醇提取黃酮類物質(zhì)時，差異不顯著，這可能是由于在25C下超聲，溫度較低，乙醇濃度對黃酮類物質(zhì)的溶解影響更大。

2.3.2料液比的影響。由圖7可知，超聲法的料液比在1：30時提取率最高，與加熱法相似。1：30與1：35的提取率沒有顯著性差異。

2.3.3超聲時間的影響。由圖8可知，超聲法隨著提取時間延長，提取率也是呈先增加后降低趨勢，這與Jiang等的研究結(jié)果相似，在超聲3h時提取率達(dá)到最高值4。究其原因可能是超聲時間延長使超聲儀器溫度升高，破壞黃酮結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致提取率下降。

2.3.4超聲功率的影響。由圖9可以看出，超聲功率在50W時黃酮提取率最高，功率升高，提取率下降。究其原因可能是超聲功率越大，對黃酮的破壞越大，致使黃酮提取率下降。

2.3.5超聲波輔助法正交試驗結(jié)果。由表4可知，利用超聲輔助法提取紅麥中黃酮類物質(zhì)時，影響提取紅麥中黃酮物質(zhì)提取率的因素為G>H>F>E，即乙醇濃度對黃酮的提取率影響最大，其后依次是超聲功率、料液比及超聲時間。超聲輔助法的最佳條件為EF3G4H3，即1：30的料液比添加80%乙醇溶液在60W超聲波清洗機(jī)中超聲處理90min。由表4分析得出的最優(yōu)組合EF3G4H3沒有在正交試驗組合中出現(xiàn)，故應(yīng)進(jìn)一步驗證。按正交試驗表4得出的最優(yōu)化提取工藝E4FsG4Hs組合進(jìn)行提取，得黃酮提取率為5.97%，略大于表中最優(yōu)組合EF1G4H2的提取率5.88%，故最優(yōu)組合為E4FsGH3。

3結(jié)論與討論

在熱提取法中，影響紅麥中黃酮物質(zhì)提取率的因素為提取溫度>料液比>乙醇濃度>提取時間，正交試驗得到的最佳條件是1：25的料液比添加80%乙醇溶液在75C下提取4h;在超聲波提取法中，影響紅麥中黃酮物質(zhì)提取率的因素為乙醇濃度>超聲功率>料液比>超聲時間，正交試驗得到的最佳條件是1：30的料液比添加80%乙醇溶液在60W超聲波清洗機(jī)中超聲處理90min。

傳統(tǒng)加熱法可以充分提取黃酮，但是耗時比較長，對能量的消耗更多，增加成本;與傳統(tǒng)的加熱法相比，超聲波輔助法在不加熱的條件下可以減少提取時間，但是常溫黃酮溶解性比較差，可以適當(dāng)提高超聲時的溫度，以增加提取率。本研究結(jié)果對工業(yè)生產(chǎn)提高黃酮提取率15-17有一定的參考作用。

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