超声波法提取乌饭树叶槲皮素的工艺研究.pdf

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1、安徽农业科学，J o u r n a l o f A n h u i A g r i S c i 2 0 1 3，4 1(9)：4 0 5 0 4 0 5 2 责任编辑李菲菲责任校对卢瑶 超声 波法提取乌饭树叶槲皮素的工艺研究 黄佳萍，郑青 ，郭梦梦，方园，宋 红岩，谢秀 倩(湖 州 师 范 学 院 生 命 科 学 学 院，浙 江 湖 州 3 1 3 0 0 0)摘要 目的 优化从安吉乌饭树叶中提取黄酮类色素槲皮素的超声波辅助提取工艺。方法采用超声波辅助提取法从鸟饭树叶 中 提取黄酮类 色素槲皮素，以槲皮素提取率为评价指标，以紫外分光光度法为测定手段，在单因素试验的基础上，通过正交试验 I J

2、 q(3 )对 提取工艺进行优选。结果乌饭树叶中槲皮素的最佳工艺提取条件为：超声功率3 2 0 W，乙醇浓度 5 0，固液比 1：2 0 g m l，提取 时间 3 0 ra i n，此时槲皮素的提取率可达4 4 6。结论超声波法提取鸟饭树叶中的槲皮素，操作简单，提取率高，是一种工业化生产较理想 的提取 工 艺。关键词乌饭树叶；槲皮素；超声波提取；正交试验 中图分类号S 5 6 7 文献标识码A 文章编号o 5 1 7 6 6 l 1(2 0 1 3)0 9 0 4 0 5 0 0 3 S t u d y o n t h e Ul t r a s o n i c E x t r a c t i

3、 o n o f Qu e r c e t i n f r o m V a c c i n i u m b r a c t e a t u m T h u n bLe a v e s HUANG J i a-p i n g e t a l(C o l l e g e o f L i f e S c i e n c e，Hu z h o u No r ma l Un i v e r s i t y，H u z h o u，Z h e j i a n g 3 1 3 0 0 0)A b s t r a c t O b j e c t i v e T h e r e s e a r c h a i

4、m e d t o o p t i m i z e t h e e x t r a c t i o n p r o c e s s o f fl a v o n o i d q u e r c e t i n p i g m e n t f r o m h n j i V a c c i n i u m b r a c t e a t u m T h u n b 1 e a v e s b y u l t r a s o n i c a s s i s t e d t e c h n i q u e 1 Me t h o d l U s i n g u l t r a s o n i c a

5、s s i s t e d e x t r a c t i o n f r o m V a c c i n i u m b r a c t e a t u m T h u n b 1 e a v e s t o e x t r a c t q u e r c e t i n T h e o r t h o g o n a l t e s t L 日(3 )b a s e d o n s i n g l e f a c t o r t e s t wa s a d o p t e d t o o p t i mi z e t h e e x t r a c t i o n p r o c e s

6、 s rI 1 l e e x t r a c t i o n p r o c e s s o f q u e r c e t i n w a s s t u d i e d b y c h o o s i n g q u e r c e t i n e x t r a c t i o n y i e l d a s e v a l u a t i o n d a t a，u l t r a v i o l e t s p e c t r o p h o t o m e t r y a s t e s t m e a n s R e s u l t T h e o p t i mu m e x

7、 t r a c t i o n c o n d i t i o n s w e r e u h r a s o n i c p o w e r o f 3 2 0 W e t h a n o l c o n c e n t r a t i o n o f 5 0 ，s o l i d 1 i q u i d r a t i o o f 1：2 0 g m1 a n d e x t r a c t i o n t i me o f 3 0 mi n U n d e r t h e c o n d i t i o n，t h e q u e r c e t i n e x t r a c t i

8、 o n y i e l d w a s u p t o 4 4 6 I C o n c l u s i o n I T h e u l t r a s o n i c a s s i s t e d e x t r a c t i o n o f q u e r-c e t i n fro m V a c c i n i u m b r a c t e at u m T hu n b 1 e a v e si s a b a s i c a l l y s i mp l e a n d r e l a t i v e l y i d e a l e x t r a c t i o n t e

9、 c h n o l o g y f o r t h e i n d u s t r i a l p r o d u c t i o n wi t h h i g h e ffic i e n c y Ke y wo r d s V a c e i n i u m b r a c t e a t u m l e a v e s：Q u e r c e t i n：U l t r a s o n i c e x t r a c t i o n；O r t h o g o n a l t e s t 乌饭树叶具有多种药理活性，研究其对降血脂、降血糖 作用，具有一定 的现实意义。现代 医学研究表明，

10、乌饭树叶 色素中的黄酮类化合物具有降低心肌耗氧量、增加冠脉和脑 血管流量、软化血管、降血糖与血脂等作用，同时它还是 一种天然 的抗氧化剂，具有清除人体中超氧离子 自由基、抗 衰老、增强机体免疫力等生理活性。因此，乌饭树 叶中 的黄酮类化合物值得深入研究。近年来，常规提取、超 声波辅助提取 等技术 己被广泛应用于提取各种生物活 性成分。笔者以安吉野生乌饭树叶为原料，以其中天然色素 的有效成分槲皮素为 目标产物，采用超声波辅助提取技 术，在单因素试验基础上，通过正交试验得出黄酮类色素槲 皮素 的最佳提取工艺条件，为乌饭树的开发研究 提供参考 依据。1 材料与方法 1 1 材 料 1 1 1 研究对

11、象。野生乌饭树叶，采摘于浙江安吉。烘干、粉碎备用。1 1 2 主要仪器。u V 一 1 8 0 0岛津紫外可见分光光度计，岛津 仪器(上海)有限公司；D K 一$2 4型电热恒温水浴锅，上海精胜 科学仪器设备有限公 司；S B 4 2 0 0 D T N型数控超声波清洗器，宁波新芝生物科技股份有 限公司；D Z G-6 0 5 0型真空干燥箱，上海越众仪器设备有限公司；微型实验用组织捣碎机，上海 昂尼仪器仪表有限公司；F A l l 0 4 型电子天平，上海 良平仪器 基金项 目 作者简 介 收稿 日期 湖州师 范学院校级科研项 目。黄佳 萍(1 9 9 1 一)，女，浙江余姚人，本科 生，专

12、业：制 药工程。通讯作者，讲师，硕士，从事中药提取及小分子药物与大 分子相 互作 用方面的研 究，E-ma i l：z h e n g q _ 0 0 7 1 6 3 c o n。2 01 3-0 3 2 1 仪表有限公司。1 1 3 主要试剂。槲皮素标准品，上海源叶生物科技有 限 公司；蒸馏水，自制；无水 乙醇、亚硝酸钠、硝酸铝、氢氧化钠 均为分析纯，市售。1 2方法 1 2 1 测量波长的确定。精密吸取标准品溶液和样品溶液 各 5 r n l，分别置于 2 5 m l 容量瓶 中，用 5 0 乙醇溶液定容，摇 匀，静置 1 5 m i n。在 2 7 0 4 1 0 n m每隔 2 B I

13、 F I 测 1 次吸光度，结果标准品溶液和样 品溶液在波长 3 1 6 n m处均有较强吸 收，因此选择测定波长为 3 1 6 n m。1 2 2 线性关系的考察。精密称取干燥的槲皮素标准品 1 0 m g置于 1 0 0 m l容量瓶 中，加入 5 0 乙醇溶液溶解并定容，得浓度为 0 1 mS m l的标准溶液。精密吸取槲皮素标准溶 液 0、3 0、4 O、5 0、6 0、7 0、8 0、9 0和 1 0 0 r n 1 分别置于 2 5 m 1 容量瓶中，用 5 0 乙醇溶液定容，摇匀，静置 1 5 m i n，以 5 0 乙醇溶液为空白，在波长 3 1 6 l l m处测其吸光度，以

14、吸光 度为纵坐标，浓度为横坐标绘制标准曲线，计算线性回归方 程。1 2 3 槲皮素的超声波辅助提取。准确称取一定量的乌饭 树叶粉末，在 4 5温度下，以一定浓度的 乙醇溶液为提取 剂，按一定的固液比，在一定的超声波频率下处理一段时间，抽滤得槲皮素滤液，冷却后定容至 2 5 0 m l。取 5 0 n l l 置于 2 5 m l 容量瓶中，用 5 0 乙醇溶液定容，摇匀，静置 1 5 m i n，测 定其吸光度，然后按照线性 回归方程计算槲皮素含量，并计 算出槲皮素提取率 。1 2 4 单因素试验。1 2 4 1 超声波功率对乌饭树 叶中槲皮素 的提取率影响。精密称取 1 0 0 0 g 乌饭

15、树叶样品，置于超声波器中，按固液比 4 1卷 9期 黄佳 萍等超声波 法提取乌饭树叶槲皮素的工艺研究 4 0 51 1：2 5 g m l 加入浓度为 7 0 的乙醇溶液，在 4 5条件下分别 以超声功率 1 6 0、2 0 0、2 4 0、2 8 0、3 2 0和 3 6 0 W 各提取 3 0 mi n，按照“1 2 3”项中的方法计算槲皮素的提取率。1 2 4 2 乙醇浓度对乌饭树叶中槲皮素的提取率影响。精 密称取 1 0 0 0 g乌饭树 叶样品，置于超声波器 中，按 固液 比 1：2 5 g m 1 分别加入浓度为4 0 、5 0、6 0、7 0、8 0、9 0 的乙醇溶液，在 4

16、5条件下 以超声功率 3 2 0 W 各提取 3 0 m i n，按照“1 2 3”项中的方法计算槲皮素的提取率。1 2 4 3 固液比对乌饭树叶中槲皮素的提取率影响。精密 称取 1 0 0 0 g乌饭树 叶样 品，置 于超声波 器 中，按 固液 比 1：1 0、1：1 5、1：2 0、1：2 5、1：3 0、1：3 5 g m1 分别加入浓度为 6 0 的乙醇溶液，在 4 5条件下以超声功率 3 2 0 W 各提取 3 0 m i n，按照“1 2 3”项中的方法计算槲皮素的提取率。1 2 4 4 提取时间对乌饭树叶中槲皮素的提取率影响。精 密称取 1 0 0 0 g乌饭树叶样 品，置于超声

17、波器中，按 固液比 1：2 5 g ml 加入浓度为 6 0 的乙醇溶液，在 4 5条件下以超 声功率 3 2 0 W各提取 1 0、2 0、3 0、4 J D、5 O、6 0 mi n，按照“1 2 3”项 中的方法计算槲皮素的提取率。1 2 5 正交试验。选取超声功率、固液 比、乙醇浓度、提取 时间为正交考察因素，根据单因素试验情况，选取合适的正 交水平，以槲皮素提取率为指标，通过正交试验(3 )确定 乌饭树叶中槲皮索的最佳提取条件。1 2 6 最佳工艺验证。在最佳提取条件下，进行 5 次平行 验证性试验，为进一步考察最佳工艺的稳定性、合理性和可 靠性。2结果与分 析 2 1 槲皮素标准

18、曲线由图 1 可得，槲皮素标准品质量浓 度 c(mg m 1)与吸光度 A的线性回归方程式为：A=2 0 6 4 6 C 一0 0 0 3 2，R =0 9 9 7 8。试验结果表明，槲皮素的质量浓度 在 0 0 1 2 0 0 4 0 m g m l 范围内与吸光度呈 良好的线性关系。标准溶液浓度 m g m l 图 1 槲皮素标准曲线 2 2 单因素试验 2 2 1 超声波功率对槲皮素提取率的影 响。由图 2可知，超声波功率从 1 6 0 W 增大到 3 6 0 W时，槲皮素提取率依次增 大，且增大趋势明显，在 3 2 0 W处达到最大值，其后增加超声 波功率提取率反而减小。主要原因是超声

19、波提取技术主要 是通过压 电换能器产生的快速机械振动波来减少 目标萃取 物与样品基体之间的作用力从而实现固 一液萃取分离 ，增加超声波功率，可以有效减小槲皮素与样品基体之间的作 用力，得到有效分离，但是继续增加超声波功率有可能破坏 槲皮素的内部结构，造成损失。故选择超声波功率 2 8 0、3 2 0、3 6 0 W 进行正交试验。萎 羹 超声波功率”W 图2 超声波功率对槲皮素提取率的影响 2 2 2 提取溶剂浓度对槲皮素提取率 的影响。由图 3可 知，当乙醇浓度从 3 0 增大到6 0 时，槲皮素的提取率随着 乙醇浓度的增加而增大，且在 6 0 时提取率最大。其中乙醇 浓度从 3 0 增大到

20、 4 0 时，提取率上升趋势明显，当乙醇浓 度从 4 0 增大到 6 0 时，提取率上升趋势变缓。随后 乙醇 浓度继续增大，槲皮素的提取率反而减小。主要是因为乙醇 溶液浓度增加，溶液极性发生改变，导致提取液中杂质含量 增加，故选用乙醇浓度为 5 0、6 0 、7 0 进行正交试验。萎 篓 乙醇浓度 图 3 乙醇浓度对槲皮素提取率的影响 2 2 3 固液比对槲皮素提取率的影响。由图4可知，当固 液 比从 1：1 0 g m l 增大到 1：2 5 g r r d时，槲皮素的提取率随固 液比的增加而增大。其中固液 比 1：1 01：2 0 g r r d增加缓 慢，从 1：2 0 g m l 增大

21、到 1：2 5 g m l 时槲皮素提取率上升明显 并达到峰值。其后增加固液比，提取率明显减小。这主要是 由于增加溶剂 比例，使系统稀释度增加，有利于槲皮素的析 出，减少有效成分的残留量，到达到一定饱和值时，槲皮素不 再析出。随后再增大固液 比，提取物中会出现杂质，会 与有 效成分发生其他反应，使不稳定的物质分解、挥发、变质，使 提取率显著减小。故选择固液比 1：2 0、1：2 5、1：3 0 g m l 进行 正交试验。2 2 4 提取时间对槲皮素提取率的影响。由图 5可知，当 提取时间从 1 0 ra i n 延长到 4 0 m i n时，槲皮素提取率逐渐增 大，且在 4 0 ra i n

22、 时提取率最高。其中提取时间从 1 0 m i n 延 长到 2 0 ra i n 时，提取率上升趋势明显，从 2 0 ra i n延长到 4 0 迥 4 0 5 2 安徽农业科 学 2 0 1 3生 匪】液比，m l 图4固液 比对槲 皮素提取率的影响 m i n 时，提取率变化不明显，其后随提取时间的延长提取率略 微下降。主要是因为刚开始时槲皮素还没有完全浸提到溶 剂中，而随着时间的增加，槲皮素逐渐溶于乙醇溶液中，提取 率增加，随后继续延长时间，槲皮素的溶解度已达到饱和状 态，提取率不再变化。故选择时间为 3 0、4 0、5 0 m i n进行正交 试验。提取时间 Nn 图 5 提取 时间

23、对槲皮素提取率的影响 2 3 正交试验根据单因素试验结果，选择超声波功率、溶 剂浓度、固液 比和超声波提取时间 4 个主要因素，选取 3个 水平，进行正交试验，试验所采用的正交设计为 k(3 )，如表 1 所示，试验结果见表 2。表 1 正 交试验因素与水平 通过对表 2中极差的分析可知，4 个因素的影响大小顺 序为：固液 比 提 取 时间 超声 波功 率=提 取剂 浓 度，A 1 B C D，是最佳条件，但是为适应工业化生产，在实际生产 中，提取时间长和乙醇溶液消耗大会增加成本，故确定超声 波辅助提取法的最佳工艺条件为 A。B C：D ，即固液 比 1：2 0 g f n l、乙醇浓度 5

24、0、超声波功率 3 2 0 W、提取时间 3 0 mi n。2 4 最佳工艺验证采用上述最佳提取工艺条件超声波功 率 3 2 0 W、乙醇浓度5 0 、固液 比1：2 0 g m l、提取时间 3 0 m i n 进行最佳工艺验证。结果得出，5次试验结果槲皮素提取率 依次为 4 4 3 、4 5 0、4 4 7、4 5 1、4 3 9 ，精密度 良好，槲皮素提取率的平均值为 4 4 6，R S D值为 1 1 2。由此可 见，经过正交试验筛选出来的超声波辅助提取乌饭树叶中槲 皮素的工艺条件合理可行，稳定可靠，具有较好的可操作性 和重 现性。表 2 正交试验结果 3结论 试验采用超声波辅助提取法

25、提取乌饭树叶中的黄酮类 色素槲皮素，研究了超声波频率、乙醇浓度、固液比、提取时 间四个因素对提取率的影响，得出影响大小顺序为：固液比 提取时间 超声波功率=提取剂浓度，超声波辅助提取法 的最佳工艺条件为超声波功率 3 2 0 W、乙醇浓度 5 0 、固液 比 1：2 0 g m l、提取时间 3 0 m i n，此时槲皮素提取率 最高达 4 4 6。此方法操作简单，节约能源，耗时短，稳定可靠，是 一种很好的提取槲皮素的方法。参考文献 1 余清，陈绍军，庞杰 乌饭树叶有效成分的研究及其开发应用 J 食品 与机械，2 0 0 7，2 3(3)：1 7 1 1 7 3 2 王立，姚惠源，陈正行 乌饭

26、树树叶中黄酮类物质的分离、纯化及结构 鉴定 J 林产化学与工业，2 0 0 7，2 7(3)：1 2 2 1 2 4 3 王玲玲，刘斌，石任兵，等 荷叶黄酮类化学成分研究 J 北京中医药 大学学报，2 0 0 8，3 1(2)：1 1 61 1 8 4 赵爽，严铭铭，赵大庆，等 小飞蓬总黄酮提取工艺优选及体外抗氧化 活 生 研究 J 中成药，2 0 1 1(2)：3 4 8 3 5 0 5 郎娜，罗红霞 黄花菜中黄酮类物质抗氧化性的研究 J 食品研究与 开发，2 0 0 7(3)：7 4 7 7 6 雍国新 荷叶中槲皮素提取工艺研究 J 安徽农业科学，2 0 0 8，3 6(1 4)：5 7

27、O 55 7 0 6 7 骆阳葆 从槐米中 提取槲皮素的研究 J 医药论坛杂志，z o o 7 2)：7 7 7 8 8 程祖锌，何海华，陈团生，等 超声波辅助提取芹菜槲皮素工艺 J 亚 热带农业研究，201 1，7(1)：4 6 4 8 9 Y A N G Y，Z H A N G F o u n d-s i s t e d e x t r t io n 0 f m t i n a n d q u e m i n f r o m E u o n y m u s a l a t(T h u n b )S b J U l t r a s o m e s S o n h e m i s t r y，2 0 0 8，1 5(4)：3 0 8 3 1 3 擘 1 O 冯纪南，黄海英，邓斌 微波辅助提取沙棘总黄酮的工艺研究 J 安 徽农业科学，2 0 1 1，3 9(2 6)：1 5 9 5 2 1 5 9 5 3，1 5 9 5 5 1 1 廖维良，赵 II页，杨红 超声波辅助提取技术研究进展 J 广东药学 院学报，201 2，2 8(3)：3 4 7 3 5 0 脚藩#fj 讳薛衅