全 文 ：　第 28 卷第 5 期
2009 年 9 月 　 　 　　　　 　
食 品 与 生 物 技 术 学 报
Journal of Food Science and Biotechnology
　 　 　　　　　Vol.28　No.5Sept.　2009
　文章编号:1673-1689(2009)05-0623-04
　　收稿日期:2009-03-26
　　基金项目::广东省自然基金项目(8185009001000029)。
作者简介:丁利君(1965-), 女 , 湖南长沙人 , 教授。 主要从事食品化学 、食品加工等方面的教学与研究工作。
Email:ddddlj@gmail.com
微波辅助提取蜈蚣草黄酮及其抗氧化
丁利君 , 　苏桂良
(广东工业大学 轻工化工学院 ,广东 广州 510006)
摘　要:对蜈蚣草总黄酮的最佳提取工艺条件及其抗氧化性进行研究。采用微波辅助提取 ,通过
单因素和正交实验确定蜈蚣草总黄酮的最佳提取工艺;以对羟基自由基的清除率为指标 ,分析提
取液的抗氧化性 。最佳提取条件为:微波时间是 5 min ,微波功率为 700 W ,微波压强为 0.5 MPa ,
料液比为 1∶35。在此条件下 ,黄酮的提取率为 14.576%。蜈蚣草黄酮提取液有很好的清除羟基
自由基作用 。结论:蜈蚣草总黄酮含量高 ,且具有抗氧化性 ,有很好的开发利用前景。
关键词:蜈蚣草;黄酮;微波消解;抗氧化
中图分类号:TS 202.3 文献标识码:A
Extraction of Flavonoids from Ladder Brake with Microwave and
Its Antioxidative Activity
DING Li-jun , 　SU Gui-liang
(Faculty of Chemical Eng ineering and Light Indust ry , Guangdong Unive rsity of Techno lo gy , Guangzhou 510006 , China)
Abstract:The aim o f this study is to develop an easy and ef ficient microw ave-assisted ext raction
process to ex t ract the ant ioxidative subst rate f rom Chinese brake(Pteris vi ttata L).The optimal
process parameters we re determined by sing le and o rthogonal experiments and listed as follow s:
700 w of microw ave pow er , 5 min of microw ave time , 0.5 MPa of microw ave pressure and the
material/ solvent ratio of 1∶35.With those optimum conditions , the content of the ex t racted
to tal flavonoids w as achieved at 14.576%.Furthermore , the ex t racts w as pro ven to be scavenged
64.04% of hydroxy l radical.
Key words:ladde r brake , flavonoids ,microw ave , antio xidative act ivity
　　我国蕨类植物资源丰富 ,约有世界 12 000 种中
的 2 600 多种 ,大多分布于长江以南各省区 。蜈蚣
草(P teris vi ttata L.),俗称蜈蚣蕨 、舒筋草等 ,是蕨
类凤尾蕨科凤尾蕨属多年生草本植物 , 全草入
药[ 1] 。蕨类植物的化学成分较为复杂 ,其中具有生
物活性的成分主要有酚类化合物 、黄酮类化合物 、
生物碱类化合物 、甾体及三萜类化合[ 2] 。黄酮是蕨
类植物所含化学成分中较多的一种 ,有很强的生物
活性 ,在医药 、食品添加剂上具有广泛用途。目前
国际上对黄酮类化合物的研究开发十分活跃 ,其产
品的种类很多 ,在国际上的销售额已达 10亿美元
以上。
蕨类黄酮提取的方法主要有热水提取法 、乙醇
浸提法 、微波消解法 、超声波提取法 、酶解法等 ,微
波消解技术是近年来发展起来的[ 3] ,时间短 ,工艺
简单 ,提取率高 ,无需加热 ,简化了工艺流程 ,具有
很高的开发利用价值。本文采用微波辅助萃取蜈
蚣草的黄酮 ,确定最佳提取工艺 ,并对其抗氧化性
进行分析 ,为蜈蚣草的进一步开发利用提供依据 。
1　材料和方法
1.1　材料
蜈蚣草 ,采自广州大学城中心湖 。取地上部分
的叶子 ,洗净 ,在 60℃下烘干 ,粉碎 ,粉末过不同目
数的筛 ,并分类收集。
试剂:5%NaNO2溶液 、10%Al(NO 3)3溶液 、
1mol/ L NaOH 溶液 、无水乙醇 ,以上的试剂都是分
析纯。
仪器:724分光光度仪:上海精密科学仪器有限
公司产品;XT-9900 型微波消解仪:上海新拓微波
溶样测试技术有限公司产品等。
1.2　实验方法
1.2.1　总黄酮的测定　测定值经过最小二乘法进
行线性回归 ,分析得出回归方程:y =0.997 1x -
0.006 3 , R2 =0.995 7 , 。其中 y 是黄酮浓度 , x 是测
定的吸光度值[ 4] 。
p%= yV 1
mV
式中 , p为总黄酮类物质提取率(%), y 为从回归方
程计算求得样品中黄酮质量浓度(mg/mL),V1 为
样液定容总体积(mL),V 为测定取样体积(mL), m
为蜈蚣草样品投料量(g)。
1.2.2　抗氧化实验 ·OH 自由基清除率测定　提
取液对羟自由基清除率:
·OH 清除率 S(%)=(AX -AO)/ AX ×100%
式中 , AX 为反应体系原来的吸光度 , AO为加入提取
液后的吸光度[ 4] 。
2　结果与分析
2.1　提取的单因素实验及其结果
2.1.1　乙醇对提取黄酮的影响　准确称取 1.00g
的蜈蚣草干燥粉末 6 份 ,分别按料液比 1∶20(mg
∶mL), 分别加入 20%、40%、60%、70%、80%、
95%体积分数的乙醇溶液 ,然后在 60 ℃恒温水浴
浸提 2 h ,抽滤 ,定容至 250 mL ,取 1 mL 样品测量
吸光度 。图 1表明 ,黄酮提取率在一定范围内随乙
醇体积分数的增大而明显的提高 ,并在乙醇体积分
数 60%时黄酮提取效果比较好 ,这是因为乙醇对黄
酮的溶解度比水大 ,但对糖类 、果胶和树胶等大分
子物质的溶出量增加 ,从而使溶液粘度增大 ,过滤
困难。乙醇体积分数越大 ,叶绿素等脂溶性物质溶
出越多 ,并且在体积分数 70%的乙醇溶液中溶解度
达到最大值 , 由于叶绿素物质对吸光度的影响很
大 ,导致出现异常[ 5] 。
图 1　乙醇体积分数对蜈蚣草黄酮提取率的影响
Fig.1　Effect of ethanol content on the extraction rate
2.1.2　不同料液比对提取蜈蚣草中黄酮的影响　
准确称取 1.00 g 蜈蚣草粉末 5份 ,按照料液比分别
为 1∶20 、1∶30 、1∶40 、1∶50 、1∶60(mg ∶mL)加
入蒸馏水 ,在 60 ℃恒温水浴下浸泡 2 h ,过滤 ,定容
至 250 mL ,分别取 1 mL 测量吸光度。图 2可见 ,
黄酮含量随料液比的升高而增大 ,并在料液比为 1
∶50时达到最大值 ,说明料液比对提取蜈蚣草黄酮
的提取影响显著 。
图 2　料液比对蜈蚣草黄酮提取率的影响
Fig.2　Effect of solid/ liquid ratio on the extraction rate
微波辅助提取时 ,准确称量蜈蚣草 1.00 g ,按
照同样的料液比 ,微波消解条件为 ,微波时间为 120
s ,微波功率为 50%,工作压力为 0.2 MPa条件下处
理样品 ,处理后样品浸泡 30 ～ 60 min 后过滤 ,测吸
光度。结果表明 ,与对照(不微波消解)比较 ,黄酮
提取率大大的提高 ,普遍提高 1.7 倍。在利用微波
辅助提取时 ,黄酮含量峰值出现在料液比为 1∶30 。
主要是由于微波能破坏细胞壁结构 ,有利于蕨类植
物黄酮的浸出。
2.1.3　微波功率对提取蜈蚣草中的黄酮的影响　
624 食　品　与　生　物　技　术　学　报　　　　　　　　　　　　第 28卷　
准确称量 1.00 g 的蜈蚣草粉末 ,按料液比为 1∶30
加入适量的蒸馏水 ,微波时间为 120 s ,工作压力为
0.2 MPa 的条件下处理样品 , 处理完后浸泡 40
min ,测吸光度 。图 3可见 ,黄酮提取率随着微波功
率的提高而增大 ,在功率为 800 W 时 ,黄酮含量最
大 ,这是因为功率增大时 ,细胞内的黄酮类物质受
到的电磁波更强烈 ,产生剧烈的震荡 ,分子获得足
够的能量摆脱细胞壁的束缚 ,黄酮的溶解性增大。
但是由于黄酮类化合物是一种容易挥发的物质 ,在
微波功率高达 900 W 时 ,提取液温度过高 ,使一部
分黄酮损失和大量的杂质溶解 ,从而使吸光度明显
的下降 。
图 3　微波功率对蜈蚣草黄酮提取效果影响
Fig.3　Effect of microwave power on the extraction rate
2.1.4　微波处理时间对提取蜈蚣草中的黄酮的影
响　准确称量 1.00 g 的蜈蚣草粉末 , 按料液比为
1∶30加入蒸馏水 ,在微波功率为 600 W ,工作压力
为 0.2 MPa 的条件下处理样品 , 完成后浸泡 40
min 。图 4结果表明 ,黄酮提取率随着微波处理时
间的延长而升高 ,微波时间为 8min时 ,黄酮含量达
最高值 。在达到最值以后 ,黄酮含量迅速减少 ,这
是因为时间的延长 ,蜈蚣草细胞中的各种糖类等大
分子物质也迅速溶解 ,且黄酮受到长时间的高温会
分解 ,从而影响测量结果。
图 4　微波处理时间对提取效果的影响
Fig.4　Effect of microwave treatment time on the ex-
traction rate
2.1.5　粉碎度对提取蜈蚣草中的黄酮的影响　微
波辅助提取时 ,准确称量不同目数粉末各 1.00 g ,
微波时间为 120 s ,微波功率为 600 W ,工作压力为
0.2 MPa 条件下处理样品 ,浸泡 40 min。图 5可
知 ,粉碎程度越高 ,从蜈蚣草中溶解的黄酮含量也
就越高 ,但是 60目以后 ,升高的幅度不大 ,差异性
不显著 ,且过度粉碎 ,使过滤难度加大 ,所以选 60 ～
80目的粉碎度比较合适 。
图 5　粉碎度对黄酮提取率的影响
Fig.5　Effect of Smash degree to extraction rate
2.1.6　微波辅助条件下 ,不同压强对提取蜈蚣草
中的黄酮影响　准确称量 1.00 g 的蜈蚣草粉末 ,按
料液比为 1∶30加入蒸馏水 ,微波时间为 120 s ,微
波功率为 700 W 的条件下处理样品 ,浸泡 40 min ,
测量吸光度。微波消解仪可以调节压强是由于在
密封的消解罐中 ,溶液受热挥发使罐内的压强增
大 ,通过调节微波的强度可以控制操作压强 。从图
6可见 ,黄酮提取率随着微波消解仪压强的增大而
升高 ,在压强为 0.4 Pa时 ,黄酮含量达到最大值。
图 6　微波消解仪的压强对提取效果的影响
Fig.6　 Ef fect of pressure on the extraction rate
2.2　正交实验及其结果
微波辅助提取蜈蚣草黄酮 ,考虑多因素的影
响 ,根据以上的单因素实验结果 ,以黄酮提取率为
指标 , 选取影响总黄酮提取率的 4 个主要的因
素 ———微波时间 、微波功率 、微波压强和料液比进
行正交试验 ,具体的因素水平编码表和正交实验及
其结果如表 1 。
　　表 2的方差分析结果可以看出 ,各因素最好的
水平选取为 A1B 2C3D 3 ,即在微波时间取 5 min;微
波功率为 700 W;压强取 0.5 MPa;料液比取 1∶35
的条件下 ,提取蜈蚣草总黄酮的最优组合 。此条件
625　第 5期 丁利君等:微波辅助提取蜈蚣草黄酮及其抗氧化
下黄酮提取率为 14.576%。
表 1　微波辅助提取的 L9(34)正交试验结果
Tab.1　Result of orthogonal test L9(34)with Microwave-as-
sisted extraction
水平 因 素
A B C D
OD510
黄酮
提取率%
1 1(5) 1(600) 1(0.3)1(1∶25)0.495 12.773
2 1(6) 2(700) 2(0.4)2(1∶30)0.507 13.078
3 1(7) 3(800) 3(0.5)3(1∶35)0.563 14.500
4 2 1 2 3 0.550 14.170
5 2 2 3 1 0.512 13.205
6 2 3 1 2 0.491 12.671
7 3 1 3 2 0.455 11.757
8 3 2 1 3 0.522 13.459
9 3 3 2 1 0.425 10.995
K 1 40.351 38.700 38.903 36.973
K 2 40.046 39.742 38.243 37.506
K 3 36.211 38.166 39.462 42.129
k 1 20.176 19.350 19.452 18.487
k 2 20.023 19.871 19.122 18.753
k 3 18.106 19.083 19.731 21.065
R 2.070 0.788 0.609 2.578
表 2　方差分析
Tab.2　Analysis of variance
因素 偏差平方和 自由度 F 比 F 临界值
微波时间 4.482 2 1.526 4.460
微波功率 0.715 2 0.243 4.460
微波压强 0.510 2 0.174 4.460
料液比 6.041 2 2.057 4.460
2.3　提取液对羟基自由基 ·OH的清除作用
采用 1.2.2的方法 ,测定提取液对羟基自由基
的清除率。图 7可见 ,蜈蚣草黄酮提取液对羟基自
由基的清除率达 65.56%,即有很好的抗氧化作用 。
图 7　蜈蚣草提取液对羟基自由基清除率影响
Fig.7　Effect of the extract on the hydroxyl radical scav-
enging rate
3　结　语
微波辅助提取蜈蚣草中的黄酮的最佳工艺条
件为 ,微波时间是 5 min ,微波功率为 700 W ,微波
压强为 0.5 MPa ,料液比为 1∶35。微波辅助下的
黄酮提取率提高 1.5到 2倍。蜈蚣草黄酮提取液对
羟基自由基有很好的清除作用 。微波消解辅助提
取蕨类植物黄酮 ,所需的时间短 ,成本低 ,适合工业
化生产 。
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(责任编辑:杨萌)
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