全 文 ：基金项目：吉林省教育厅“十二五”科学技术研究项目（编号：吉教科
合字［２０１２］第３５３号）；吉林工程技术师范学院科研发展
基金项目（编号：Ｘ２０１２１８）
作者简介：刘刚（１９７９－），男，吉林工程技术师范学院讲师，博士。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｇ２０１０９１９＠１６３．ｃｏｍ
收稿日期：２０１３－０４－０３
第２９卷第３期
２ ０ １ ３年５月
Ｖｏｌ．２９，Ｎｏ．３
Ｍａｙ．２ ０ １ ３
１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３－５７８８．２０１３．０３．０３２
水红花子花旗松素乙醇回流法提取工艺优化
Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｔａｘｉｆｏｌｉｎ ｏｆ ｆｒｕｃｔｕｓ
ｐｏｌｙｇｏｎｉｏｒｉｅｎｔａｌｉｓｂｙ ｅｔｈａｎｏｌ ｒｅｆｌｕｘ
刘 刚
ＬＩＵ Ｇａｎｇ
张雁南
ＺＨＡＮＧ Ｙａｎ－ｎａｎ
杜乾坤
ＤＵ Ｑｉａｎ－ｋｕｎ
范泽慧
ＦＡＮ Ｚｅ－ｈｕｉ
（吉林工程技术师范学院食品工程学院，吉林 长春 １３００５２）
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｆｏｏｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉｌｉｎ Ｔｅａｃｈｅｒｓ’Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ，Ｊｉｌｉｎ １３００５２，Ｃｈｉｎａ）
摘要：研究水红花子花旗松素乙醇回流法提取工艺。在单因
素试验的基础上，以乙醇浓度、提取时间、料液比为自变量，
以花旗松素提取量为响应值，利用响应面法优化水红花子中
花旗松素的提取条件。结果表明：花旗松素的最佳工艺条件
为乙醇体积分数６３％、提取时间３．４ｈ、料液比１∶１９（ｍ∶
Ｖ）、提取温度９５℃、提取２次，该条件下，花旗松素提取量
为７．２ｍｇ／ｇ。
关键词：红蓼；水红花子；花旗松素；提取工艺
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ ｔｈｅ ｅｔｈａｎｏｌ ｒｅｆｌｕｘｉｎｇ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｔａｘ－
ｉｆｏｌｉｎ ｏｆ ｆｒｕｃｔｕｓ ｐｏｌｙｇｏｎｉ ｏｒｉｅｎｔａｌｉｓ．Ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ－ｆａｃｔｏｒ ｔｅｓｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ
ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｅｔｈａｎｏｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ，ｓｏｌｉｄ－ｌｉｑｕｉｄ ｒａｔｉｏ
ａｓ ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｖａｒｉａｂｌｅｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｙｉｅｌｅ ｏｆ ｔａｘｉｆｏｌｉｎ ｗａｓ ｔｈｅ
ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｖａｌｕｅ．Ｔｈｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｏｐｔｉ－
ｍｉｚｅ ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ：ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ
ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔａｘｉｆｏｌｉｎ ｗｅｒｅ ｅｔｈａｎｏｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ６３％，
ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｔｉｍｅ ３．４ｈ，ｓｏｌｉｄ－ｌｉｑｕｉｄ ｒａｔｉｏ １∶１９（ｍ∶Ｖ），ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ９５℃，ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅｓ ２，ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｔａｘｉｆｏ－
ｌｉｎ ｉｓ ７．２ｍｇ／ｇ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｐｏｌｙｇｏｎｕｍ ｏｒｉｅｎｔａｌｅ Ｌ．；ｆｒｕｃｔｕｓ ｐｏｌｙｇｏｎｉ ｏｒｉｅｎｔａｌｉｓ；ｔａｘｉ－
ｆｏｌｉｎ；ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ
水红花子是红蓼的干燥成熟果实，有健脾消食、化痞散
结、清热明目、抑菌等作用［１］。已有研究［１－３］证明，水红花子
富含黄酮类化合物，主要成分有槲皮素、花旗松素、３，５，７－三
羟基色原酮等。花旗松素（ｔａｘｉｆｏｌｉｎ）是一种二氢黄酮醇类化
台物，化学名为５，７，３′，４′－四羟基二氢黄酮醇［４］。属生物类
黄酮拟维生素Ｐ，也称黄杉素、紫杉叶素、二氢化槲皮素（ｄｉ－
ｈｙｄｒｏｑｕｅｒｃｅｔｉｎ，ＤＨＱ）［５］。花旗松素具有抗氧化、抗辐射、抗
病毒、抗肿瘤、保护细胞内酶等活性作用［４－６］。已作为一种
安全的食品添加剂（抗氧剂）被广泛用于植物油、动物油、奶
粉、含脂糕点等食品的保鲜，还开发出功能性饮料及相应的
食品［５］。市场上的花旗松素大都是以落叶松为原料制得，红
蓼分布广泛，是以种子繁殖的一年生草本植物，从其种子水
红花子中提取花旗松素不但提高了红蓼的经济价值，也扩大
了花旗松素的来源。目前关于花旗松素，特别是水红花子中
花旗松素提取工艺研究未见报道。
响应曲面分析法以较少试验次数和较短时间对所选试
验参数进行全面研究，在天然药物有效成分提取等领域有广
泛应用［７］。本研究以水红花子为原料，利用响应面法对乙醇
回流法提取花旗松素的工艺条件进行优化，为水红花子功能
成分的开发利用提供参考依据。
１ 材料与方法
１．１ 材料与试剂
水红花子：采自长春市郊，成熟、干燥、形态完整；
无水乙醇、甲醇：分析纯，天津光复精细化工研究所；
花旗松素标准品：纯度≥９８％，中国药品生物制品检定所。
１．２ 仪器与设备
微型植物试样粉碎机；ＦＺ１０２型，河北省黄骅市齐家务
科学仪器厂；
鼓风干燥箱；ＤＨＧ－９０７５Ａ型，上海一恒科学仪器有限
公司；
台式循环水式真空泵；ＳＨＺ－ⅢＡ型，郑州英峪领科仪器
设备有限公司；
电子天平；ＡＬ２０４型，梅特勒－托利多仪器（上海）有限
公司；
４３１
紫外可见分光光度计；Ｓ５３型，上海棱光有限公司；
水浴锅；ＨＨ－Ｓ４型，金坛市医疗仪器厂。
１．３ 方法
１．３．１ 花旗松素标准曲线的绘制 精密称取花旗松素对照
品５．０ｍｇ，用甲醇溶解于５０ｍＬ容量瓶中，甲醇定容，作为
标准溶液储备液。分别精密吸取０，０．２，０．４，０．６，０．８，
１．０ｍＬ标准溶液储备液于１０ｍＬ容量瓶中，甲醇定容，以溶
剂作空白，在最大吸收波长２９０ｎｍ处用紫外可见分光光度
计测各溶液吸光度［８］，绘制标准曲线（见图１），得到标准曲线
回归方程：ｙ＝０．０４６ １ｘ＋０．００１ ３，Ｒ２ ＝０．９９９ ６。
图１ 花旗松素标准曲线
Ｆｉｇｕｒｅ １ Ｔｈｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｔａｘｉｆｏｌｉｎ
根据回归方程计算样品液中花旗松素的含量，计算水红
花子花旗松素的提取量：
花旗松素提取量（ｍｇ／ｇ）＝
提取液中花旗松素质量（ｍｇ）
原料质量（ｇ）
（１）
１．３．２ 花旗松素的提取 将水红花子干燥，粉碎，过６０目
筛。称取５．００ｇ水红花子粉末，加入一定量的乙醇溶液，室
温下浸泡３０ｍｉｎ，之后在一定温度下回流提取一定时间，提
取１次，过滤，残渣用相应浓度的乙醇溶液洗涤数次，滤液和
洗液转移至２５０ｍＬ容量瓶中，用相应浓度的乙醇定容，再稀
释１０倍，在２９０ｎｍ处测定吸光度值，计算花旗松素提取量。
１．３．３ 试验设计
（１）单因素试验：以花旗松素提取量为评价指标，考察
各因素对花旗松素提取量的影响。基础试验条件：水红花子
粉末５．００ｇ、乙醇溶液体积分数５５％、料液比１∶１５（ｍ∶Ｖ）、
提取温度６５℃、提取时间１ｈ、提取１次。单因素试验设计：
乙醇溶液体积分数３５％，４５％，５５％，６５％，７５％，８５％，９５％；
提取温度３５，４５，５５，６５，７５，８５，９５℃；提取时间１．０，１．５，
２．０，２．５，３．０，３．５，４．０ｈ；料液比１∶９，１∶１２，１∶１５，１∶１８，
１∶２１，１∶２４，１∶２７（ｍ∶Ｖ）。
（２）中心组合试验设计：在单因素试验的基础上，采用
Ｄｅｓｉｇｎ Ｅｘｐｅｒｔ ７．０．０软件，根据Ｂｏｘ－Ｂｅｈｎｋｅｎ的中心组合试
验设计原理［９，１０］，设计３因素３水平的响应面分析试验优化
水红花子中花旗松素的乙醇回流提取工艺。
２ 结果与分析
２．１ 单因素试验结果
２．１．１ 乙醇浓度对花旗松素提取量的影响 由图２可知，
随着溶剂体积分数的提高，花旗松素提取量增大，体积分数
在６５％时，提取量达到最大；体积分数继续增大，花旗松素提
取量降低。乙醇水溶液随乙醇体积分数的增加而极性减小，
花旗松素是多酚羟基化合物［５］，其极性比无水乙醇强比水
弱，试验结果说明花旗松素的极性与体积分数６５％的乙醇溶
液相似。而且随着乙醇浓度增加，脂溶性杂质溶出量增加，
对花旗松素吸光度的测定也会存在干扰，因此乙醇体积分数
选择在５５％～７５％较为适宜。
图２ 乙醇浓度对花旗松素提取量的影响
Ｆｉｇｕｒｅ ２ Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｅｔｈａｎｏｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ
ｏｎ ｔａｘｉｆｏｌｉｎ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｙｉｅｌｄ
２．１．２ 提取温度对花旗松素提取量的影响 由图３可知，
花旗松素的提取量随着提取温度的提高而增加。温度的升
高，有助于传质过程，使分子扩散运动激烈，加快溶质的扩散
和溶剂的渗透［１１］。温度过高，黄酮类化合物容易被氧化而
受到破坏，溶剂容易挥发［１２］。综合考虑，提取温度在９５℃
较为适宜。
２．１．３ 提取时间对花旗松素提取量的影响 由图４可知，
花旗松素提取量随提取时间的增大而增大，当时间达到３ｈ
后，随提取时间的增加提取量的提高不明显。这主要是由于
图３ 提取温度对花旗松素提取量的影响
Ｆｉｇｕｒｅ ３ Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ｏｎ ｔａｘｉｆｏｌｉｎ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｙｉｅｌｄ
５３１
提取与活性 ２０１３年第３期
图４ 提取时间对花旗松素提取量的影响
Ｆｉｇｕｒｅ ４ Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｔｉｍｅ
ｏｎ ｔａｘｉｆｏｌｉｎ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｙｉｅｌｄ
随着提取时间的延长，细胞内外浓度达到平衡，活性成分不
再溶出［１３］。因此，选择提取时间在３ｈ左右较为合适。
２．１．４ 料液比对花旗松素提取量的影响 由图５可知，花
旗松素提取量随着料液比的减小先增大，当料液比降到
１∶１８（ｍ∶Ｖ）以后提取量下降。由此可见，增加溶剂用量有
利于花旗松素的溶出，但溶剂用量过大，杂质溶出量增加，干
扰测定，使提取量下降，同时造成溶剂的浪费。因此选择料
液比为１∶１５～１∶２１（ｍ∶Ｖ）较合适。
图５ 料液比对花旗松素提取量的影响
Ｆｉｇｕｒｅ ５ Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｓｏｌｉｄ ｔｏ ｌｉｑｕｉｄ
ｏｎ ｔａｘｉｆｏｌｉｎ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｙｉｅｌｄ
２．２ 响应面法优化提取工艺
２．２．１ 响应面设计与结果分析 根据单因素试验结果，固
定提取提取温度９５℃和提取次数１次，以花旗松素提取量
为响应值，选取乙醇体积分数、提取温度、料液比为自变量进
行响应面分析设计试验（表１）。
表１ 中心组合设计的因素与水平
Ｔａｂｌｅ １ Ｖａｒｉａｂｌｅｓ ａｎｄ ｌｅｖｅｌｓ ｉｎ ｃｅｎｔｒａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｄｅｓｉｇｎ
水平 Ｘ１乙醇体积分数／％ Ｘ２提取时间／ｈ Ｘ３料液比 （ｍ∶Ｖ）
－１ ５５ ２．５ １∶１５
０ ６５ ３．０ １∶１８
１ ７５ ３．５ １∶２１
对所得的试验数据（表２）进行多元回归拟合，得到多元
二次回归方程：
Ｙ ＝ ５．７５６－０．２２７ ５ Ｘ１ ＋０．２５５ Ｘ２ ＋０．０８５ Ｘ３ －
０．０４７ ５ Ｘ１Ｘ２－０．０１２ ５ Ｘ１Ｘ３＋０．０１７ ５ Ｘ２Ｘ３－０．３１６ ７５ Ｘ２１
－０．１１６ ７５ Ｘ２２－０．１０１ ７５ Ｘ２３ （２）
表２ 中心组合试验方案与结果
Ｔａｂｌｅ ２ Ｃｅｎｔｒａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｄｅｓｉｇｎ ｍａｔｒｉｘ
ａｎｄ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔｓ
试验号 Ｘ１ Ｘ２ Ｘ３ Ｙ 提取量／（ｍｇ·ｇ－１）
１ １ －１ ０ ４．８８
２ ０ －１ －１ ５．２１
３ １ １ ０ ５．２７
４ ０ ０ ０ ５．７８
５ ０ １ －１ ５．７１
６ ０ ０ ０ ５．７６
７ １ ０ －１ ５．０５
８ －１ ０ －１ ５．４４
９ －１ １ ０ ５．８６
１０ －１ －１ ０ ５．２８
１１ ０ ０ ０ ５．７９
１２ ０ １ １ ５．９０
１３ ０ －１ １ ５．３３
１４ －１ ０ １ ５．６５
１５ １ ０ １ ５．２１
１６ ０ ０ ０ ５．７１
１７ ０ ０ ０ ５．７４
由表３可知，模型达到极显著水平（Ｐ＜０．０００ １）；方程
的失拟误差Ｐ＝０．３２５ ３，表现为不显著；模型的相关系数
Ｒ２ ＝０．９９４ ３，说明响应值的变化有９９．４３％来源于所选变
量［１４］；方差分析结果中，Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ２１、Ｘ２２、Ｘ２３ 对试验结果
影响极显著（Ｐ＜０．０１），Ｘ１Ｘ２ 对试验结果影响显著（Ｐ＜
０．０５），其他项不显著；各因素对花旗松素提取量的影响大小，
提取时间影响最大，其次是乙醇体积分数，料液比影响最小。
２．２．２ 各两因素交互作用对花旗松素提取量的影响 响应
曲面的坡度越陡峭，表明响应值对因素的改变越敏感。等高
线揭示了交互作用的规律，图中等值线密的方向，对应的坐
标所表示的因素为交互作用的主要方面［１５］。由图６可知，
Ｘ１ 和Ｘ２ 交互作用显著，各因素对花旗松素提取量影响的大
小顺序为Ｘ２＞Ｘ１＞Ｘ３，这与方差分析结果一致。
２．２．３ 花旗松素提取工艺条件的确定 由回归模型预测的
工艺条件为乙醇体积分数６２．５２％、提取时间３．３７ｈ、料液比
１∶１９．２９（ｍ∶Ｖ），预测花旗松素提取量理论值５．９５ｍｇ／ｇ。
为了试验操作简便，调整工艺条件为乙醇体积分数６３％、提
６３１
第２９卷第３期 刘 刚等：水红花子花旗松素乙醇回流法提取工艺优化
表３ 方差分析结果
Ｔａｂｌｅ ３ Ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｖａｒｉａｎｃｅ
方差来源 平方和 自由度 均方 Ｆ 值 Ｐ值
模型 １．５６７ ５９ ９ ０．１７４ １８ １３５．１７０ ５１ ＜０．０００ １＊＊
Ｘ１ ０．４１４ ０５ １ ０．４１４ ０５ ３２１．３２４ ８３ ＜０．０００ １＊＊
Ｘ２ ０．５２０ ２０ １ ０．５２０ ２０ ４０３．７０２ ８８ ＜０．０００ １＊＊
Ｘ３ ０．０５７ ８０ １ ０．０５７ ８０ ４４．８５５ ８８ ０．０００ ３＊＊
Ｘ１Ｘ２ ０．００９ ０３ １ ０．００９ ０３ ７．００３ ８８ ０．０３３ １＊
Ｘ１Ｘ３ ０．０００ ６２ １ ０．０００ ６２ ０．４８５ ０３ ０．５０８ ６
Ｘ２Ｘ３ ０．００１ ２３ １ ０．００１ ２３ ０．９５０ ６７ ０．３６２ ０
Ｘ２１ ０．４２２ ４４ １ ０．４２２ ４４ ３２７．８３９ ３９ ＜０．０００ １＊＊
Ｘ２２ ０．０５７ ３９ １ ０．０５７ ３９ ４４．５３９ １２ ０．０００ ３＊＊
Ｘ２３ ０．０４３ ５９ １ ０．０４３ ５９ ３３．８２９ ５９ ０．０００ ７＊＊
残差 ０．００９ ０２ ７ ０．００１ ２９
失拟误差 ０．００４ ９０ ３ ０．００１ ６３ １．５８５ ７６ ０．３２５ ３
纯误差 ０．００４ １２ ４ ０．００１ ０３
总离差 １．５７６ ６１
＊差异显著（Ｐ＜０．０５），＊＊差异极显著（Ｐ＜０．０１）。
图６ 响应面分析图
Ｆｉｇｕｒｅ ６ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ
取时间３．４ｈ、料液比１∶１９（ｍ∶Ｖ），得到的提取量是
５．９４ｍｇ／ｇ，说明预测值与实际值之间有很好的拟合性，采用
响应面法优化得到的花旗松素提取工艺参数准确可靠。
结合上述优化条件，考察提取次数对花旗松素提取量的
影响，精密称取５．００ｇ水红花子粉末，反复回流提取３次，收
集各次提取液，稀释，在２９０ｎｍ处测定花旗松素溶液的吸光
度，计算各处理的花旗松素提取量。
由图７可知，随着提取次数的增加，花旗松素提取量明
显下降，３次提取的总提取量为７．４２ｍｇ／ｇ，第１次的提取量
５．９４ｍｇ／ｇ，第２次的提取量为１．２６ｍｇ／ｇ，第３次的提取量
为０．２２ｍｇ／ｇ，提取２次的提取量总和为７．２ｍｇ／ｇ，占总提
取量的９７．０４％。提取２次后，水红花子中花旗松素残留量
已经很少，因此，确定提取次数为２次。综上得出水红花子
花旗松素的提取工艺条件为乙醇体积分数６３％、提取时间
３．４ｈ、料液比１∶１９（ｍ∶Ｖ）、提取温度９５℃、提取２次。
３ 结论
本研究采用响应面法优化水红花子中花旗松素的乙醇回
流提取工艺，得出最佳提取工艺条件为乙醇体积分数６３％、
图７ 提取次数对花旗松素提取率的影响
Ｆｉｇｕｒｅ ７ Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅｓ
ｏｎ ｔａｘｉｆｏｌｉｎ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｙｉｅｌｄ
（下转第１８６页）
７３１
提取与活性 ２０１３年第３期
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（上接第１３７页）提取时间３．４ｈ、料液比１∶１９（ｍ∶Ｖ）、提取
温度９５℃、提取２次，此时花旗松素提取量为７．２ｍｇ／ｇ。影
响花旗松素提取量的各因素的大小顺序为提取时间＞乙醇
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（２）对于单相体系，固体粒子的加入抑制了槽内轴向循
环流的高度，且槽内液体总体速度明显降低。槽体上部流型
为绕槽轴向的水平循环流，不利于槽内整体固相的均匀
悬浮。
（３）在固含率为１１％的槽内利用浓度判据，找出完全离
底悬浮临界转速Ｎｊｓ 为６３５ｒ／ｍｉｎ。
（４）利用ＣＦＤ模拟并计算，分析得出单位体积功率和槽
底平均固相浓度随转速的变化规律，找出既能达到悬浮效
果，又能使功耗最小的最佳转速约为６４０ｒ／ｍｉｎ，此时所需最
低搅拌功率为３９５．６Ｗ。
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第２９卷第３期 伍 毅等：胶辊砻谷机工作参数配置优化研究