微波輔助法從藤椒果皮中提取黃酮的工藝研究

周孟焦，陳 凱，史芳芳，康 明， 梁曉峰

（1. 西南科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，四川綿陽 621010；2. 四川中醫(yī)藥高等?？茖W(xué)校川西北中藥材資源研究與開發(fā)利用實驗室，四川綿陽 621010）

藤椒屬蕓香科植物，可藥食兩用，其根、莖、葉、果實等均可入藥[1]。近年來，我國藤椒種植面積不斷增加，總產(chǎn)量持續(xù)增加，主要用于調(diào)味品食用，醫(yī)藥價值開發(fā)不足。藤椒果皮具有多種生理功能，其中的黃酮類物質(zhì)具有抗氧化、抗炎、抗腫瘤、抑菌、抗衰老等藥理作用，廣泛用于食品、醫(yī)藥、美容等行業(yè)[2-4]。從藤椒中提取黃酮對于天然藥物研究和開發(fā)具有重要價值。目前，常用的提取方法主要有水煎煮法和常規(guī)有機溶劑提取法、超臨界流體萃取法和超聲波輔助提取法等[5-6]，但是，這些方法存在提取效率低、提取時間長、設(shè)備價格高、超聲波衰減等不足。微波輔助提取是近年來提取天然產(chǎn)物有效成分的一種新技術(shù)，利用微波場的特性和優(yōu)點，加速天然產(chǎn)物活性成分擴散溶解，具有提取效率高、提取溫度低、提取時間短等優(yōu)點[7]。采用微波輔助法，以乙醇為溶劑，研究了從藤椒干燥果皮中提取黃酮類物質(zhì)的工藝條件，獲得了試驗條件對總黃酮提取率的影響規(guī)律。

1 試驗方法

1.1 原料

藤椒果皮，產(chǎn)自四川省漢源藤椒種植基地；蘆?。兌龋?8%），上海阿拉丁生化科技股份有限公司提供；石油醚（60- 90）、無水乙醇、氫氧化鈉、硝酸鋁、亞硝酸鈉等藥品（均為分析純），成都市科隆化學(xué)品有限公司提供。

1.2 儀器

XH- MC- 1 型實驗室微波合成儀，北京祥鵠科技發(fā)展有限公司產(chǎn)品；UV- 315 型紫外可見分光光度計，日本島津公司產(chǎn)品；Nicolet- 5700 型紅外吸收光譜儀，美國熱電儀器有限公司產(chǎn)品。

試驗方法：提取物樣品經(jīng)在鼓風(fēng)干燥箱中烘制12 h，采用KBr 壓片法測試，掃描波長范圍為400～4 000 cm-1，分辨率為0.4 cm-1。

在探索性試驗基礎(chǔ)上，以乙醇為溶劑，稱取1.00 g干燥藤椒果皮，放入微波反應(yīng)器中，經(jīng)設(shè)定的微波條件處理后抽濾，濾液在常溫下以轉(zhuǎn)速3 500 r/min離心10 min，以提取劑定容。提取液用石油醚萃取，除去脂溶性雜質(zhì)，取下層溶液，即得藤椒總黃酮的提取液。試驗以總黃酮提取率為指標(biāo)，以乙醇濃度、料液比、微波功率、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間為影響因素，采用控制變量法，考查各因素對藤椒總黃酮提取率的影響，以期得到試驗條件下提取藤椒黃酮的最佳參數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 樣品的紅外光譜分析

黃酮為多羥基化合物，天然黃酮類化合物母核上含有羥基、酚羥基、甲氧基、烴氧基等基團，其紅外光譜在3 100～3 460，1 600～1 640，1 380，1 260，1 090 cm-1處的振動吸收峰可代表黃酮類化合物的吸收峰。

藤椒提取物的紅外光譜圖見圖1。

由圖1 可以看出，波數(shù)3 385 cm-1處有羥基締合形成的寬而強的吸收峰，表明有大量酚羥基或糖上的羥基存在；2 917，2 853，1 380 cm-1處為- CH3，- CH2的吸收峰，表明存在飽和碳上的氫；1 630，1 610，1 540，1 450 cm-1處存在吸收峰，表明該成分中存在苯環(huán)，1 670 cm-1處吸收峰可歸屬于C=O伸縮振動，羰基吸收峰向低波數(shù)移動，說明其可能與羥基共軛，在1 260 cm-1和1 090 cm-1附近的吸收峰為C- O- C 的反對稱和對稱伸縮振動峰[8-9]。以上出現(xiàn)的特征峰，均表明提取物為典型的黃酮類物質(zhì)。

2.2 試驗條件對總黃酮提取率的影響

以蘆丁為標(biāo)準(zhǔn)對照品，采用NaNO2- Al(NO)3比色法，在波長510 nm 處測定黃酮提取液吸光度，按以下公式計算總黃酮提取率。按照文獻[10]的方法繪制蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到蘆丁質(zhì)量濃度C 與吸光度A 關(guān)系曲線的回歸方程：A=11.6C+0.006 33，相關(guān)系數(shù)R2=0.998 3。

2.2.1 乙醇體積分數(shù)對藤椒黃酮提取率的影響

在探索性試驗基礎(chǔ)上，設(shè)定料液比1∶30 （g∶mL），微波功率400 W，提取溫度80 ℃，提取時間20 min，比較不同體積分數(shù)乙醇對藤椒黃酮提取率的影響。

乙醇體積分數(shù)對藤椒黃酮提取率的影響見圖2。

由圖2 可知，隨著乙醇體積分數(shù)的增加，藤椒黃酮提取率呈先增加后減少的趨勢，在乙醇體積分數(shù)為55%時提取率最高，達到8.67%。黃酮主要以苷元和苷類形式存在，高體積分數(shù)的醇適合苷元的提取，而中等體積分數(shù)的醇適合提取苷類[11]，藤椒中黃酮類物質(zhì)主要是蘆丁、槲皮素等苷類物，故使用中等體積分數(shù)乙醇提取。隨著乙醇體積分數(shù)的增大，使藤椒細胞組織發(fā)生溶脹，易于黃酮的溶出，增加了黃酮的溶解度，但高體積分數(shù)的乙醇會使細胞內(nèi)蛋白質(zhì)凝固，同時也會增加醇溶性雜質(zhì)的含量，影響細胞內(nèi)黃酮的溶出，使黃酮提取率降低，因此選擇乙醇體積分數(shù)為55%。

2.2.2 料液比對藤椒黃酮提取率的影響

設(shè)定乙醇體積分數(shù)55%，微波功率400 W，提取溫度80 ℃，提取時間20 min，比較不同料液比對藤椒黃酮提取率的影響。

料液比對藤椒黃酮提取率的影響見圖3。

由圖3 可知，隨著料液比的增加，藤椒黃酮提取率呈先增加后減少的趨勢，在料液比為1∶30 時提取率最高，達到7.15%，可能是因為料液比較小時，料液比的增加有利于藤椒中黃酮類物質(zhì)的溶出，提取劑用量過多，影響了微波能的吸收，不利于藤椒組織細胞層面的傳質(zhì)傳熱，其他溶于醇的物質(zhì)也會溶出，使黃酮提取率降低，因此選擇藤椒黃酮的提取料液比為1∶30。

2.2.3 微波功率對藤椒黃酮提取率的影響

設(shè)定乙醇體積分數(shù)55%，料液比1∶30，提取溫度80 ℃，提取時間20 min，比較不同微波功率對藤椒黃酮提取率的影響。

微波功率對藤椒黃酮提取率的影響見圖4。

由圖4 可知，隨著微波功率的增加，藤椒黃酮提取率呈先增加后減少的趨勢，在微波功率為400 W 時提取率最高，達到6.77%，可能是因為微波功率的增大使藤椒黃酮吸收的微波能增多，有助于提取物的溶出，增強提取效果，從而使其更易進入到介電常數(shù)較小的乙醇溶劑當(dāng)中，即黃酮提取率升高，但微波功率過高，破壞了藤椒黃酮分子結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致黃酮提取率降低，因此選擇微波功率為400 W。

2.2.4 提取溫度對藤椒黃酮提取率的影響

設(shè)定乙醇體積分數(shù)55%，料液比1∶30，微波功率400 W，提取時間20 min，比較不同提取溫度對藤椒黃酮提取率的影響。

提取溫度對藤椒黃酮提取率的影響見圖5。

由圖5 可知，隨著提取溫度的增加，藤椒黃酮提取率呈先增加后減少的趨勢，在提取溫度為70 ℃時提取率最高，達到6.24%，可能是因為溫度過低，分子熱運動不劇烈，提取受阻，隨著溫度的升高黃酮類化合物在乙醇中的溶解度增加，但溫度過高容易導(dǎo)致熱敏性物質(zhì)變性，提取物結(jié)構(gòu)被破壞，乙醇有所揮發(fā)，導(dǎo)致藤椒黃酮提取率降低，因此選擇藤椒黃酮的提取溫度為70 ℃。

2.2.5 提取時間對藤椒黃酮提取率的影響

設(shè)定乙醇體積分數(shù)55%，料液比1∶30，微波功率400 W，提取溫度80 ℃，比較不同提取時間對藤椒黃酮提取率的影響。

提取時間對藤椒黃酮提取率的影響見圖6。

由圖6 可知，隨著提取時間的增加，藤椒黃酮提取率呈先增加后減少的趨勢，在提取時間為25 min時提取率最高，達到7.29%，隨著時間的延長，藤椒黃酮逐漸溶解在乙醇中，但隨著提取時間的延長，部分藤椒黃酮因長時間的強熱效應(yīng)而發(fā)生分解，雜質(zhì)成分的溶解也會增加，干擾吸光度值，導(dǎo)致提取率下降，因此選擇藤椒黃酮的提取時間為25 min。

3 結(jié)論

以干燥藤椒果皮為原料，乙醇溶液為提取劑，利用微波輔助法獲取黃酮類化合物，在試驗條件下，藤椒總黃酮提取率最高可達8.67%。微波輔助法能加快從藤椒果皮中提取黃酮的時間，提高提取率，節(jié)省提取溶劑，可為藤椒黃酮制備工藝提供參考。