全 文 ：微波提取苦荞籽粒总黄酮最佳工艺的研究
安守强1 ,李瑞国1 ,梁成真2 ,高冬丽1 ,柴 岩1＊　
(1.西北农林科技大学农学院 ,陕西杨凌 712100;2.中国农业科学院研究生院 ,北京 100081)
摘要　以苦荞籽粒为原料 ,采用单因素试验和正交试验结合 ,研究了微波功率、乙醇浓度、固液比 、萃取时间等工艺参数对总黄酮含量的
影响。结果表明 ,微波萃取苦荞籽粒黄酮 ,微波功率、乙醇浓度、固液比、萃取时间对总黄酮含量都有影响 , 次序为乙醇浓度>微波功率
>固液比>萃取时间。微波提取苦荞麦黄酮的较优组合为:微波功率 360 W、乙醇浓度 60%、固液比 1∶60、萃取时间 4 min。
关键词　微波萃取;荞麦;黄酮类化合物
中图分类号　Q946　　文献标识码　A　　文章编号　0517-6611(2007)10-02833-02
Studies on Optimum Technology of Extracting Total Flavonoids from Tartary Buckwheat Seed by Microwave
AN Shou-qiang et al　(College of Agronomy , Northwest University of A &F Science and Technoloy , Yangling, Shaanxi 712100)
Abstract　With the tartary buckwheat seeds as material , the effect of extraction technology indices of microwave power , alcohol concentration , ratio of
solid to solvent and extraction time on total flavonoid content were analyzed by combination of single factor experiments and orthogonal experiments.During
the extraction of total flavonoid by microwave , these indices affected the extracting efficiency in the following order:alcohol concentration >microwave
power > ratio of solid to solvent > extraction time.The optimal conditions for the extracting flavonoids from tartary buckwheat seeds were microwave
power of 360 W , 60% alcohol , ratios of solid to solvent of 1∶60 and extraction time of 4 min.
Key words　Microwave extraction;Tartary buckwheat;Flavonoids chemical compound
　　有研究表明 ,黄酮类化合物具有降血脂 、降血糖 、增强人
体免疫力的功能 ,并对糖尿病 、高血压 、冠心病 、中风等疾病
有辅助疗效;它还是一种天然抗氧化剂 ,具有清除体内超氧
离子自由基 、抗衰老的作用。并且有研究证实 ,食用黄酮类
化合物与降低癌症率有关[ 1] 。目前 ,用于提取黄酮类化合物
的原料有银杏叶 、槐米 、芹菜 、柑橘 、葛根 、荷叶 、蜂胶 、生姜 、
花生壳等[ 2-7] 。这些原料不能满足国内外工业化生产对黄
酮类化合物的需求。苦荞属双子叶蓼科(Polygonaceae)荞麦
属(Fagopyrumesculentum)植物 ,又名三角麦 、野荞麦 ,学名鞑靼
荞麦(F.tartaricum),是一种药食兼用植物。苦荞在我国境内
自然野生的历史已有 2 000多年。苦荞麦耐旱 、耐寒 、耐酸 、
耐瘠 ,生长期短(90 d左右),在我国四川凉山 、云贵 、晋 、冀高
原等处均有分布 ,年产约 1亿 kg[ 8] 。研究表明 ,苦荞的茎 、
叶 、根 、花 、籽粒 、壳中均含有黄酮类化合物[ 9] 。因而 ,苦荞有
望成为一种廉价的黄酮提取原料。常用的提取方法有醇渗
漉法 、浸渍法 、索氏抽提法和加热回流法。但这些提取方法
存在提取时间过长 、溶剂用量大 、操作麻烦等问题 ,不利于产
业化开发利用。微波提取法应用于荞麦黄酮的提取 ,具有省
时 、高效 、节能 、易操作等优点 ,而且由于以水或乙醇为溶剂 ,
所以还能降低提取成本和减少污染。这是一种快速 、高效的
分离技术。
1　材料与方法
1.1　试验材料　供试品种为苦荞西农 9920。由于在储存中
易造成荞麦籽粒水分含量不一 ,所以应对样品进行预处理 ,
即 70 ℃下烘 24 h后将荞麦籽粒粉碎 ,过 40目筛 ,并分袋包
装 ,放置于干燥箱 ,备用。芸香叶苷(芦丁标样)由中国药品
生物制品检定所提供;无水乙醇 、NaNO2 、Al(NO3)3 、NaOH均
为分析纯。
1.2　标准方程的建立[ 10] 　准确称取标准芦丁样品 20mg ,用
基金项目　“十一五”国家科技支撑计划项目(2006BAD02B06);陕西省农
业攻关项目(2006K-G17-01)。
作者简介　安守强(1979-),男 ,山东潍坊人 ,硕士研究生 ,研究方向:旱
区农业开发。 ＊通讯作者。
收稿日期　2007-01-08
30%乙醇溶解后移入 100ml容量瓶 ,用 30%乙醇定容 ,配制
成 0.2mg/ ml标准溶液。分别取上述芦丁标准液 0.0 、2.0 、
4.0、6.0 、8.0、10.0 ml于 6只 25 ml容量瓶中 ,然后加入 5%
NaNO2 1ml ,摇匀 ,静置 6 min ,加入 10%Al(NO3)3 1ml ,摇匀 ,
静置 6min ,加入 4%NaOH 10 ml ,用 30%乙醇定容 ,摇匀 ,放
置 15min。在 500nm处测定吸光度 A ,以试剂空白参比 。用
最小二乘法做线性回归 ,得黄酮溶液浓度 C与吸光度 A 的
回归方程:
C=0.1657A-0.0031(R2=0.9994) (1)
式中 ,C为黄酮浓度;A为 500 nm处的吸光度值。
1.3　试验设计
1.3.1　单因素试验设计。
1.3.1.1　不同微波功率下的单因素试验 。在乙醇浓度为
30%、萃取时间为 4min、固液比为 1∶45的条件下 ,作不同微
波功率的单因素试验 ,即微波功率为 180 、360、540、720 W。
1.3.1.2 　不同乙醇浓度下的单因素试验。在微波功率为
360W 、萃取时间为 4min、固液比为 1∶45的条件下 ,作不同乙醇
浓度的单因素试验 ,即乙醇浓度为 15%、30%、45%、60%、75%。
1.3.1.3 　不同萃取时间的单因素试验。在乙醇浓度为
30%、微波功率为 360 W 、固液比为 1∶45的条件下 ,作不同萃
取时间的单因素试验 ,即萃取时间为 2、3、4 、5、6min 。
1.3.1.4　不同固液比的单因素试验。在微波功率为 360 W 、
乙醇浓度为 30%、萃取时间 4min的条件下 ,作不同固液比的
单因素试验 ,即固液比为 1∶15、1∶30、1∶45、1∶60、1∶75 。
1.3.2　正交试验设计。以微波功率(A)、固液比(B)、乙醇浓
度(C)和萃取时间(D)为变量 ,选取各因素的较优区域 ,设计
4因素 4水平正交试验(表 1)。
1.4　苦荞总黄酮含量测定方法　准确称取若干份相同重量
的样品 ,放入 100ml三角瓶中 ,加入溶剂后在不同条件下提
取 ,将提取液转移至 100ml容量瓶中 ,用 30%乙醇定容 。然
后 ,取上述溶液 5ml于 25ml容量瓶中 ,加入 5%NaNO2 1 ml ,
静置 6 min;加入 10%Al(NO3)3 1 ml ,静置 6 min;加入 4%
NaOH 10ml ,用 30%乙醇定容 。15min后于 500 nm处测定吸
安徽农业科学 , Journal of Anhui Agri.Sci.2007 ,35(10):2833-2834　　　　　　　　　　　　　　　　　　责任编辑　刘月娟　责任校对　胡先祥
DOI :10.13989/j.cnki.0517-6611.2007.10.005
光度 A ,以试剂空白参比。
Y(%)=
C×25÷ 5
1 000
W×1 000 ×100% (2)
式中 ,W为样品质量;C为黄酮溶液浓度;Y 为黄酮得率。
2　结果与分析
2.1　单因素试验结果
2.1.1　微波功率与总黄酮得率的关系。试验表明 ,在乙醇
浓度为 30%、萃取时间为 4min 、固液比为 1∶45的条件下 ,微
波功率在 0 ～ 360 W范围内 ,总黄酮得率随着微波功率的增
大而提高。当微波功率为 180 W时总黄酮得率为 2.19%,当
微波功率提高到 360 W时总黄酮得率增加到 2.26%。微波
功率升高到 540 W时 ,总黄酮得率降低为 2.22%。这主要是
由于温度较高会使得原料中的有效成分发生变性或者降解。
　　表 1 4因素4水平正交试验
水平 因素
A∥W B∥V/V C∥% D∥min
1 180 1∶30 30 3
2 360 1∶45 45 4
3 540 1∶60 60 5
4 720 1∶75 75 6
2.1.2　萃取时间与总黄酮得率的关系。试验表明 ,在乙醇
浓度为 30%、微波功率为 360 W 、固液比为 1∶45的条件下 ,萃
取时间在 2 ～ 4min范围内 ,随着萃取时间的延长 ,总黄酮得
率也逐渐增加 ,由 2.730%上升到 2.776%;而萃取时间为 4～
6min时 ,总黄酮得率又逐渐降低至 2.729%。这说明萃取 2
～ 4min时 ,物料中黄酮逐渐被萃取出来;萃取 4 min左右时 ,
黄酮类物质已基本被萃取出来;萃取 4min后 ,由于荞麦中残
留的淀粉被糊化 ,增加了溶液的黏度 ,并使得部分黄酮被淀
粉糊吸附 ,造成取量减少。
2.1.3　固液比与总黄酮得率的关系。试验表明 ,在微波功
率为 360W 、乙醇浓度为30%、萃取时间为 4min的条件下 ,固
液比在 1∶15～ 1∶60范围内 ,随着固液比的增大 ,总黄酮得率
也呈上升趋势 ,由 2.725%上升到 2.885%;当固液比高于 1∶
60时 ,随着固液比的增大 ,总黄酮得率存在微弱的降低趋势。
产生该现象的原因是乙醇对微波萃取产生了双重影响。一
方面 ,一定浓度的乙醇可以增大对微波的吸收 ,有利于黄酮
物质的萃取;另一方面 ,过多的乙醇会使萃取温度降低 ,从而
降低其萃取黄酮的能力 。当固液比太低时 ,黄酮浓度会相对
较高 ,系统内的残留会较高 ,所以固液比不宜太小。
2.1.4　乙醇浓度与总黄酮得率的关系。试验表明 ,在微波
功率为 360 W 、萃取时间为 4min 、固液比为 1∶45的条件下 ,随
着乙醇浓度的增加 ,总黄酮得率也不断提高。这是因为乙醇
的极性大于水的极性 ,微波萃取过程中黄酮类物质易溶于与
其极性相似的乙醇。但当乙醇浓度由 60%上升到 75%时 ,总
黄酮得率由 2.894%下降到 2.428%。
2.2　正交试验结果　采用 SAS软件进行多元线性回归分析 ,
得到总黄酮得率与各工艺参数的多元线性回归模型表达式。
Y=0.139509-0.001654X1 +0.001 370X2 +0.015 559X3
+0.001 938X4 (3)
式中 ,X1 、X2 、X 3 、X4 分别为乙醇浓度 、微波功率 、萃取时间 、
固液比。
由表 2可知 ,多元线性回归模型在 0.01水平下显著 ,因
此用该方程来预测各工艺参数与总黄酮得率的关系是可行
的。从T检验结果可以看出 ,几个工艺参数对总黄酮得率的
影响顺序为乙醇浓度>微波功率>固液比>萃取时间 ,较优
组合为A2B3C3D2 。
　　表2 微波萃取苦荞黄酮正交试验结果
处理 因素
A∥W B∥V/V C∥% D∥min
黄酮浓度
mg/L
总黄酮得
率∥%
　　1 180 1∶30 30 3 0.0381 1.61
2 180 1∶45 45 5 0.0390 1.68
3 180 1∶60 75 5 0.0451 2.19
4 180 1∶75 60 4 0.0539 2.92
5 360 1∶30 45 6 0.0401 1.77
6 360 1∶45 30 4 0.0513 2.70
7 360 1∶60 60 3 0.0556 3.06
8 360 1∶75 75 5 0.0521 2.77
9 540 1∶30 75 4 0.0430 2.01
10 540 1∶45 60 6 0.0436 2.06
11 540 1∶60 30 5 0.0398 1.75
12 540 1∶75 45 3 0.0387 1.66
13 720 1∶30 60 5 0.0469 2.34
14 720 1∶45 75 3 0.0423 1.95
15 720 1∶60 45 4 0.0411 1.86
16 720 1∶75 30 6 0.0393 1.71
3　结论与讨论
研究表明 ,微波提取法中几个工艺参数对荞麦籽粒总黄
酮得率的影响顺序为乙醇浓度>微波功率>固液比>萃取
时间;微波萃取在生产中可采用的最优工艺条件为乙醇浓度
60%,微波功率 360 W ,固液比 1∶60 ,萃取时间 4min 。微波萃
取技术具有短时 、快速等特性 ,在活性物质的萃取过程中可
有效保护功能成分和风味物质。该技术符合热敏性物料的
萃取工艺 ,能保证有效物质的充分溶出。作为一种植物有效
成分提取的优势技术 ,微波萃取技术将获得更大地发展。
参考文献
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