全 文 ：《食品工业》2014 年第35卷第 11 期 189
超声微波双辅助法提取油莎草总黄酮工艺优化
王赛赛，杨飞飞，聂正兴，李倩，马秀芳，敬思群*
新疆大学生命科学与技术学院（乌鲁木齐 830046）
摘 要 以油莎草地上茎叶为原料, 以提取率为考察指标, 通过单因素和正交优化试验确定超声微波双辅助法提取
油莎草总黄酮的最优工艺条件, 并与超声波提取法、微波辅助提取法和传统回流法进行比较。结果表明, 超声微波
双辅助法提取油莎草总黄酮的最优工艺条件为: 乙醇体积分数70%、料液比1∶16 (g/mL)、超声时间25 min、超声
功率80 W, 微波火力50%, 微波时间120 s, 总黄酮提取率为1.39%, 较单独采用其他三种方法高; 红外光谱分析表明超
声波、微波处理对油莎草总黄酮的结构无显著性影响。
关键词 超声微波双辅助法; 油莎草总黄酮; 提取工艺; 优化
Optimization of Extraction Technology of Flavonoids from Cyperus esculentus L. by
Ultrasonic Treatment Followed by Microwave Treatment
Wang Sai-sai, Yang Fei-fei, Nie Zheng-xing, Li Qian, Ma Xiu-fang, Jing Si-qun*
College of Life Sciences and Technology, Xinjiang University (Urumqi 830046)
Abstract The optimum extraction condition of flavonoids from Cyperus esculentus L. (CE L.) by combination of ultrasonic with
microwave was obtained through single factor and orthogonal experiments with CE L. leaves as raw material and extraction rate as
index, and compared with other methods, such as ultrasonic extraction, microwave assisted extraction and traditional refl ux
extraction method. The results showed that the optimum condition of combination of ultrasonic with microwave was as follows:
ethanol concentration 70%, liquid ratio 1∶16 (g/mL), ultrasonic time 25 min, ultrasonic power 80 W, microwave power 50%,
microwave time 120 s, and under this condition, the extraction yield of total fl avonoids was up to 1.39%, which was higher than
others. Infrared spectroscopy showed that ultrasonic and microwave treatment had no signifi cant effect on the structure of CE L. total
fl avonoids.
Keywords combination of ultrasonic with microwaved; fl avonoids from Cyperus esculentus L.; extraction process; optimization
油莎草（Cyperus esculentus L.Var.sativus）又名
油莎豆、油莎果、铁荸荠、地下板栗、地下核桃、
人参果、人参豆，是莎草科（Cyperaceae）莎草属
（Cyperus）多年生草本可作油料和优良牧草用，原
产于西亚和非洲。油莎草全株包括地上茎叶、块茎和
根须3个部分。瞿萍梅等文献研究报道，油莎豆具有
天然药物的一些功能[1]。近年来对其有效成分的研究
表明，油莎草含有蛋白质，糖类，挥发油，油脂，黄
酮，生物碱等有效成分[2]。
目前有关油莎草块茎方面的研究报道较多，而对
地上茎叶部分的研究鲜见报道。《名医别录》里记
载，油莎草地上茎叶有主治行气开郁、祛风止痒、宽
胞利痰、主胸闷不舒、风疹瘙痒、痈伴随肿毒等功
能。众多研究表明黄酮类化合物具有广泛的生物活
性，其中的黄酮类化合物具有多种药理作用，对人类
疾病治疗具有很大的辅助作用[3]。所以提取分理出具
有较高生物活性的黄酮类化合物对医药及食品工业是
十分重要的。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
油莎草，实验室种植，采用的原料是油莎草地上
茎叶部分；芦丁标准品，分析纯：上海源叶生物技术
有限公司；无水乙醇、石油醚、亚硝酸钠、硝酸铝、
氢氧化钠、去离子水（实验室自制）；试验中所用到
的其他试剂均为分析纯。
1.2 仪器与设备
KQ-C 玻璃仪器气流烘干器：巩仪市英欲予华仪
器厂；HH-2 数显恒温水浴锅：金坛市医疗仪器厂；
FW-100 高速万能粉碎机：北京市永光明医疗仪器
厂；旋转蒸发器RE-52AA：上海亚荣生化仪器厂；
AL104 分析天平：Mettler-Toledo Group；Anke TDL-
5-A 离心机：上海安亭科学仪器厂FZ102；722S 型分
光光度计：上海安亭科学仪器厂；JY92-2D 超声波细
胞粉碎机：宁波新芝生物科技股份有限公司。
1.3 方法
1.3.1 样品预处理
将采摘的新鲜油莎草地上茎叶经阴干，于55 ℃烘
箱中烘干，粉碎，过40目筛后用作提取原料。称取干
燥的油莎草粉末适量，装入滤纸筒后放入索氏抽提器
中后加入适量石油醚浸泡30 min后于恒温水浴55 ℃回
流8 h，取出滤纸筒放入通风橱，挥干石油醚，收集脱
*通讯作者；基金项目：新疆大学2013年国家级大学生创新创业训
练计划项目（201310755010）
工艺技术
《食品工业》2014 年第35卷第 11 期 190
脂后的油莎草粉末备用。
1.3.2 超声微波双辅助法提取油莎草总黄酮工艺流程
油莎草地上茎叶→粉碎→脱脂→干燥→按照一定
料液比加提取溶剂→静置12 h→超声提取→微波提取
→离心→收集合并上清液→减压旋转蒸发→定容→取
样检测提取率
1.3.3 传统回流法提取油莎草总黄酮工艺流程
油莎草地上茎叶→粉碎→脱脂→干燥→按照一定
料液比加提取溶剂→静置12 h→回流提取3次→离心→
收集合并上清液→减压旋转蒸发→定容→取样检测提
取率
1.3.4 超声波提取法提取油莎草总黄酮工艺流程
油莎草地上茎叶→粉碎→脱脂→干燥→按照一
定料液比加提取溶剂→静置12 h→超声提取→离心→
收集合并上清液→减压旋转蒸发→定容→取样检测提
取率
1.3.5 微波辅助提取法提取油莎草总黄酮工艺流程
油莎草地上茎叶→粉碎→脱脂→干燥→按照一定
料液比加提取溶剂→静置12 h→微波辅助提取→离心
→收集合并上清液→减压旋转蒸发→定容→取样检测
提取率
1.3.6 油莎草总黄酮提取试验
1.3.6.1 标准曲线和回归方程
按敬思群等方法[4]，试验得芦丁质量浓度（C，
mg/mL）与吸光度（A）间的回归方程：A=8.906 3×
C+0.035 1，r=0.999 7，在0.009 6～0.048 mg/mL范围内
呈良好的线性关系。
1.3.6.2 总黄酮提取率计算
将经过离心的乙醇提取液用80%乙醇定容，作为
样液。取样液5.0 mL于25 mL具塞比色管中按照方法测
定吸光度，计算出提取液中总黄酮提取率（T）。计
算公式如式（1）。
T=C×V1×V2
m×V0
×100% （1）
式中： T -油莎草总黄酮为提取率（以芦丁
计），%；C-经回归方程计算得出的总黄酮浓度，
mg/mL；m-样品质量，g；V1-提取液总体积，mL；
V2-测定吸光度时样液定容后的体积，mL；V0-吸取样
液的体积，mL。
1.3.6.3 单因素试验方法
在料液比1∶16（g/mL）、超声时间20 min、超声
功率80 W、微波火力40%、微波时间30 s的条件下，
考察乙醇体积分数对总黄酮提取率的影响；在乙醇
体积分数70%、超声时间20 min、超声功率80 W、微
波火力40%、微波时间30 s的条件下，考察料液比对
总黄酮提取率的影响；在乙醇体积分数70%、料液
比1∶16（g/mL）、超声功率80 W、微波火力40%、
微波时间30 s的条件下，考察超声时间对总黄酮提取
率的影响；在乙醇体积分数70%、料液比1∶16（g/
mL）、超声时间20 min、微波火力40%、微波时间30
s的条件下，考察超声功率对总黄酮提取率的影响；
在乙醇体积分数70%、在料液比1∶16（g/mL）、超
声时间20 min、超声功率80 W、微波火力40%的条件
下，考察微波时间对总黄酮提取率的影响；在乙醇体
积分数70%、在料液比1∶16（g/mL）、超声时间20
min、超声功率80 W、微波时间90 s的条件下，考察微
波火力对总黄酮提取率的影响。
1.3.7 红外光谱分析
油莎草总黄酮与溴化钾按2∶100的比例混合，研
磨压片，采用傅立叶变换红外谱仪分析。红外光谱条
件如下：扫描累积次数64次，分辨率4.0 cm-1，扫描范
围：400～4 000 cm-1，采集样品的红外光谱谱图。
2 结果与分析
2.1 油莎草总黄酮提取工艺单因素试验
由图1可以看出，乙醇体积分数在40%~70%范围
内，随着乙醇体积分数的提高，黄酮提取率逐渐增
加，但随着乙醇体积分数进一步提高，提取率反而下
降。主要原因是乙醇体积分数不同，极性不同，当黄
酮的极性与溶剂极性相似度越大时，黄酮溶出量越
大，其提取率越高，在乙醇体积分数为70%时黄酮溶
出量最佳，当体积分数超过70%时，因蛋白质、脂类
物质的溶出增大了黄酮类物质的阻力，导致提取率反
而下降。因此，确定最适乙醇体积分数为70%。
图1 乙醇体积分数对油莎草地上茎叶总黄酮提取率
的影响
由图2可以看出，在料液比1∶10~1∶20（g/mL）
范围内，随着溶剂量的增加，黄酮提取率明显增加，
这是因为溶剂量越大，黄酮类成分溶出越充分，提取
率就越高。当料液比达到1∶14（g/mL）时，提取率
达到最高，再次提高料液比其提取率的增加趋于平
缓，这是因为一定比例的溶剂已将原料中有效成分几
乎完全溶出，提取率不会有明显变化，同时溶剂用量
的增加会导致成本的增加以及加大后续纯化的难度，
因此选择最适料液比为1∶14（g/mL）。
工艺技术
《食品工业》2014 年第35卷第 11 期 191
图2 料液比对油莎草地上茎叶总黄酮提取率的影响
由图3可以看出，随着提取时间的增加，黄酮提
取率明显增加，这是因为提取时间越长，溶剂对黄酮
的溶出越充分，提取率越高，但是当提取时间超过20
min时，提取率便逐渐趋于平缓，提取率基本稳定，
不再发生明显变化，且随着时间的增加会导致成本的
增加，因此选择提取时间20 min为最佳。
图3 超声时间对油莎草地上茎叶总黄酮提取率的影响
由图4可以看出，在40 W~80 W范围内，提取率随
着功率的增加一直呈增大趋势，这是因为随着超声功
率的增加，分子运动剧烈，细胞内水蒸气气化产生的
压力使细胞壁破坏程度加大，使得提取率增大。之后
随着超声功率增大提取率反而降低，这是因为细胞壁
不会随着功率增大而无限制破碎，且超声功率的增加
使得其对细胞内物质的选择性加热的差异性减小，反
而使黄酮类物质被分解，导致提取率下降，因此确定
最适超声功率为80 W。
图4 超声功率对油莎草地上茎叶总黄酮提取率的影响
由图5可以看出，随着微波时间的增加，黄酮提
取率明显增加，这是因为时间越长，微波作用使得细
胞内有效成分渗透到溶液中的作用越强，提取率越
高，但是当微波时间超过90 s时，提取率便逐渐趋于
平缓，提取率基本稳定，不再发生明显变化，且随着
时间的增加会导致成本的增加，因此选择提取时间90
s为最佳。
图5 微波时间对油莎草地上茎叶总黄酮提取率的影响
由图6可以看出，随着微波火力的增加，黄酮提
取率先增加后下降最后逐渐趋于平缓。这是因为开始
随着火力的增加温度增加，对细胞壁的破坏作用增
加，使得黄酮的溶出量提高，进而提取率增加，进一
步增加微波火力温度的同时增加导致黄酮类物质被分
解，反而使得提取率下降。因此确定最适微波火力为
40%。
图6 微波火力度对油莎草地上茎叶总黄酮提取率的
影响
2.2 正交优化试验结果及方差分析
在单因素试验的基础上，对提取油莎草地上茎
叶总黄酮的乙醇体积分数、料液比、超声时间、超
声功率、微波时间和微波火力等因素，按表1进行
L18(37)正交试验。由表1试验结果和极差分析可知，
各因素对提取率的影响分别为E＞F＞A＞C＞B＞D，
比较K值的大小可以看出，总黄酮提取的最佳工艺条
件为：A2B3C3D2E3F3，即乙醇体积分数70%，料液比
1∶16（g/mL），超声时间25 min，超声功率80 W，
微波时间120 s，微波火力50%，用此最佳工艺进行
验证重复3次，平均总黄酮提取率为1.39%。而传统
回流法总黄酮提取率为0.64%，超声波提取法总黄酮
提取率为0.76%，微波辅助提取法总黄酮提取率为
1.34%。
工艺技术
《食品工业》2014 年第35卷第 11 期 192
表2 方差分析表
因素 偏差平方和 自由度 F比 F临界值 显著性
A 0.071 2 23.667 19.000 *
B 0.019 2 6.333 19.000
C 0.045 2 15.000 19.000
D 0.003 2 1.000 19.000
E 0.093 2 31.000 19.000 *
F 0.082 2 27.333 19.000 *
2.3 油莎草总黄酮的红外光谱分析
由图7可知，四组光谱图的重叠效果很好，图谱
差异较小，说明三种方法提取的总黄酮结构不存在显
著差异，红外光谱分析表明，超声波、微波处理对油
莎草总黄酮结构无显著影响。
图7 红外光谱分析
3 结论
超声微波双辅助提取油莎草地上茎叶总黄酮的最
优工艺条件为：乙醇体积分数70%，料液比1∶16（g/
mL），超声时间25 min，超声功率80 W，微波时间
120 s，微波火力50%，总黄酮提取率1.39%。红外光
谱分析表明超声波、微波处理对油莎草总黄酮的结构
无显著性影响。
参考文献：
[1] 瞿萍梅, 程治英, 龙春林, 等. 油莎豆资源的综合开发利用
[J]. 中国油脂, 2009(9): 61-63.
[2] 晏小欣, 任志艳, 相桓绪, 等. 油沙豆的有效成分的定性分
析[J]. 中国酿造, 2010(8): 150-151.
[3] 延玺, 刘会青, 邹永青, 等. 黄酮类化合物生理活性及合成
研究进展[J]. 有机化学, 2008, 28(29): 1534-1535.
[4] 敬思群, 阿依努尔, 艾合买提江. 酸浆宿萼总黄酮提取工
艺的研究[J]. 新疆大学学报, 2008, 25(1): 88-91.
[5] MAGDALENA BIESAGA. Influence of extraction methods
on stability of flavonoid[J]. Journal of Chromatography A,
2011(1211): 2505-2512.
[6] XIAO W H, HAN L J, SHIB B. Microwave-assisted
extraction of flavonoids from Radix Astragali[J]. Separation
and Purification Technology, 2008(62): 614-618.
[7] 麻明友, 刘建本, 吴显明. 超声微波双辅助提取柑橘皮总
黄酮的研究[J]. 食品科学, 2010, 31(20): 266-269.
[8] 朱万靖, 倪培德, 江志炜. 沙棘果渣中黄酮类化合物最佳
提取工艺研究[J]. 中国油脂, 2001, 26(1): 35-37.
[9] 樊瑞胜, 陈平, 刘岩, 等. 桔皮类黄酮乙醇提取工艺研究[J].
哈尔滨商业大学学报: 自然科学版, 2006, 22(4): 97-100.
表1 正交试验结果
水平
因素
总黄酮提取率 /%A乙醇体积分
数 /%
B料液比 /
(g·mL-1) C 超声时间 /min D 超声功率 /W E微波时间 /s F 微波火力 /% 空白
1 1(60) 1(1∶12) 1(15) 1(40) 1(60) 1(30) 1 0.856
2 1 2(1∶14) 2(20) 2(80) 2(90) 2(40) 2 0.912
3 1 3(1∶16) 3(25) 3(120) 3(120) 3(50) 3 1.389
4 2(70) 1 1 2 2 3 3 1.417
5 2 2 2 3 3 1 1 1.221
6 2 3 3 1 1 2 2 1.305
7 3(80) 1 2 1 3 2 3 1.308
8 3 2 3 2 1 3 1 1.297
9 3 3 1 3 2 1 2 1.153
10 1 1 3 3 2 2 1 1.184
11 1 2 1 1 3 3 2 1.375
12 1 3 2 2 1 1 3 1.142
13 2 1 2 3 1 3 2 1.128
14 2 2 3 1 2 1 3 1.269
15 2 3 1 2 3 2 1 1.342
16 3 1 3 2 3 1 2 1.333
17 3 2 1 3 1 2 3 1.204
18 3 3 2 1 2 3 1 1.333
K1 1.143 1.204 1.225 1.241 1.155 1.162 1.205
K2 1.280 1.213 1.174 1.240 1.211 1.209 1.201
K3 1.271 1.277 1.296 1.213 1.328 1.323 1.288
极差 R 0.137 0.073 0.122 0.028 0.173 0.161 0.087
工艺技术
《食品工业》2014 年第35卷第 11 期 193
微波辅助提取枇杷叶中多酚的研究及工艺优化
黄正虹
贵州中烟工业有限责任公司（贵阳 550001）
摘 要 枇杷叶中多酚具有多重生物活性和生理功能, 对其进行高效的提取一直是国内植物多酚提取的研究热点
之一。拟采用微波辅助法对枇杷叶中多酚进行高效提取, 并考察提取工艺。以干燥枇杷叶为原料, 考察提取溶剂乙
醇体积百分数、提取温度、提取时间、提取液料比值和微波处理功率5个因素的影响, 以枇杷叶中多酚得率为指标,
采用单因素和正交试验法同时对枇杷叶中多酚提取工艺进行优化。确定了乙醇体积百分数为70%的最佳提取剂; 微
波辅助提取的最佳工艺参数为: 提取温度80 ℃、提取时间30 min、提取液料比值60 (mL/g), 微波处理功率3.0 W; 在
最优条件下得到枇杷叶中多酚得率最高可达到9.34 mg/g, 表明微波辅助可显著提高枇杷叶中多酚的得率, 显示了该
法提取的优越性。
关键词 枇杷叶; 提取; 微波辅助; 正交试验
Process Research and Optimization of Eriobotrya japonica Leaves Polyphenol by
Microwave Extraction
Huang Zheng-hong
China Tobacco Guizhou Industrial Co., Ltd. (Guiyang 550001)
Abstract Eriobotrya japonica leaves polyphenol has many biological and physical functions, and study on its high effective
extraction is one of the hottest topics in extraction of plant polyphenol area in China. Microwave assistant method was used in this
study in high effi ciency extraction of Eriobotrya japonica leaves polyphenol, and extraction process was studied. Using
dried Eriobotrya japonica leaves as material, 5 factors was studied, including ethanol volume percentage used as extraction solvent,
extraction temperature, extraction time, extraction liqid-solid ratio, and microwave power. Taking product yield of Eriobotrya
japonica leaves as index, extraction process of Eriobotrya japonica leaves polyphenol was optimized with single factor and
orthogonal experiment. When using ethanol solution of 70% volume percentage, the best extraction results would be gotten.
The optimum extraction conditions were determined as followings: microwave temperature of 80 ℃, extraction time of 30
min, liquid-solid ratio of 60 (mL/g), and microwave power of 3.0 W. Under the optimum conditions, the product yield of Eriobotrya
japonica leaves could reach 9.34 mg/g, which was signifi cantly increased, indicating the superiority of microwave assisted extraction
method.
Keywords Eriobotrya japonica leaves; extraction; microwave assistant; orthogonal experiment
枇杷叶为蔷薇科枇杷属植物枇杷（Eriobotrya
japonica（Thunb.）Lindl.）的干燥叶，主产于中国东
南部等地，因叶子形状似琵琶乐器而名，是一味中
药，收载于历版《药典》。枇杷肉味美、营养丰富和
[10] 刘小锐, 梅林. 超声波-酶法提取菊花中总黄酮工艺优化
[J]. 激光杂志, 2010, 3(5): 95-98.
[11] 冉靓, 刘廷婷. 蒲公英黄酮提取工艺的优化[J]. 安徽农业
科学, 2011, 39(26): 15917-15919.
[12] 杨兵, 余明, 吴晓蕾, 等. 微波萃取蒲公英中总黄酮工艺
的优化[J]. 安徽农业科学, 2011, 39(8): 560-4561, 4659.
[13] 马艳芳. 沙枣中总黄酮的含量测定[J]. 西南民族大学学
报, 2006, 32(6).
[14] 孙国金. 超声辅助竹叶黄酮提取研究[D]. 杭州: 浙江大
学, 2003.
[15] 马亚琴. 超声辅助提取柑橘皮中黄酮、酚酸及其抗氧化
能力的研究[D]. 杭州: 浙江大学, 2008.
[16] 冯自立. 微波萃取新技术在中医药领域的应用进展[J]. 医
学信息, 2006, 19(10): 1889-1892.
[17] 国振双, 李梅, 冯云生. 微波法提取葛根黄酮的研究[J].
齐齐哈尔大学学报, 2003, 19(4): 14-15.
[18] 任志艳. 金鸡菊总黄酮的提取、纯化及活性研究[D]. 乌
鲁木齐: 新疆大学, 2012.
[19] 赵文杰. 昆仑雪菊原花青素的提取、纯化及活性研究
[D]. 乌鲁木齐: 新疆大学, 2013.
[20] THIYAGARAJAN SATHISHKUMAR, RAMAKRISHNAN
BASKAR, MOHAN ARAVIND. Simultaneous Extraction
Optimization and Analysis of Flavonoids from the Flowers
of Tabernaemontana heyneanaby High Performance
Liquid Chromatography Coupled to Diode Array Detector
and Electron Spray Ionization/Mass Spectrometry[J]. ISRN
Biotechnology, 2013.
工艺技术