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大叶紫薇总黄酮的提取工艺研究



全 文 :大叶紫薇总黄酮的提取工艺研究
刘少彬1,陈绍红2,赵云涛2* ,刘 铀2
(1.广东海洋大学农学院,广东湛江 524088;2.广东海洋大学现代生化中心,广东湛江 524088)
摘要 [目的]为深入研究大叶紫薇总黄酮的生理功能,对其最佳提取工艺进行研究。[方法]采用单因素试验和多因子正交试验对大
叶紫薇总黄酮的提取工艺进行初步研究,并比较不同季节对大叶紫薇叶总黄酮含量的影响。[结果]单因素试验表明提取工艺的最佳提
取条件为料夜比 1∶ 40、乙醇浓度为 60%、浸提温度 70 ℃、浸提 0. 5 h。正交试验表明最佳提取条件为: 50%乙醇、料液比 1∶ 40、60 ℃浸提
1. 5 h、此条件下提取率为 6. 71% ; 3 ~11月黄酮的含量分别为 51. 2、49. 3、50. 4、54. 0、65. 8、66. 1、68. 9、70. 7和 77. 0 mg /g,其中 11 月的总
黄酮含量最高。[结论]该研究得出最佳提取条件为 50%乙醇、料液比 1∶ 40、60 ℃下浸提 1. 5 h; 11月黄酮的含量最高,为 77. 0 mg /g。
关键词 大叶紫薇;总黄酮;提取工艺;正交试验
中图分类号 S685. 99 文献标识码 A 文章编号 0517 -6611( 2013) 03 -00970 -03
Study on the Extractive Technology of Total Flavonoids in Lagerstroemia speciosa Leaf
LIU Shao-bin et al ( Agricultural College of Guangdong Ocean University,Zhanjiang,Guangdong 524088)
Abstract [Objective]For investigation of flavonoids from Lagerstroemia speciosa leaf,the optimal extractive conditions were studies. [Meth-
od]The single factor and multi factor orthogonal test were designed to optimize the total flavonoids extraction process. Also the content of the
tatol flavonoids in Lagerstroemia speciosa leaf picked from different seasons were analyzed. [Result]The single factor experiment showed that
the optimal extractive conditions were as following: ratio of solid to liquid is 1∶ 40,concentration 60% alcohol,extractive temperature 70 ℃,
extractive duration 0. 5 h. The orthogonal experimental showed that perfect conditions were: 50% alcohol,ratio of solid to liquid 1∶ 40,extrac-
tive temperature 60 ℃,extractive duration 1. 5 h. The ratio of extraction was 6. 71% . The flavonoids content in the leaves from March to No-
vember was 51. 2,49. 3,50. 4,54. 0,65. 8,66. 1,68. 9,70. 7,77. 0 mg /g,respectively. [Conclusion]The optimum extractive condition
are 50% alcohol,ratio of solid to liquid is 1∶ 40,extractive temperature 60 ℃,extractive duration 1. 5 h. The leaves from November had the
highest flavonoids content,about 77. 0 mg /g.
Key words Lagerstroemia speciosa; Total flavonoids; Extractive technology; Orthogonal experiment
基金项目 广东海洋大学自然科学基金资助项目( 0812126) 。
作者简介 刘少彬( 1987 - ) ,男,广东潮州人,硕士研究生,研究方向:
生物活性物质,E-mail: shaobin664731950@ 163. com。* 通
讯作者,副教授,博士,从事生物活性物质研究,E-mail: yun-
taozhao@ 163. com。
收稿日期 2012-12-06
大叶紫薇(Lagerstroemia speciosa)又名大花紫薇,是一种
分布于马来西亚、印度、斯里兰卡、中国、越南、菲律宾及澳大
利亚等国的热带落叶乔木。其在我国主要分布于广东、广
西、海南、福建和台湾。现已知大叶紫薇叶中含多酚类、黄酮
类、缩醛、鞣花酸及其衍生物、萜类、苷类、甾醇、有机酸、烯烃
等化合物[1 -3]。研究表明大叶紫薇提取物及其有效成分具
有抗氧化性、减脂、降血糖、抗肿瘤及抗肥胖等生物活
性[4 -6]。目前有关大叶紫薇黄酮类化合物生理活性的研究
鲜有报导。为深入研究大叶紫薇中黄酮类化合物,笔者以总
黄酮浸膏得率为参考指标,对大叶紫薇总黄酮的提取工艺进
行优化,并比较一年中大叶紫薇叶中总黄酮含量的变化,旨
在为进一步研究此类化合物的生物活性提供理论依据。
1 材料与方法
1. 1 材料 大叶紫薇树叶,采自广东海洋大学校内,经广东
海洋大学刘海博士鉴定为大叶紫薇(Lagerstroemia speciosa)
树叶。芦丁购自北京天宝物华生物技术有限公司,无水乙
醇、NaNO2、Al(NO3)3、NaOH等试剂均为分析纯。
1. 2 方法
1. 2. 1 材料的预处理。将新鲜大叶紫薇叶用自来水冲洗干
净,再用蒸溜水洗涤 3次,于 60 ℃下烘干至恒重,粉碎,过 60
目筛,储存于干燥器中备用。
1. 2. 2 提取工艺。称取一定量的大叶紫薇叶粉末,按不同
试验条件用乙醇浸提,3层纱布过滤后真空抽滤,滤液用于总
黄酮的测定。
1. 2. 3 标准曲线的建立。在电子天秤中准确称取 0. 020 0 g
的芦丁对照品,用少量 60%乙醇加热溶解,冷却后,用 60%
乙醇定容于 100 ml容量瓶中作为浓度为 0. 20 mg /ml的对照
品储备液。精确吸取对照品储备液 0、1. 0、2. 0、3. 0、4. 0、5. 0
ml,加入 5%NaNO2 溶液 0. 3 ml,摇匀,放置 5 min,加入 10%
Al(NO3)3 溶液 0. 3 ml,摇匀,放置 5 min,加入 1. 0 mol /L
NaOH溶液 4. 0 ml,用水稀释至 10. 0 ml,摇匀,放置 10 ~ 15
min后,以试剂空白做参比,变化波长在260 ~600 nm,测定吸
光度 A[7],发现在510 nm时,具有最大吸收值,因此在510 nm
处测定各试管中溶液的吸光度,以吸光度为纵坐标,浓度为
横坐标,绘制标准曲线。
1. 2. 4 含量测定。取 0. 3 ml 大叶紫薇叶提取液,以试剂空
白做参比,按“1. 2. 3”方法测定吸光度,通过标准曲线计算黄
酮类化合物质量,并根据公式总黄酮得率 =黄酮类化合物质
量 /样品重量)×100%,求得大叶紫薇总黄酮含量。
1. 2. 5 单因素试验。
(1)料液比对提取率的影响。准确称取 1. 5 g大叶紫薇
叶末,分别加入 15、30、45、60 ml 60%乙醇,在 70 ℃恒温水浴
锅中浸提 1 h,纱布过滤并抽滤,冷却后吸取 1 ml 滤液,用
60%乙醇定容至 10 ml,过滤,测定其总黄酮含量。
(2)浸提时间对提取率的影响。准确称取 1. 5 g大叶紫
薇叶末,加入 60%乙醇 30 ml,在 70 ℃恒温水浴锅中分别浸
提 0. 5、1. 0、1. 5、2. 0 h,纱布过滤并抽滤,冷却后吸取 1 ml滤
责任编辑 朱琼琼 责任校对 李岩安徽农业科学,Journal of Anhui Agri. Sci. 2013,41(3):970 - 972
DOI:10.13989/j.cnki.0517-6611.2013.03.139
液用 60%乙醇定容至 100 ml,过滤,测定其总黄酮含量。
(3)乙醇浓度对提取率的影响。精确称取 1. 5 g大叶紫
薇叶末,分别加入蒸溜水、20%、40%、60%、80%乙醇 30 ml,
在 70 ℃恒温水浴锅中浸提 1 h,纱布过滤并抽滤,冷却至室
温,吸取 1 ml滤液用与提取时浓度相同的乙醇定容至刻度,
过滤,测定其总黄酮含量。
(4)温度对提取率的影响。精确称取 1. 5 g大叶紫薇叶
末,加入 60%乙醇 30 ml,分别在 40、50、60、70 ℃中浸提 1 h,
纱布过滤并抽滤,冷却后用 60%乙醇定容至刻度,过滤,测定
其总黄酮含量。
1. 2. 6 正交试验。根据单因素试验结果,设计4因素3个水
平的正交试验(表 1)。分别称取 1. 5 g大叶紫薇叶末,于 100
ml锥形瓶中,分别编号,按正交试验设计表(表 2)进行总黄
酮提取,测定总黄酮含量。
表 1 正交试验的因素水平
水平
因素
乙醇浓度
(A)∥%
料液比(B)
g∶ ml
提取温度
(C)∥℃
提取时间
(D)∥h
1 50 1∶ 20 50 0. 5
2 65 1∶ 30 60 1. 0
3 80 1∶ 40 70 1. 5
表 2 正交试验各处理安排
处理
因素
A B C D
1 1 1 1 1
2 1 2 2 2
3 1 3 3 3
4 2 1 2 3
5 2 2 3 1
6 2 3 1 2
7 3 1 3 2
8 3 2 1 3
9 3 3 2 1
1. 2. 7 不同收获时间对大叶紫薇中总黄酮含量的影响。以
正交试验所得的最佳提取方法对 2011 年 3 ~ 11 月份采摘的
大叶紫薇叶进行总黄酮含量测定。
2 结果与分析
2. 1 标准曲线的绘制 用最小二乘法经线性回归,求得芦
丁浓度 C与吸光度(A)的关系曲线回归方程为 A =12. 13C +
0. 002,相关系数 R2 = 0. 997(图 1)。
2. 2 单因素试验结果
2. 2. 1 料液比对提取率的影响。由图 2 可知,随着料液比
的减小,大叶紫薇总黄酮提取率呈增加趋势,当料液比小于
1∶ 20时增幅明显减小。试验显示料液比 1∶ 40 时提取效率
最高。
2. 2. 2 浸提时间对提取率的影响。由图 3 可知,提取率随
浸提时间的增加而降低,特别是浸提 1. 5 h时的提取率明显
低于浸提 1. 0 h,因此试验选择的最佳提取时间为 0. 5 h。
2. 2. 3 乙醇浓度对提取率的影响。乙醇浓度对提取率的影
响较为显著,过低和过高的浓度均会降低总黄酮的提取率。
图 1 标准曲线的绘制
图 2 料液比对提取率的影响
图 3 浸提时间对提取率的影响
如图 4所示,乙醇浓度在 45% ~65%时大叶紫薇总黄酮的提
取量相对较大,其中浓度为 60%时提取率最高,表明乙醇的
体积分数为 60%时大叶紫薇的提取效果最好。
图 4 乙醇浓度对提取率的影响
2. 2. 4 温度对提取率的影响。一般来说,提取温度升高,分
子运动速度加快,渗透、扩散、溶解速度也加快,但随着温度
升高和时间延长,黄酮类化合物被氧化破坏而导致其含量不
再增加甚至下降,如图 5 所示,温度在 60 ℃时提取率最大。
17941 卷 3 期 刘少彬等 大叶紫薇总黄酮的提取工艺研究
温度过高或低时,大叶紫薇的提取率都有降低的趋势。
图 5 提取温度对提取率的影响
2. 3 正交试验结果 由表 3 可知,乙醇浓度和料液比对大
叶紫薇总黄酮提取的影响最大的,其次是提取时间和提取温
度,所有因素影响大小依次为乙醇浓度 >料液比 >提取时间
>提取温度。大叶紫薇叶总黄酮最佳提取条件为
A1B3C2D3,即 50%的乙醇浓度,料液比 1∶ 40,提取时间为 1. 5
h,提取温度为 60 ℃。
表 3 正交试验结果
处理
因素
A B C D
提取率
%
1 1 1 1 1 6. 03
2 1 2 2 2 6. 48
3 1 3 3 3 6. 69
4 2 1 2 3 5. 86
5 2 2 3 1 4. 00
6 2 3 1 2 6. 12
7 3 1 3 2 5. 62
8 3 2 1 3 5. 94
9 3 3 2 1 6. 17
K1 6. 400 5. 837 6. 030 5. 400
K2 5. 327 5. 473 6. 170 6. 073
K3 5. 910 6. 327 5. 437 6. 163
R 1. 073 0. 854 0. 733 0. 763
2. 4 验证试验 用正交试验所得的最佳提取条件进行验证
试验,测得大叶紫薇总黄酮提取率为 6. 71%。
2. 5 3 ~ 11 月份大叶紫薇中总黄酮含量测定结果 3 ~ 11
月,大叶紫薇叶中总黄酮含量逐月升高,分别为 51. 2、49. 3、
50. 4、54. 0、65. 8、66. 1、68. 9、70. 7 和 77. 0 mg /g,可见大叶紫
薇叶在 11月采摘最为合适。
3 讨论
提取黄酮类化合物的方法目前主要有水提法、醇提法、
其他有机溶剂萃取法、CO2 超临界液体提取法
[8]、超声波法
等。目前常用的提取溶剂有甲醇、乙醇或水,而具有抑菌作
用的成分总黄酮类化合物均以水提取液优于乙醇提取
液[9 -11]。黄酮类化合物无论是以游离的苷或苷元存在都易
溶于乙醇,乙醇作为黄酮提取溶剂可去除一些亲水性蛋白、
粘液质、果胶、淀粉和部分多糖及其他水溶性杂质[12]。乙醇
有防腐作用,含量达 40%可延缓物质的水解作用,增强溶质
的稳定性。乙醇作为有机溶剂,虽易燃,但价格便宜、易回收
且毒性小[13]。因此总黄酮的提取多用乙醇提取。
该研究表明,大叶紫薇总酮提取率的影响因素依次为乙
醇浓度、料液比、提取时间、提取温度,大叶紫薇总黄酮的最
佳提取工艺为大叶紫薇在 50%乙醇,料液比 1∶ 40,60 ℃下提
取 1. 5 h。在3 ~11月份中,从4月份开始大叶紫薇中的总黄
酮含量逐渐增加,至 11 月含量达最高,为 77. 0 mg /g。该研
究为大叶紫薇中黄酮类化合物的研究与开发利用提供了重
要的理论基础。
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39 -41.
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