全 文 ：南 方 农 业 学 报
0 引言
【研究意义】苦杏仁（semen armeniacae amarum）为蔷
薇科植物山杏（Prunus armeniaca L.var.ansu Maxim）、西
伯利亚杏（Prunus sibiricaL.）、东北杏［Prunusmandshurica
(Maxim)Koehne］或杏（Prunus armeniaca L.）的干燥成熟
种子（国家药典委员会，2005）。杏仁的保健功能主要
表现为抗突变、抗肿瘤、降血糖、解表宜肺、抗炎镇痛
等（王将等，2010）。为了充分挖掘杏仁的保健功能，有
必要对其主成分及内含物进行深入研究。【前人研究
进展】杏仁的研究主要集中于杏仁油和杏仁蛋白质方
面，关于杏仁皮的研究报道较少。杏仁皮为红棕色或
深黄色种皮，可入药，且含黄酮、纤维素等多种活性物
质（王将等，2010）。黄酮类化合物是一类在自然界中
广泛分布的多酚类物质，具有清除自由基、抗氧化、抗
突变、抗肿瘤、抗菌、抗病毒和调节免疫等功能。王将
等（2010）对杏仁皮中黄酮类化合物的抗氧化性进行
了研究，结果表明杏仁皮中黄酮类化合物适合做自由
基清除型抗氧化剂，具有修复再生细胞的机能。【本研
究切入点】我国每年产杏仁约 2万 t，但大部分杏仁皮
未能得到合理利用，仅有少量用作动物饲料（王昌禄
响应曲面法优化苦杏仁皮总黄酮的
微波提取工艺研究
文连君1，张清安2，张志琪1
（1 陕西师范大学化学与材料科学学院，西安 710062；2 陕西师范大学食品工程与营养科学学院，西安 710062）
摘要：【目的】对苦杏仁皮总黄酮提取工艺进行研究，以获得苦杏仁皮资源化利用技术。【方法】通过微波辅助工艺
提取苦杏仁皮总黄酮，并采用响应曲面法对影响总黄酮得率的主要因素进行分析。【结果】苦杏仁皮总黄酮微波提取
最佳工艺条件为乙醇浓度68%、液料比23：1、提取时间5 min，利用该优化提取条件进行试验，苦杏仁皮总黄酮得率达
15.198 mg/g。【结论】微波辅助提取苦杏仁皮总黄酮，工艺简单易行，省时经济，可为苦杏仁皮工业化利用提供一条新
途径。
关键词：苦杏仁皮；总黄酮；微波；响应曲面法
中图分类号：S662.2 文献标识码：A 文章编号：2095-1191（2011）01-0074-05
收稿日期：2010-09-26
基金项目：陕西省科技厅农业攻关项目(2008k01-23)
作者简介：文连君（1984-），男，甘肃庆阳人，硕士，助教，主要从事天然植物活性成分分析研究工作。
Effects of processing conditions on microwave extraction of total
flavonoids from bitter almond skin and optimization of response
surface methodology
WENLian- jun1，ZHANGQing- an2，ZHANGZhi- qi1
（1 College of Chemistry and Materials Science， Shaanxi Normal University， Xian 710062， China； 2 College of Food
Engineering and Nutritional Science， Shaanxi Normal University， Xian 710062， China）
Abstract：【Objective】The experiment was conducted to optimize the process conditions for extraction of flavonoids
from bitter almonds skin in order to utilize the unexplored resources. 【Method】A new methodology for microwave extraction
of flavonoids was developed and used， and the effects of various factors and processing conditions on flavonoid
concentration was observed and analyzed through response surface methodology（RSM）. 【Results】The optimal conditions for
flavonoids extraction process included the use of 68% ethanol with 23∶1（vol/wt） liquid to solid ratio for 5 min extraction
duration. Under these conditions， the extraction rate of total flavonoids from bitter almond skin was recorded as 15.198 mg/
g. 【Conclusion】The process of microwave extraction was found not only simple but also economic and time saving， which
may provided new directions for industrial use of bitter almond skin.
Key words: bitter almond skin; total flavonoids; microwave; reponse surface
南方农业学报 2011，42（1）：74-78
Journal of Southern Agriculture
y = 0.0048x + 0.0177
R = 0.9929
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0 20 40 60 80 100
(ug/mL)
(A
)
图 1 芦丁标准曲线
Fig.1 Standard curve of the rutin
吸
光
度（
A）
Ab
so
rb
an
ce
芦丁浓度（μg/mL）Concentration of the rutin
等，2008）。本研究通过优化分析苦杏仁皮总黄酮提取
工艺，以获得苦杏仁皮资源化利用新技术。【拟解决的
关键问题】采用微波辅助工艺提取苦杏仁皮中的总黄
酮，并用响应曲面法对影响总黄酮得率的主要因素进
行分析，为苦杏仁皮的充分利用和黄酮类化合物工业
化提取提供指导。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
FZ102型植物粉碎机(天津市泰斯特仪器有限公
司生产)；UV- 1900型紫外可见分光光度计(北京普析
通用仪器有限责任公司生产)；KD- 238型微波炉（美的
电器有限公司生产）。
芦丁标准品由中国药品生物制品检定所提供；
苦杏仁购自陕西渭南地区；无水乙醇、Al(NO3)3、NaOH、
NaNO3均为分析纯。
1. 2 试验方法
1. 2. 1 原材料预处理 将苦杏仁去皮干燥后粉碎，过
40目筛，备用。
1. 2. 2 芦丁标准液制备 精密称取芦丁38.8 mg，加
50%乙醇定容至50mL，配制成77.60μg/mL芦丁标准溶液。
1. 2. 3 标准曲线制作（贾韶千等，2009） 精密吸取芦
丁标准液 0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL（相当于含芦丁
7.76、15.52、31.04、46.56、62.08、77.60 μg），分别置于 10
mL容量瓶中，加 5% NaNO3 0.4 mL，放置 6 min，加 10%
Al(NO3)3 0.4 mL，放置 6 min，再加 4% NaOH 4.0 mL，摇
匀，用 50%乙醇定容至刻度，放置 15 min，在波长 510
nm处测定其吸光度，以标准样品质量浓度为横坐标，
以吸光度为纵坐标，绘制标准曲线（图 1）。
1. 2. 4 杏仁皮总黄酮的提取和测定（王冰芳和张学武，
2010） 准确称取 1 g苦杏仁皮粉末放入圆底烧瓶中，
按要求加入一定量的提取剂，在一定功率下提取一定
时间，抽滤，滤液用 50%乙醇定容至 25 mL作为待测
液。取 1 mL待测液于 10 mL容量瓶中，按“1.2.3”测其
总黄酮含量，根据下式求得黄酮得率：
黄酮得率(mg/g)=CV×稀释倍数/1000 m
式中，C为依据标准曲线计算出待测液中黄酮含
量(μg/mL)；V为待测液的总体积(mL)；m为称取的苦杏
仁皮质量（g）。
1. 3 单因素试验设计
在微波功率 400 W、乙醇浓度 60%、液料比 15∶1
条件下，探讨提取时间对苦杏仁皮总黄酮提取效果的
影响；在微波功率 400 W、提取时间 3 min、乙醇浓度
60%条件下，探讨乙醇与苦杏仁皮的液料比对苦杏仁
皮总黄酮提取效果的影响；在液料比 15∶1、提取时间3
min、乙醇浓度 60%条件下，探讨微波功率对苦杏仁皮
总黄酮提取效果的影响；在液料比 15∶1、提取时间 3
min、微波功率 400 W条件下，探讨乙醇浓度对苦杏仁
皮总黄酮提取效果的影响。
1. 4 响应曲面优化试验设计
在单因素试验的基础上，综合各因素对苦杏仁皮
总黄酮得率的影响，确定3个主要因素，并采用统计
软件Design Expert中的Box- Behnken设计，以乙醇浓度
（x1）、液料比 15∶1（x2）、提取时间（x3）为自变量，采用3因
素3水平响应曲面分析方法进行试验设计，试验因素
与水平见表1。根据试验结果，利用最小二乘法拟合
响应值与自变量之间的关系方程：
y=B0+B1x1+B2x2+B3x3+B12x1x2+B13x1x3+B23x2x3+B11x12
+B22x22+B33x32
式中，y为响应值，B0为常数项，B1、B2、B3分别为
线性系数，B12、B13、B23为交互项系数，B11、B22、B33为二
次项系数。
2 结果与分析
2. 1 单因素试验结果
2. 1. 1 提取时间对黄酮得率的影响 从图 2可知，
在提取时间为 2 min之前，黄酮类化合物不能充分转移
到溶液中，随着提取时间的延长，黄酮含量逐渐增加，
在 4 min时达到峰值；之后继续延长提取时间，黄酮得
率下降。这可能是因为随着提取时间延长，温度急剧升
高，导致黄酮分解或挥发，故最佳提取时间为 4 min。
2. 1. 2 液料比对黄酮得率的影响 从图3可知，随着
液料比的扩大，总黄酮得率不断提高，当液料比从10∶1扩
表 1 响应曲面分析因素与水平
Table 1 Analysis of factors and levels of response surface
文连君等：响应曲面法优化苦杏仁皮总黄酮的微波提取工艺研究 75· ·
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0
2
4
6
8
10
12
14
1 2 3 4 5
(min)
(m
g/
g)
Fl
av
o
n
o
id
yi
el
d
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
10:1 15:1 20:1 25:1 30:1
(mL/g)
(m
g/
g)
Fl
av
o
n
o
id
yi
el
d
0
5
10
15
20
25
1 2 3 4 5
(%) Ethanol concentrat ions
(m
g/
g)
Fl
av
o
n
o
id
yi
el
d
微波时间（min）Microwave times 液料比 Liquid to solid ratio
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
80 240 400 640 800
(W) Microwave powers
(m
g/
g)
Fl
av
o
n
o
id
yi
el
d
表 2 响应曲面分析方案及结果
Table 2 Process variables and levels in response surface design
图 4 微波功率对黄酮得率的影响
Fig.4 Effect of microwave powers on the flavonoid yield
图 5 乙醇浓度对黄酮得率的影响
Fig.5 Effect of ethanol concentrations on the flavonoid yield
大到25∶1时，总黄酮得率升高趋势非常明显，之后增幅趋
小。这是由于液料比扩大可增加物料与溶剂的接触面
积，使黄酮类物质溶解更充分；但液料比过大也会导致
杂质过多溶出，使进一步浓缩消耗更多的能量和时间，
同时也会阻碍黄酮溶出，因此确定最佳液料比为25∶1。
2. 1. 3 微波功率对黄酮得率的影响 从图4可知，随
着微波功率的增加，黄酮得率呈上升再下降的趋势，以
功率为400 W时黄酮得率最高。由于微波功率过高会导
致一些活性成分被破坏，因此选择400 W为最佳功率。
2. 1. 4 乙醇浓度对黄酮得率的影响 从图5可知，黄
酮得率随乙醇浓度增加而降低。这是由于乙醇浓度过
高，沸点下降，导致挥发过大，同时一些醇溶性杂质、
色素、亲脂性成分溶出量增加，因此结合成本因素，确
定最适乙醇浓度为60%。
2. 2 响应曲面试验结果
采用Design Expert进行试验设计及数据分析，结
果见表2。对表2数据进行多元回归拟合，得到微波提
取苦杏仁皮总黄酮的二次多项回归模型方程：
y=12.47+1.59x1+1.42x2+1.26x3+0.23x1x2+0.99x1x3
+0.77x2x3- 0.042x12- 0.47x22- 1.25x32
对该模型进行方差分析，结果见表3。从表3可知，
模型具有高度显著性（P <0.01），失拟项（P >0.10）不
显著，R2Adj=0.8538，S/N（信噪比）=10.526>4，可见回归
方程拟合度和可信度均较高，试验误差较小，可用于
苦杏仁皮总黄酮微波提取工艺的分析与预测。
图 2 提取时间对黄酮得率的影响
Fig.2 Effect of extraction times on the flavonoid yield
图 3 液料比对黄酮得率的影响
Fig.3 Effect of liquid to solid ratios on the flavonoid yield
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文连君等：响应曲面法优化苦杏仁皮总黄酮的微波提取工艺研究
图 7 乙醇浓度和提取时间对黄酮得率影响的响应面图
表 3 响应曲面二次回归分析结果
Table 3 Results of suadric regression model analysis of response surface
2. 3 响应曲面分析
采用Design- Expert 7.1软件处理得到响应曲面分
析图6～8。从图中可知，乙醇浓度、液料比、提取时间的
交互作用较显著（圆形表示二因素交互作用不显著，椭
圆表示二因素交互作用显著(王冰芳和张学武，2010)）。
2. 4 工艺验证试验
在各因素选取的范围内，通过Design Expert软件分
析回归模型，得出苦杏仁皮黄酮的最优提取工艺参数
为：乙醇浓度68.67%、液料比22.96 ∶1、提取时间5.01
min，黄酮得率预测值为15.5861 mg/g。考虑到实际操作
的便利，最终确定优化提取工艺条件为: 乙醇浓度
68%、液料比23∶1、提取时间5 min。为检验Box- Behnken
试验设计所得结果的可靠性，采用上述优化提取条件
进行试验，最终黄酮得率为15.198 mg/g，与理论预测值
相比，相对误差为2.4%，结果较理想。
图 6 乙醇浓度与液料比对黄酮得率影响的响应面图
Fig.6 Surface chart of response on effect of ethanol concentration and liquid to solid ratio on the flavonoid yield
方差来源 平方和 自由度 均方 F值 Prob > F 显著性
Origin of variance Sum of squares Degree of freedom Mean square F value significance
模型Model 63.30707 9 7.03412 11.37934 0.0021
x1 20.22798 1 20.22798 32.72350 0.0007
x2 16.04611 1 16.04611 25.95835 0.0014
x3 12.60773 1 12.60773 20.39596 0.0027
x1x2 0.21437 1 0.21437 0.34679 0.5744
x1x3 3.93031 1 3.93031 6.35819 0.0397
x2x3 2.38703 1 2.38703 3.86157 0.0901
x12 0.00760 1 0.00760 0.01229 0.9148
x22 0.92112 1 0.92112 1.49013 0.2617
x32 6.61030 1 6.61030 10.69371 0.0137
残差 Residual Error 4.32704 7 0.61815
失拟项 Loss fitting term 2.68735 3 0.89578 2.18526 0.2324 不显著 not significance
误差项 1.63968 4 0.40992
总和 Error- sum 67.63411 16
R2=0.9360 R2Adj=0.8538 S/N=10.526
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南 方 农 业 学 报
图 8 液料比和提取时间对黄酮得率影响的响应面图
Fig.8 Surface chart of response on effect of liquid to solid ratio and extraction time on the flavonoid
yield
3 讨论
微波作为近几年发展起来的一门新技术，具有选
择性强、加热速度快、控制方便、受热体系温度均匀、
节约能量等优点。把微波用于浸提，它能强化浸提过
程，降低生产时间、能源、溶剂的消耗以及废物的
产生，可提高产率和提取物的纯度，既降低操作费用，
又合乎环境保护的要求，是具有良好发展前景的新工
艺（李巧玲，2003；张卫强和邓宁，2002；谢永荣等，
1994；Jean et al.，1992）。目前利用微波法从花生衣、
柑桔皮、葡萄皮、黑豆皮、鲜竹叶、板栗壳、中草药中提
取天然活性成分的研究已有报道，但未见微波提取苦
杏仁皮中黄酮类化合物的研究报道。本试验采用微波
辅助工艺提取苦杏仁皮总黄酮，并以芦丁为标品测定
了黄酮的含量，但对于提取物其他成分的定性定量分
析以及微波法与其他传统提取工艺的区别，仍有待进
一步研究。
4 结论
本研究利用改良的家用微波炉，通过微波提取法
对苦杏仁皮中黄酮类化合物进行研究，并采用响应曲
面分析法考察了提取时间、液料比、乙醇浓度3个因素
对总黄酮得率的影响。结果得出苦杏仁皮总黄酮的最
佳提取工艺条件为：乙醇浓度68%、液料比23∶1、微波提
取时间5 min，在此优化提取条件下，最终总黄酮得率
为15.198 mg/g。该工艺简单易行，省时经济，为苦杏仁
皮的工业化利用提供了一条新途径。
参考文献：
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（责任编辑 林 涛）
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