全 文 ：食 品 科 技
FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY提取物与应用
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2013年 第38卷 第01期
黄酮类化合物是指以2-苯基色原酮为基核的一
类化合物，以游离苷原或以与糖结合的苷类等形式
广泛存在于植物界[1]，具有抗炎、抗菌、抗病毒、抗
肿瘤、抗癌、降血压、增强记忆力等功效[2-5]。
收稿日期：2012-07-31 *通讯作者
作者简介：赵丹(1987—)，女，黑龙江人，硕士研究生，研究方向为粮食、油脂及植物蛋白工程。
酸浆(Physalis alkekengi L. var. francheti(Mast.)
Makino)属茄科酸浆属多年生草本植物，俗称红姑
娘、锦灯笼、挂金灯等，原产于中国，主要分布
在黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、四川、西藏等
赵 丹，张秀玲*
(东北农业大学食品学院，哈尔滨 150030)
摘要：为探讨酸浆宿萼黄酮的最佳提取工艺及自由基清除活性，采用响应面法对提取酸浆宿萼
黄酮的关键参数进行了优化。同时以Vc作为对照，采用2种方法考察了酸浆宿萼黄酮的自由基
清除能力。结果表明，酸浆宿萼黄酮的最佳提取工艺条件为：乙醇体积分数71.08%、提取温度
78.46 ℃、提取时间6.62 h、剂料比19.80 mL/g，在此条件下黄酮得率为4.65%。自由基清除试验
表明，酸浆宿萼黄酮能够显著的清除羟自由基和DPPH。
关键词：酸浆宿萼；黄酮；提取；优化；自由基清除
中图分类号：TS 201.4 文献标志码：A 文章编号：1005-9989(2013)01-0232-05
Extraction optimization and free radical scavenging of flavonoids from
Physalis alkekengi var. francheti calyx
ZHAO Dan, ZHANG Xiu-ling*
(College of Food Science, Northeast Agricultural University, Harbin 150030)
Abstract: The optimum extraction technology and free radical scavenging ability of flavonoids from calyx
of Physalis alkekengi L. var. francheti were performed for future development and utilization. The optimum
parameters of extraction were determined by response surface methodology. The free radical scavenging
ability was examined by two method of free radical scavenging assays with Vc as control. The results
show that the optimized condition was as follows: ethanol concentration of 71.08%, extraction temperature
of 78.46 ℃, extraction time of 6.62 h, ratio of solvent to material of 19.80 mL/g and the flavonoids yield
is up to 4.65%. The results of free radical scavenging ability tests demonstrated that the flavonoids from
Physalis alkekengi L. var. francheti calyx has remarkable free radical scavenging ability.
Key words: Physalis alkekengi L. var. francheti calyx; flavonoids; extraction; optimize; free radical
scavenging
酸浆宿萼黄酮提取工艺优化与
自由基清除活性研究
DOI:10.13684/j.cnki.spkj.2013.01.032
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地。始载于《神农本草经》，果实味甘、微酸；
宿萼味苦；植株全身均可入药，主要具有清热、
化痰、抗炎、抑菌、利尿、清除自由基、抗肿瘤
等功效[5-7]。在已有的报道中，对酸浆的研究多
集中在有效成分分析和多糖、色素提取上[8-10]，
少 有 对 酸 浆 宿 萼 黄 酮 提 取 和 抗 氧 化 性 能 的 研
究 [11-12]，未见有对酸浆宿萼黄酮提取工艺优化的
研究。因此本文采用响应面法对影响酸浆宿萼黄
酮提取的因素进行优化，确定得率较高的提取工
艺，并对提取的酸浆宿萼黄酮进行自由基清除能
力评价，旨在为进一步开发酸浆宿萼活性成分提
供有益参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
酸浆：黑龙江省哈尔滨市郊区；芦丁、二苯基
苦基苯肼自由基(DPPH)：Sigma公司；邻二氮菲、
硫酸亚铁、H2O2、乙醇、甲醇、Vc：分析纯。
1.2 仪器与设备
UV-6000PC型紫外-可见分光光度计：上海
元析仪器有限公司；DK-8B型电热恒温水浴锅：
上海精宏实验设备有限公司；TGL-16C型高速离
心机：上海安亭科学仪器厂；JD500-2型电子天
平：沈阳龙腾电子称量仪器有限公司；AL-104
型精密电子天平：上海梅特勒托利多仪器设备有
限公司；RE-52AA型旋转蒸发仪：上海亚荣生
化仪器厂；SZC-C脂肪测定仪：上海纤检仪器有
限公司。
1.3 方法
1.3.1 酸浆宿萼总黄酮的测定与得率计算 准确称
取约10.00 g酸浆宿萼粉，按照试验方案加入乙醇
提取，提取液加2%硅藻土搅匀，静置24 h，3000
r/min离心，取上清液减压浓缩后用70%乙醇定容
100 mL。准确吸取2 mL，用70%乙醇定容至150
mL，采用NaNO2-Al(NO3)3-NaOH分光光度法测
定[13]。配制芦丁标准溶液，在510 nm处测吸光度
A(以试剂为空白参比)。测得芦丁浓度(C，mg/mL)
与吸光度A的标准曲线回归方程为：
C=0.0857A+0.0037 (R2=0.9989)
据此计算酸浆宿萼总黄酮得率
Y=CV1V3/(MV2)×0.1=750C/M
式中：Y为酸浆宿萼总黄酮得率，%；
M为酸浆宿萼质量，g；
V1为提取液体积，mL；
V2为吸取试液体积，mL；
V3为定容体积，mL；
0.1为mg/g转变为g/(100 g)，即%的换算
系数。
1.3.2 酸浆宿萼黄酮提取响应面法优化试验 试验
运用Design-Expert6.0.5软件，采用响应曲面法的
中心组合设计，以酸浆宿萼黄酮提取率为指标对
黄酮提取进行优化试验。在试验基础上，选取乙
醇体积分数、提取温度、提取时间、剂料比4个因
素的水平编码如表1所示。根据试验数据进行回归
拟合建立回归模型。
表1 酸浆宿萼黄酮提取工艺条件因素水平
水平
因素
乙醇体积分
数/% x1
提取温度
/℃ x2
提取时间/h
x3
液料比/(mL/
g) x4
-2 60 65 4 10
-1 65 70 5 15
0 70 75 6 20
1 75 80 7 25
2 80 85 8 30
1.3.3 酸浆宿萼黄酮自由基清除能力测定 将最优
提取方案所得的黄酮提取液减压浓缩、冷冻干燥
后得酸浆宿萼黄酮样品。采用清除羟自由基能力
(·OH)、清除DPPH能力2种方法评价自由基清除
活性，并以Vc作对照。
(1)清除羟自由基(·OH)能力：参照文献[14-
15]的方法。在1 mL 0.75 mol/L邻二氮菲溶液中，依
次加入2 mL pH7.4磷酸盐缓冲液(PBS)和1 mL不同
浓度的样品液，充分混匀后，加入1 mL 0.75 mmol/
L硫酸亚铁溶液与1 mL 0.01%H2O2，37 ℃下水浴
60 min，于536 nm处测其吸光度As。同时以去离子
水为空白对照测Ab，不加样品加H2O2测Ap。按下
式计算羟自由基清除率：清除率(%)=(As-Ap)/(Ab-
Ap)×100
(2)清除DPPH能力：参照文献[16]的方法。取
样品溶液1 mL加入4 mL 0.025 g/L的DPPH溶液，暗
处静置30 min后，在517 nm波长下测定吸光度As。
其他试验条件不变，用1 mL蒸馏水代替1 mL样品
溶液作为空白组，在517 nm下测定吸光度Ab；用1
mL甲醇代替1 mL样品溶液作为对照组，在517 nm
下测定吸光度Ac。按下列公式计算DPPH清除率：
清除率(%)=[1－(As－Ac) / Ab]×100
2 结果与分析
2.1 酸浆宿萼黄酮提取工艺优化
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2.1.1 回归模型的建立 按设计方案进行试验，结
果如表2所示。
表2 试验方案设计与结果
试验
号
因素
吸光度/
A510
黄酮
得率
/% Y
乙醇体积
分数/% X1
提取温
度/℃ X2
提取时
间/h X3
剂料比/
(mL/g) X4
1 1 1 -1 1 0.536 3.72
2 1 -1 1 1 0.652 4.47
3 -1 -1 -1 -1 0.400 2.85
4 -1 1 -1 -1 0.495 3.46
5 2 0 0 0 0.588 4.06
6 0 0 -2 0 0.397 2.83
7 -1 -1 1 -1 0.458 3.22
8 -1 -1 -1 1 0.442 3.12
9 0 0 2 0 0.563 3.90
10 -1 -1 1 1 0.540 3.75
11 -1 1 -1 1 0.484 3.39
12 0 0 0 2 0.556 3.85
13 -2 0 0 0 0.492 3.44
14 1 -1 -1 -1 0.374 2.68
15 1 -1 1 -1 0.497 3.47
16 1 1 -1 -1 0.494 3.45
17 1 -1 -1 1 0.508 3.54
18 0 2 0 0 0.606 4.17
19 0 0 0 -2 0.447 3.15
20 -1 1 1 1 0.550 3.81
21 -1 1 1 -1 0.537 3.73
22 1 1 1 -1 0.571 3.95
23 1 1 1 1 0.635 4.36
24 0 -2 0 0 0.494 3.45
25 0 0 0 0 0.673 4.60
26 0 0 0 0 0.662 4.53
27 0 0 0 0 0.677 4.63
28 0 0 0 0 0.676 4.62
29 0 0 0 0 0.668 4.57
30 0 0 0 0 0.679 4.64
应用Design-Expert6.0.5软件对表2中的黄酮得
率进行回归拟合，得到回归方程。酸浆宿萼黄酮
得率的回归方程为：
Y=4.60＋0.15X1＋0.18X2＋0.28X3＋0.20X4－
0.22X1
2－0.21X2
2－0.32X3
2－0.28X42－8.125E-
003X1X2＋0.073X1X3＋0.11X1X4－0.056X2X3－
0.12X2X4＋0.043X3X4
2.1.2 回归模型分析 对试验所得的数据进行方差
分析和显著性检验，结果如表3所示。由结果可以
看出，酸浆宿萼黄酮得率回归方程的P＜0.0001，
表明黄酮得率的回归方程与自变量之间的关系高
度显著，方程极显著；而黄酮得率回归方程的失
拟项P＞0.05，差异不显著，说明其他因素对试
验结果干扰较小，残差由于随机误差引起，模型
能够很好地反映数据；模型的修正相关系数平方
和为0.9911，说明该模型能反映99.11%响应值的
变化，因而该模型拟合程度较好，试验误差小，
可以用此模型对酸浆宿萼黄酮提取进行分析和预
测。同时由表3可以看出黄酮得率回归方程的自变
量中一次项X1、X2、X3、X4及其对应的二次项均
影响极显著，交互项X1X3、X1X4、X2X3、X2X4、
X3X4影响也极显著，而X1X2项影响不显著。这表
明乙醇体积分数、提取温度、提取时间对黄酮得
率的影响极显著，而且乙醇体积分数和提取时
间、乙醇体积分数和剂料比、提取温度和提取时
间、提取温度和剂料比与提取时间和剂料比具有
交互作用的影响。
表3 黄酮得率的方差分析
方差来源 平方和 自由度 均方 F值 P值
回归模型 9.98 14 0.71 230.96 <0.0001
X1 0.53 1 0.53 170.15 <0.0001
X2 0.74 1 0.74 239.30 <0.0001
X3 1.86 1 1.86 604.27 <0.0001
X4 0.94 1 0.94 304.62 <0.0001
X1X2 1.056E-003 1 1.056E-003 0.34 0.5672
X1X3 0.086 1 0.086 27.72 <0.0001
X1X4 0.19 1 0.19 60.61 <0.0001
X2X3 0.050 1 0.050 16.04 0.0011
X2X4 0.24 1 0.24 78.60 <0.0001
X3X4 0.030 1 0.030 9.64 0.0072
X1X1 1.33 1 1.33 432.21 <0.0001
X2X2 1.16 1 1.16 375.41 <0.0001
X3X3 2.75 1 2.75 891.83 <0.0001
X4X4 2.20 1 2.20 711.92 <0.0001
残差 0.046 15 3.806E-003
失拟 0.036 10 3.641E-003 1.84 0.2594
误差 9.883E-003 5 1.977E-003
总回归 10.02 29
2.1.3 自变量对响应值的影响 分别将模型中的乙
醇体积分数、提取温度、提取时间和剂料比4个因
素中2个因素固定在零水平，即可得到另两个因素
对黄酮得率影响子模型，如图1所示。
由图1a、b、c可知，随着乙醇体积分数的
增加，黄酮得率先增加后减小，这是由于黄酮类
物质具有一定的极性；同时，随着乙醇浓度的增
加，一些醇溶性杂质等溶出量增加，溶液黏度增
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图1 酸浆宿萼黄酮提起的响应曲面图
台䚚
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B
台䚚
ᓃ⢳
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C
台䚚
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ݮ᫅℀ N-H
΅䚳ѿ⼛ܲ
D
台䚚
ᓃ⢳
ंᬢ䬠I ं⍕Ꮢč
E
台䚚
ᓃ⢳
ݮ᫅℀ N-H
ं⍕Ꮢč
F
台䚚
ᓃ⢳
ݮ᫅℀ N-H
ंᬢ䬠I
G
注：固定水平X3=X4=0；a.Y=f(X1，X2)响应曲面。 注：固定水平X2=X4=0； b.Y=f(X1，X3)响应曲面。
注：固定水平X2=X3=0；c.Y=f(X1，X4)响应曲面。 注：固定水平X1=X4=0；d.Y=f(X2，X3)响应曲面。
注：固定水平X1=X3=0；e.Y=f(X2，X4)响应曲面。 注：固定水平X1=X2=0；f.Y=f(X3，X4)响应曲面。
大，降低了黄酮向主体溶剂扩散的能力，从而导
致黄酮得率的减少[17]。
由图1a、d、e可知，随着温度从-1到0水平，
酸浆宿萼黄酮得率逐渐增大，当温度到达1水平附
近时，黄酮得率开始有缓慢降低(图1d，e)，这是
由于黄酮具有一定的热敏性，随着温度增加，一
方面促进了黄酮化合物的浸出，另一方面破坏了
原本被提取出的黄酮结构。
由图1b、d、f可知，随着提取时间的延长，
黄酮得率先上升而后下降。这可能是由于长时间
的高温浸提使得黄酮类化合物被氧化，结构发生
了破坏。
由图1c、e、f 可知，随着剂料比的增加，黄
酮得率先上升而后逐渐平稳，这是由于随着剂料
比增加到一定程度，溶剂和酸浆宿萼粉接触面积
达到最大，从而最有利于黄酮物质的溶出。但是
溶剂量过大，即增加了溶剂回收、提纯等工艺的
难度，又增加了提取成本。从以上方面考虑，选
择能够达到最大提取率的较低剂料比。
2.1.4 响应面优化及其验证试验 运用Design-
Expert6.0.5软件，设置黄酮得率达到极大值时，求
解得到酸浆宿萼黄酮提取的理论最优条件为：乙
醇体积分数71.08%、提取温度78.46 ℃、提取时间
6.62 h、剂料比19.80 mL/g，在此条件下的黄酮得
率理论值为4.67%。按上述最佳提取条件进行验证
试验，重复3次，得黄酮得率平均值为4.65%，可
见回归方程可以较好地拟合酸浆宿萼黄酮的提取
情况。
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图2 酸浆宿萼黄酮自由基清除能力
采用2种评价自由基清除活性方法(清除羟自
由基、清除DPPH)考察了酸浆宿萼黄酮体外清除
自由基活性，结果如图2所示。酸浆宿萼黄酮清除
羟自由基与DPPH能力随黄酮浓度的增加而增大，
而且呈一定的量效关系，但与Vc相比相对较弱。
3 结论
(1)利用实验设计软件Design Expert中响应面
分析法对酸浆宿萼黄酮提取条件进行了优化，并
建立了回归模型，对各因子的影响进行了分析。
结果表明，模型拟合度高，试验误差小。优化后
得提取工艺条件为：乙醇体积分数71.08%、提取
温度78.46 ℃、提取时间6.62 h、剂料比19.80 mL/
g，在此条件下黄酮得率为4.65%。
(2)采用测定羟自由基和DPPH清除能力2种方
法考察了酸浆宿萼黄酮对自由基的清除能力，结
果表明酸浆宿萼黄酮能够显著地清除羟自由基和
DPPH。
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