全 文 ：超声波辅助提取明日叶查尔酮的工艺优化
宁鸿珍，陈欣华，王曼曼，王茜，刘楠，马东，王丹丹，高胜海
（河北联合大学公共卫生学院，河北省煤矿卫生与安全实验室，河北唐山 063000）
摘 要：探讨超声波辅助萃取技术在明日叶查尔酮提取应用中的最佳工艺，并测定明日叶中查尔酮的含量。采用单因
素实验研究超声功率、乙醇浓度、料液比、提取时间、提取温度对明日叶查尔酮提取率的影响，在此基础上，利用正交试
验确定超声波辅助提取明日叶中查尔酮的最佳工艺条件。在所探讨的因素中，对明日叶中查尔酮提取的影响程度为：料
液比>乙醇浓度>提取温度>提取时间>超声功率。最佳工艺参数：超声波功率 300 W，乙醇浓度为 70 %，提取温度为
50 ℃，料液比为 1 ∶ 50，萃取时间为 20 min，提取二次后吸光值为 1.191，查尔酮得率为 7.53 mg/g。明日叶中查尔酮含量较
高，优化的提取工艺简便、高效、节能、可行，为明日叶查尔酮的工业化提取提供参考。
关键词：明日叶；查尔酮；超声波提取；正交试验
Research on the Extraction Technology of Chalcone from the Angelica Keiskei by Ultrasonic Wave
NING Hong-zhen，CHEN Xin-hua，WANG Man-man，WANG Qian，LIU Nan，
MA Dong，WANG Dan-dan，GAO Sheng-hai
（School of Public Health，Hebei United University，Coal Health and Safety Lab of Hebei Province，Tangshan 063000，
Hebei，China）
Abstract：To investigate the optimum extraction of chalcone from the Angelica keiskei by ultrasonic wave， and to
determine the content of chalcone. According to single factor experiment， the influence of five parameters on the
extraction rate of chalcone were investigated， including the ultrasonic power， ethanol concentration， the ratio of
material and solvent， the extracting time，the extracting temperature. Then orthogonal experiment was employed to
determine the optimum extraction of chalcone from theAngelica keiskei by ultrasonic wave. The influencing order of
each factor on the yield of chalcone was solid to liquid ratio>extraction temperature>concentration of ethanol>
extraction time>ultrasonic power，and the optimal conditions of chalcone extraction from theAngelica keiskeiwere：
ultrasonic power of 300W， ethanol concentration of 70%，extraction temperature of 50℃， solid to liquid ratio of 1 ∶
50， extraction time of 20 min. The Angelica keiskei was extracted twice under those conditions，the chalcone
extraction yield was 7.53mg/g. The cholcone content is high. This extraction technology is simple， efficient，energy-
saving， feasible，which can provide reference for industrial extraction of chalcone from theAngelica keiskei.
Key words：Angelica keiskei； chalcone； ultrasonic extraction； orthogonal experiment
作者简介：宁鸿珍（1959—），女（汉），教授，学士，主要从事食品卫生
及营养保健品研发。
食品研究与开发
Food Research And Development
2014年 4月
第 35卷第 8期
DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2014.08.009
明日叶（Angelica keiskei）又名八丈芹，长寿菜，海
峰人参，是伞形科多年生草本植物，原产于日本国伊
豆、八丈诸岛[1]。明日叶被誉为“21世纪的健康食品”，
富含多种维生素、矿物质等营养成分和查尔酮等生物
活性物质[2]，在营养和医疗保健方面有重要功能，作为
绿色食品具有广阔的发展前景。查尔酮是植物体内合
成黄酮的前提，是一种重要的植物色素，其基本骨架
为 1，3-二苯基丙烯酮[3]。据报道[4-8]，查尔酮对肿瘤有明
显的抑制作用、还有强烈的抗菌作用、同时有抗衰老、
抗血栓、降血压、抗过敏、抗癌、抗艾滋病、防痴呆症、防
糖尿病等诸多功效，也常被用做利尿通便剂、兴奋剂
和催乳剂，具有很高的医学研究价值。目前，国内外对
明日叶中查尔酮的提取大多采用的是溶剂浸提法，但
暴露出很多问题，如能量消耗大、提取时间长、提取率
低等问题，而新兴技术如超声波提取技术、微波提取
技术等具有简单方便、提取时间短、提取率高等优点，
分离提取
34
目前尚未见超声波辅助提取明日叶中查尔酮的工艺
研究报道。本文采用超声波辅助提取工艺对明日叶中
的查尔酮进行提取研究，通过正交试验优化提取条
件 [9]，并对明日叶中查尔酮含量进行测定，为明日叶的
进一步开发利用提供科学参考。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
明日叶：购自山东明日叶庄园；查尔酮标准品：由
上海阿达玛斯有限公司生产；无水乙醇和石油醚均为
分析纯：由天津市富宇精细化工有限公司生产；甲醇
为色谱纯：购于 Sigma公司；JY92-IIN超声波细胞破
碎机：宁波新芝生物科技股份有限公司；EYELER离心
浓缩仪：日本东京理化器械株式会社；LGJ-12冷冻干燥
机：北京松源华兴科技发展有限公司；TU-1901双光束紫
外可见分光光度计：北京普析通用仪器有限责任公
司。
1.2 方法
1.2.1 查尔酮标准曲线的绘制
确称取查尔酮标准品 5 mg，用甲醇定容 50 mL容
量瓶中，配成 100 μg/mL的标准储备液，吸取该标准储
备液 0.1、0.2、0.5、1、2 mL 分别置于 10 mL 容量瓶中，
加甲醇至刻度，配置成 1、2、5、10、20 μg/mL的查尔酮
标准溶液。用紫外可见分光光度计分别对 1、2 μg/mL
的标准品溶液进行全波段扫描，在 308 nm处显示最大
吸收，并呈现出计量关系，选定 308 nm为最大吸收波
长。在波长为 308 nm处测定吸光度，以浓度为横坐标，
吸光度为纵坐标，建立吸光度和浓度之间的线性关系，
绘制标准曲线，得出回归方程：y＝0.079 8x-0.011 1，R2＝
0.999 5，如下图 1所示。
1.2.2 样品处理
新鲜的明日叶茎叶用去离子水反复冲洗，冲洗后
于 50 ℃鼓风干燥箱中干燥 24 h，粉碎，研磨，过 40目
筛。干燥至恒重，储存于干燥器中备用。
1.2.3 明日叶中查尔酮的提取与测定
称取 0.5 g明日叶干粉，置于玻璃试管中，加入提
取溶剂乙醇溶液[10]，水浴控温，设定提取条件，用超声
波细胞破碎机对明日叶查尔酮进行辅助提取。提取液
离心，取上清液，用 2 mL~3 mL溶剂洗涤滤渣，离心，
吸取上清液，合并提取液；利用石油醚反复萃取提取
液[11]，去除其中的叶绿素，直至石油醚无色；将滤液离
心浓缩，冷冻干燥，得到明日叶中查尔酮的粗提取物，
用甲醇转移定容至 25 mL容量瓶中作为待测溶液。取
1 mL待测液用甲醇定容至 10 mL容量瓶中，用紫外一
可见光分光光度计在 308 nm波长下测定吸光度，代入
回归方程，计算查尔酮得率。
1.2.4 单因素试验
准确称取明日叶干粉 0.5 g，置于玻璃试管中，超
声波辅助提取，以明日叶查尔酮得率为指标，分别研
究超声功率、乙醇浓度、提取温度、料液比、提取时间对
明日叶查尔酮得率的影响。
1.2.5 正交试验
在单因素试验的基础上，对超声功率、乙醇浓度、
提取温度、料液比、提取时间进行 5因素 3水平正交试
验，分析各因素影响的主次并确定其最优提取工艺参
数。每次实验做 3个平行样，结果取平均值。
2 结果与讨论
2.1 单因素实验结果
2.1.1 超声功率对查尔酮提取效果的影响
超声功率分别选用 100、200、300、400、500 W，实
验在料液比 1 ∶ 40、乙醇浓度为 70 %、冰浴、提取时间
30 min（工作 3 s，间歇 5 s）的条件下进行。
结果如图 2所示，随着功率提高，吸光度上升，当
功率为 300 W时，提取效果最好，随后随着功率的升
高，提取效果反而下降。这可能是因为功率太大时，超
声工作期间产热越高，提取物被破坏，溶剂蒸发过快，
导致提取效率下降。所以选择 300W为最佳提取功率。
2.1.2 不同浓度乙醇对提取效果的影响
用于明日叶有效成分的提取溶剂有甲醇、正己
烷、丙酮、乙醇等，由于甲醇、正己烷、丙酮、对人体健康
不利，并且乙醇可有效降低查尔酮酶的活性，避免提
取时查尔酮的分解，故选择乙醇作为提取溶剂。适当
浓度的乙醇溶液可以大大增加提取物在提取液中的
图 1 查尔酮标准曲线
Fig.1 The standard curve of chalcone
2.0
1.5
1.0
0.5
0
吸
光
值
0 5 25
浓度/（μg/mL）
10 15 20
y＝0.079 8x-0.011 1
R2＝0.999 5
0.70
0.68
0.66
0.64
0.62
0.60
吸
光
值
100 500
功率/W
200 300 400
图 2 超声功率对提取效果的影响
Fig.2 Effects of ultrasonic power on the extracting result
宁鸿珍，等：超声波辅助提取明日叶查尔酮的工艺优化分离提取
35
溶解度，从而减少溶剂用量，增大提取效率。实验分别
选用 50 %、60 %、70 %、80 %、90 %的乙醇溶液，其余
条件为超声功率 300 W，料液比 1 ∶ 40，冰浴，提取时间
30 min（工作 3 s，间歇 5 s）。
结果如图 3可知，明日叶中的查尔酮提取效果随
乙醇浓度的增加而升高，浓度达到 70 %时提取效果
最好，之后提取效果反而下降了。这可能是由于乙醇
浓度过高时，溶剂极性下降，查尔酮的溶解度下降，不
利于查尔酮的溶出。同时一些醇溶性杂质、色素、亲脂
性强的成分溶出量增加，与查尔酮竞争与溶剂的结
合，从而导致提取效果下降。
2.1.3 不同提取温度对提取效果的影响
合适的提取温度能加快提取物的溶出，但温度过
高，不仅增大了能耗，还有可能导致提取物的分解，从
而降低了提取效率。实验在超声功率 300 W，料液比
1 ∶ 40，乙醇浓度 70 %，提取时间 30 min（工作 3 s，间歇
5 s）的条件下，分别探讨 50、60、70、80℃的提取温度对
提取效率的影响。
结果如图 4所示，明日叶中的查尔酮提取效果随
提取温度的上升而升高，温度达到 70℃时提取效果最
好，之后提取效果反而下降，故选择 70 ℃为最佳提取
温度。
2.1.4 不同料液比对提取效果的影响
料液比高必然会增大两相间浓度差，增大传质推
动力，提取效率也会相应增大，但也会提高生产成本
及增加后续处理的难度。在超声功率为 300 W，乙醇浓
度为 70 %，提取温度为 70 ℃，提取时间 30 min（工作
3 s，间歇 5 s）的实验条件下，料液比分别选用 1 ∶ 30、1 ∶
40、1 ∶ 50、1 ∶ 60、1 ∶ 70进行实验。
实验结果如图 5所示，随料液比的增大，提取效
果越好，但当液料比达到 1 ∶ 40后，增加缓慢，考虑到
提取率、生产成本和后续处理难度的问题，实验确定
最佳料液比为 1 ∶ 40。
2.1.5 不同提取时间对提取效果的影响
实验在超声功率 300 W，乙醇浓度为 70 %，提取
温度为 70℃，液料比为 1 ∶ 40的前提下，分别提取 10、
20、30、40、50 min（工作 3 s，间 5 s）。
实验结果如图 6 所示，当提取时间为 10 min~
20 min时，随超声波作用时间的延长，查尔酮吸光值
逐渐增大，但超声波处理时间超过 20 min后吸光值有
明显下降，这可能是长时间处理导致溶剂挥发的缘
故，当提取时间为 20 min时，提取效果最好。
2.2 正交试验结果
根据以上单因素实验结果，选取超声功率、乙醇
浓度、提取温度、液料比、提取时间按 5因素进行正交
实验设计，以确定超声辅助提取明日叶中查尔酮的最
佳工艺。正交实验因素水平表见表 1，实验结果见表 2，
方差分析结果见表 3。
由表 2的极差分析和表 3的方差分析结果可知，
料液比对明日叶查尔酮提取量影响最大，其次为乙醇
0.80
0.70
0.60
0.50
0.40
0.30
0.20
0.10
0.00
吸
光
值
50 60 90
乙醇浓度/%
70 80
图 3 乙醇浓度对提取效果的影响
Fig.3 Effects of ethanol concentration on the extracting result
图 4 提取温度对提取效果的影响
Fig.4 Effects of extraction temperature on the extracting result
1.05
1.00
0.95
0.90
0.85
0.80
吸
光
值
50 80
提取温度/℃
60 70
图 5 料液比对提取效果的影响
Fig.5 Effects of solid to liquid ratio on the extracting result
1.20
1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00
吸
光
值
1∶30 1∶40 1∶70
料液比/（g/mL）
1∶50 1∶60
图 6 提取时间对提取效果的影响
Fig.6 Effects of extraction time on the extracting result
0.94
0.92
0.90
0.88
0.86
0.84
0.82
0.80
吸
光
值
10 50
时间/min
20 30 40
水平
A超声功
率/W
B乙醇浓
度/%
C提取温
度/℃
D料液比/
（g/mL）
E提取
时间/min
1 200 60 50 1∶30 10
2 300 70 60 1∶40 20
3 400 80 70 1∶50 30
表 1 正交试验因素水平表
Table 1 Factors and levels of the orthogonal experiment
分离提取宁鸿珍，等：超声波辅助提取明日叶查尔酮的工艺优化
36
浓度和提取温度，提取时间和超声功率对其影响较
小。表 3方差分析结果表明：在 95 %置信水平下，从明
日叶提取查尔酮的工艺参数中，功率和时间对明日叶
提取效率影响不显著，浓度、温度和料液比影响显著。
综合极差分析和方差分析可知本实验的最佳工艺为
A2B2C1D3E2，即超声波功率 300 W，乙醇浓度为 70 %，
提取温度为 50℃，料液比为 1 ∶ 50，超声时间为 20 min。
2.3 工艺验证
取 3份试样各 0.5 g，按最佳提取方法进行提取，
吸光值分别为 1.096，1.110，1.104。计算得明日叶中查
尔酮得率为 6.98 mg/g。均高于正交试验中各实验组合
的查尔酮得率，与正交试验分析结果相符。
2.4 明日叶中查尔酮提取率的测定
在最佳的提取工艺条件下，对明日叶中的查尔酮
的提取率进行测定。结果见图 7。
由图 7可知，随着提取次数的增加，查尔酮的提
取率也增加。但提取次数超过 2次后，查尔酮的提取
率增加很少，所以在最佳的提取工艺条件下，提取 2次
后吸光值为 1.191，明日叶查尔酮的得率为 7.53 mg/g。
3 结论
本文所探讨的 5个因素超声功率、乙醇浓度、提
取温度、料液比、提取时间，对明日叶查尔酮提取量的
影响主次顺序是：料液比>乙醇浓度>提取温度 >提取
时间>超声功率。提取工艺条件为超声波功率 300 W，
乙醇浓度 70 %，提取温度为 50 ℃，料液比为 1 ∶ 50，提
取时间为 20 min。在此条件下提取 2次，明日叶中查尔
酮得率为 7.53 mg/g。
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收稿日期：2013-09-25
序号 A B C D E
空白
列
吸光
值
查尔酮得
率/（mg/g）
1 1 1 1 1 1 1 0.864 5.48
2 3 1 1 2 2 2 0.948 6.01
3 2 2 1 3 1 2 1.060 6.71
4 3 2 1 1 3 3 0.930 5.90
5 1 3 1 3 2 3 0.994 6.30
6 2 3 1 2 3 1 0.937 5.94
7 1 1 2 2 3 2 0.931 5.90
8 2 1 2 3 2 3 0.951 6.03
9 1 2 2 1 2 1 0.920 5.83
10 3 2 2 2 1 3 0.960 6.08
11 2 3 2 1 1 2 0.815 5.18
12 3 3 2 3 3 1 0.970 6.15
13 2 1 3 1 3 3 0.838 5.32
14 3 1 3 3 1 1 0.892 5.66
15 1 2 3 3 3 2 0.922 5.85
16 2 2 3 2 2 1 0.981 6.22
17 1 3 3 2 1 3 0.895 5.68
18 3 3 3 1 2 2 0.858 5.45
K1 5.526 5.424 5.733 5.225 5.486
K2 5.582 5.773 5.547 5.652 5.652
K3 5.558 5.469 5.386 5.789 5.528
R 0.056 0.349 0.347 0.564 0.166
表 2 正交试验结果表
Table 2 The results of orthogonal experiment
影响因素 离均差平方和 自由度 均方 F P
功率 0.000 2 0.000 0.131 0.879
浓度 0.012 2 0.006 5.994 0.030
温度 0.010 2 0.005 5.015 0.045
料液比 0.029 2 0.014 14.392 0.003
时间 0.002 2 0.001 1.239 0.346
误差 0.007 7 0.001
表 3 方差分析结果
Table 3 Results of analysis of variance
1.20
1.15
1.10
1.05
吸
光
值
1 3
提取次数
2
图 7 提取次数对提取效果的影响
Fig.7 Effects of extracting times on the extracting result
宁鸿珍，等：超声波辅助提取明日叶查尔酮的工艺优化分离提取
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