全 文 ：第 33卷　第 5期 西北农林科技大学学报 (自然科学版 ) Vol. 33 No. 5
2005年 5月 Jour. of No rthw est Sci-Tech Univ . o f Ag ri. a nd Fo r. ( Na t. Sci. Ed. ) May 2005
正交设计优选苦荞黄酮成分的超声提取工艺
季春燕 ,周　乐 ,王　欣 ,王国强
(西北农林科技大学 生命科学学院 ,陕西杨凌 712100)
　　 [摘　要 ]　试验优选了超声提取苦荞黄酮类化学成分的最佳工艺条件。通过 L16 ( 43× 26 )正交表设计超声提取
苦荞的方案 ,以芦丁为考察黄酮含量的指标 ,以溶剂浓度 ( A)、提取温度 ( B)、提取时间 ( C)和溶剂种类 ( D)为考察因
素 ,用紫外分光光度计测定苦荞中芦丁含量并最终确定了最佳的提取条件。结果表明 ,影响苦荞超声提取的因素为
溶剂浓度> 提取温度> 提取时间> 溶剂种类 ;最佳工艺条件为:以 950 m L /L甲醇为溶剂 ,提取温度 30℃ ,提取时
间 30 min。
[关键词 ]　正交设计法 ;超声提取 ;苦荞 ;芦丁
[中图分类号 ]　 R284. 2　　　　 [文献标识码 ]　 A [文章编号 ]　 1671-9387( 2005) 05-0105-03
　　苦荞 (Fagopyrum tartaricum ( L. ) Gaetn)是蓼
科荞麦属植物 ,作为一种重要的小宗杂粮作物和药
食同源植物 ,在我国西南、华北、中南等省区均有分
布。苦荞中富含黄酮类化合物 ,尤其富含芦丁 ,具有
抗氧化、降脂降糖等多种药理活性。 近年来 ,关于苦
荞的研究报道很多 ,但主要集中在其化学成分和药
理作用方面 [1 ] ,而有关超声提取苦荞黄酮类成分的
研究尚未见报道。 本试验以苦荞中主要活性成分芦
丁为质量控制指标 ,采用正交试验设计考察溶剂浓
度、提取温度、提取时间和溶剂种类对超声提取效果
的影响 ,优选出了最佳提取方案。
1　材料、试剂与仪器
1. 1　材料与试剂
　　材料　苦荞 (西农 903-636)全株粉末 ;芸香叶
苷 (芦丁 )对照品 (中国医药集团上海化学试剂公
司 )。
试剂　亚硝酸钠 ( AR,天津海光化学制药厂 ) ,
硝酸铝 ( AR,天津市耀华化工厂 ) ,甲醇和无水乙醇
( AR,天津市化学试剂三厂 ) ,工业乙醇。
1. 2　仪　器
SP-2100型紫外可见分光光度计 (上海光谱仪
器厂 ) ;隆达 HF-100B超声循环提取器 (北京弘祥生
物技术有限公司 ) ; JA3003型天平 (上海精密科学仪
器厂 ) ; EB-280-12型天平 (日本 , S HIMADZU );
LD5-10型离心机 (北京医用离心机厂 )。
2　试验方法
2. 1　正交试验设计及各因素水平设定
选取溶剂浓度 ( A)、提取温度 ( B)、提取时间
( C)和溶剂种类 ( D)为主要考察因素 ,各因素的水平
设定如表 1所示。正交试验采用 3因素 4水平与 1
因素 2水平的混合正交表 [2 ] ,即 L16 ( 43× 26 )正交表
进行 ,如表 2所示。
表 1　从苦荞中提取黄酮的试验因素及其水平设置
Table 1　 Factor s and levels in th e ex traction of flav onoids from F . tartaricum
水平
Lev els
A(溶剂浓度 ) / ( m L· L- 1 )
Concent ration
B(提取温度 ) /℃
Tem perature
C(提取时间 ) /min
Tim e
D(溶剂种类 )
Types
1
2
3
4
400
600
800
950
30
40
50
60
15
30
45
60
M eO H
EtO H
　
　
[收稿日期 ]　 2004-08-02
[作者简介 ]　季春燕 ( 1980- ) ,女 ,新疆乌鲁木齐人 ,在读硕士 ,主要从事天然产物化学研究。
[通讯作者 ]　周　乐 ( 1965- ) ,男 ,陕西蒲城人 ,教授 ,博士 ,主要从事天然产物化学研究。 E-mail: betterzl@ 163. com
表 2　从苦荞中提取黄酮的 L16 ( 43× 26 )
正交试验设计及结果
Table 2　 Results of o r tho gonal test o f L16 ( 43× 26 )
in th e ex t raction of flav ono ids from F . tartaricum
试验号
No.
A B C D
芦丁含量 /
(μg· mL- 1 )
Rutin
con tent
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
K 1
K 2
K 3
K 4
R
1
3
2
4
1
3
2
4
1
3
2
4
1
3
2
4
220. 30
847. 82
863. 35
997. 54
777. 24
2
4
4
2
3
1
1
3
1
3
3
1
4
2
2
4
813. 39
784. 28
753. 77
577. 57
235. 82
3
1
3
1
1
3
1
3
4
2
4
2
2
4
2
4
683. 52
776. 28
737. 56
731. 65
92. 76
2
2
1
1
1
1
2
2
2
2
1
1
1
1
2
2
1 483. 51
1 444. 50
　
　
39. 01
52. 70
119. 25
188. 08
267. 21
60. 35
253. 06
236. 71
243. 72
70. 93
256. 97
192. 73
252. 69
36. 30
234. 07
230. 30
233. 92
　
　
　
　
　
2. 2　超声提取方法
按 10 g /份取样 (苦荞干燥种子粉末 ) 48份 ,每
克样品加入甲醇或乙醇 12. 5 mL,采取间歇式超声
提取方法进行提取 ,每一处理重复 3次。超声功率为
1 600 W左右 ,超声间隔时间为 2 s,超声频率为 20
kHz。各处理提取液分别经离心后过滤 ,收集滤液并
用相同提取溶剂定容至 250 mL作为 2. 3. 2中芦丁
待测样。
2. 3　提取液中芦丁的定量测定
2. 3. 1　标准曲线的制作　以芦丁为标样 ,硝酸铝 -
亚硝酸钠为显色剂 ,选择 500 nm为测定波长 ,参照
文献 [3 ]的方法进行。
2. 3. 2　提取液中芦丁含量的测定　采用与标准曲
线类似的方法分别测定 2. 2中各芦丁待测样的吸光
度 ( A500 nm ) [ 4 ]。将各吸光度数值带入标准曲线方程计
算各处理提取液中芦丁的含量。
2. 4　正交试验结果分析
分别采用极差法和 F检验法对正交试验结果
进行差异分析和显著性检验 ,确定各因素对试验结
果的影响程度。
2. 5　验证试验
按优选的最佳工艺条件 ,重复 3次提取苦荞样
品 ,测定苦荞提取液中黄酮类化合物的含量及总固
物的得率。
3　结果与分析
3. 1　标准曲线的确立
　　以芦丁标准浓度为自变量 ,对应吸光度 A为因
变量 ,对各管测定结果进行线性回归。其线性方程为
y= 11. 188x - 4× 10- 5 , r= 0. 999 7,表明芦丁在
0. 300 0～ 1. 800 0 mg /mL呈良好线性关系。
3. 2　各处理液中芦丁含量的测定结果
将每种处理 3个重复的吸光度平均值分别带入
标准曲线中 ,计算出各处理液中的芦丁含量 ,结果见
表 2。由表 2中的 R值可以看出 , 4种因素对芦丁提
取率的影响程度依次为 A> B> C> D,其中 A因素
的影响远远大于其他 3种因素。从表 2还可以看出 ,
超声提取苦荞黄酮的最佳工艺为:以 950 mL /L甲醇
为溶剂 ,提取温度 30℃ ,提取时间 30 min,即
A4 B1 C2D1。
表 3　影响苦荞中黄酮提取的四因素方差分析结果
Table 3　 Variance analysis o f four fa ctor s which influenced flav onoids ex tra ction
方差来源
Source
自由度
DF
离差平方和
SS
方差
M S
F P
A
B
C
D
E(误差 )
3
3
3
1
5
90 754
8 420
1 085
100
6 295
30 521
2 807
362
100
1 252
24. 17
2. 24
0. 29
0. 08
　
P < 0. 01
F 0. 05( 3, 1)= 5. 41
F 0. 01 ( 3, 1)= 12. 06
　
　
　　对表 2的试验结果进行方差分析和 F检验 ,结
果见表 3。 F检验结果表明 ,溶剂浓度 ( A因素 )对黄
酮提取率具有极其显著的影响 ,其余 3种因素的影
响不显著。
3. 3　最佳工艺验证结果
在最佳工艺条件下所提取的黄酮类化合物的含
106 西北农林科技大学学报 (自然科学版 ) 第 33卷
量为 255. 30μg /mL,总固物得率为 6. 30%。
4　讨　论
目前关于苦荞的研究比较多 ,本试验可为今后
芦丁的提取提供理论参考。常规的提取方法 [ 5, 6]普遍
存在耗时、耗能、提取效率低等问题。通过优化试验 ,
筛选出最佳超声提取工艺 ,既节省了提取时间 ,又提
高了一次性提取的效率 ,适合实验室及工业生产上
广泛使用。
苦荞提取过程中的影响因素有溶剂种类、溶剂
浓度、提取温度、液固比、提取时间等 [6 ]。本试验经分
析比较 ,选取溶剂浓度 ( A)、提取温度 ( B)、提取时间
( C)和溶剂种类 ( D)为主要影响因素 ,结果表明除浓
度因素对提取效果有极显著影响外 ,其余 3种因素
的影响均不显著。分析其原因认为 ,芦丁在不同溶剂
中的溶解性依次为:甲醇> 乙醇> 水 ,并且随醇浓度
的增大 ,芦丁的溶解性也随之增大 ,因此提取液中芦
丁的含量便显著提高。 常规提取通过升高温度增加
目标物的溶解度并提高传质速度 ,而超声提取主要
通过细胞破碎作用促进固相物质向液相传递 ,而非
常规的传质作用 ,故温度在超声提取中作用不显著 ,
适度增加温度有利于提高溶剂的溶解度 ,但超过 60
℃则导致溶剂挥发而使溶剂浓度减小。由此可见 ,超
声提取法尤其适合那些不适于高温提取的物质。 而
时间因素对提取效果的影响不显著 ,证明了超声提
取的效率很高 ,短时间即可实现比较完全的提取。溶
剂种类对提取效果的影响差异不明显 ,主要原因是
甲醇和乙醇效果相似 ,但甲醇价格便宜且沸点较低 ,
这是大规模工业生产的理想选择 ,而乙醇对操作人
员的身体无害 ,亦有不错的提取效果 ,故需要结合实
际情况找出最佳搭配 ,经对比试验最后确定最佳工
艺条件。
考虑到时间安排和工作量等原因 ,本试验在正
交设计方面未考虑到交互作用的影响 ,在个别处理
的 3次重复过程中 ,某些数据的重现性欠佳。
致谢: 本研究在试验前期的正交设计及后期的数据处理方面得到了本校袁志发教授的热情指导和帮助 ,在此表示诚挚的
谢意!
[参考文献 ]
[1 ]　朱　瑞 ,高南南 ,陈建民 .苦荞麦的化学成分和药理作用 [ J].中国野生植物资源 , 2003, 22( 2) : 7- 9.
[2 ]　袁志发 ,周静芋 .试验设计与分析 [M ] .北京:高等教育出版社 , 2000.
[3 ]　欧阳平 ,张高勇 ,康保安 .分光光度法测苦荞麦中总黄酮 [ J].粮油加工与食品机械 , 2003, ( 11) : 57- 59.
[4 ]　王淑兰 ,胡奎三 .紫外分光光度法测复方芦丁片中芦丁含量 [ J].分析化学 , 1995, ( 4): 15- 16.
[5 ]　贾冬英 ,耿　磊 .苦荞麦茎及籽壳中黄酮类化合物 (芦丁 )的提取及其鉴定 [ J ].食品科学 , 1998, 19( 9): 46- 47.
[6 ]　李　裕 ,刘有智 ,霍　红 .苦荞麦中提取芦丁的工艺研究 [ J].华北工学院学报 , 2002, 23( 2): 130- 132.
Study on th e method fo r ultrusonic ex traction of f 1avonoids
from F. tartaricum with o rthogonal test
JI Chun-yan, ZHOU Le,WANG Xin,WANG Guo-qiang
(College of L if e Sciences,N orthwest A & F University , Yangling, Shannx i 712100,China )
Abstract: We have go t the best ul t rusonic ex t raction technolog y of flavonoids f rom F. tartaricum .
Through o rthogonal test, a scheme to ex t ract F. tartaricum was designed. With rutin as investing ation quo-
ta, and reagent concentration, tempera ture, time and reagent types as influenced facto rs, the content of rutin
in F . tartaricum was determined wi th UV /Vis Spectro-meter and defined the best ex t raction technolog y.
Finally , the order of the factors w hich af fected ex traction was: reagent concentration> ex traction tempera-
ture> ex traction time> reagent types. The best ex t raction techno log y w as A4 B1 C2D1 .
Key words: o rthogonal method; ult rusonic ex t raction; F. tartaricum ; rutin
107第 5期 季春燕等: 正交设计优选苦荞黄酮成分的超声提取工艺