全 文 ：粮 食 加 工2013 年第38 卷第3 期
收稿日期：2012－10－12
作者简介：李新华（1955-），男，硕士，教授，研究方向：粮油化学与
工程研究。
绿豆（Mung Bean），又名吉豆、文豆、青小豆，因
其营养丰富且具有很高的药用价值， 在现代绿色保
健食品中占有重要地位， 是人们理想的营养保健食
品 ［1］。 绿豆皮是绿豆的种皮，占绿豆总重量的 7％~
10％。 蛋白质、淀粉主要存在于绿豆的子叶内，其它
成分营养物质大多分布在种皮中［2］。目前，已有企业
采用专用绿豆脱皮设备和技术生产脱皮绿豆， 大量
的绿豆皮就成为副产品，为了有效地利用绿豆皮，研
制开发高附加值产品。
目前有关绿豆皮黄酮类物质提取工艺研究多采
用正交试验方法， 对于各因素对提取效果的交互影
响分析存在很大的不足。 本试验通过单因素实验探
讨了各因素对绿豆皮黄酮类物质提取率影响后，采
用响应面法优化提取工艺， 为绿豆皮黄酮类物质的
进一步开发提供理论依据 。
1 材料与方法
1.1 试验材料和仪器
绿豆皮；芦丁标准品、无水乙醇、硝酸铝、亚硝酸
钠、氢氧化钠（均为分析纯）。
XA-1 型固体样品粉碎机；SHZ-IIIB 型循环水
真空泵；7200 型可见分光光度计； 电热恒温水浴锅
等。
1.2 提取工艺流程和方法
称取干绿豆皮粉末 2.00 g，用乙醇溶解，在热回
流下提取，抽滤，将滤液定容到 100 mL，稀释一定倍
数后取样进行测定。 精确量取 2.00 mL 样液置于
10mL 具塞试管中，加 30%(体积分数，以下同)乙醇
溶液补足至5.00 mL；精确加入 5% NaNO2溶液 0.30
响应面分析法优化绿豆皮黄酮类物质提取工艺
李新华，付 莲
（沈阳农业大学食品学院，沈阳 110161）
摘 要： 为优化绿豆皮黄酮类物质提取工艺，在热回流法单因素试验基础上，选取提取时间、提取温度、液固比
作为影响因子，应用 Box-Behnken 中心组合设计建立数学模型，以黄酮类物质提取率为响应值，进行响应面分析。 实
验结果为绿豆皮黄酮类物质最佳提取工艺为液固比 25∶1，提取温度 71 ℃，提取时间 127 min 。 这种条件下绿豆皮黄
酮类物质的提取率为 1.889%。 实验证明采用响应面法对绿豆皮黄酮提取条件进行优化合理可行。
关键词： 绿豆皮；黄酮类物质；热回流法；响应面法
中图分类号： TS 210.1 文献标志码： A 文章编号： 1007-6395(2013)03-0059-03
mL，摇匀，放置 6 min；加入 Al(NO3)3 溶液 0.30 mL，
摇匀，放置 6 min；加入 10%NaOH 溶液 4.00 mL，最
后加蒸馏水补足至 10.00 mL，摇匀，放置 15 min，用
加入 NaNO2 、Al (NO3)3和 NaOH 的等量对照液作为
空白，于 510 nm 波长下测定吸光度。 根据吸光度，
利用标准曲线计算样品中黄酮类物质的含量。 线性
回归方程为：
y= 0.098x-0.0007， R2=0.9993
黄酮得率计算公式为：
样品黄酮类化合物得率（%）=Y×k ／W
式中：Y——回归方程中芦丁浓度，mg/mL； k——体
积倍数(样品稀释后体积/取样体积)； W——样品质
量，g。
1.3 实验方法
1.3.1 单因素实验设计
在其它条件等同下，观察不同的提取时间、液固
比、提取温度、乙醇浓度对绿豆皮中黄酮类物质提取
率的影响。
1.3.2 响应面分析实验设计［3~9］
在单因素试验的基础之上， 选择提取时间(A)、
提取温度(B) 和液固比(C) 为因素， 选 Design-Expert
7.0 试验设计， 进行响应面分析试验， 以 A，B，C 为
自变量， 以绿豆皮黄酮类物质的提取率为响应值 (
Y) ， 进行响应面分析试验试验方案及结果见表 2。
2 结果与分析
2.1 单因素实验
2.1.1 提取温度对提取率的影响
用 70%(体积分数 ) 乙醇分别在 40 ℃、50 ℃、
60℃、70℃、80 ℃、90 ℃下，以液固比为 25，回流提取
120 min。 提取温度对提取率的影响见图 1。
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根据表 2 的试验数据， 采用 Minitab 统计软件
进行回归分析，得到黄酮类物质提取率（Y）与提取
时间(A)、提取温度(B) 和液固比(C)的二次回归方程
表 2 Box-Behnken 试验设计及结果
A B C Y
试验号 提取时间 提取温度 液固比 提取率
/min /℃ /(mL·g-1)
1 0 -1 -1 1.59
2 -1 1 0 1.63
3 -1 -1 0 1.36
4 1 0 -1 1.76
5 0 0 0 1.87
6 -1 0 1 1.56
7 0 0 0 1.88
8 1 1 0 1.64
9 1 0 1 1.74
10 1 -1 0 1.66
11 0 -1 1 1.62
12 0 1 1 1.70
13 0 0 0 1.88
14 0 1 -1 1.73
15 -1 0 -1 1.49
表 1 响应面试验的因素和水平编码值
水平 A B C
提取时间/min 提取温度/℃ 液固比/(mL·g-1)
-1 90 60 20∶1
0 120 70 25∶1
1 150 80 30∶1
由图 1可知，提取温度为 70 ℃时，提取率最高，
图 1 温度对提取效果的影响
当温度过高时乙醇容易挥发， 而且黄酮类物质受热
容易发生反应。
2.1.2 提取时间对提取率的影响
用 70%(体积分数) 乙醇在 80 ℃的温度下，以
25 ∶1 的液固比分别回流提取 30 min、60 min、90
min、120min，150 min。 提取时间对提取率的影响见
图 2。
图 2 提取时间对提取效果的影响
由图 2可知，随着提取时间的延长，黄酮类物质
的提取率增加， 而后有个下降的过程， 提取时间
120min 时，提取率最大。 因为提取时间过长会导致
黄酮类物质的分解和氧化。
2.1.3 液固比对提取率的影响
用 70%(体积分数)乙醇分别以 10∶1、15∶1、20∶1、
25∶1、30∶1、35∶1的液固比在 70 ℃的温度下回流提取
120min，液固比对提取率的影响见图 3。
图 3 液固比对提取效果的影响
由图 3 可知，当液固比为 25∶1 时，提取率最高，
液固比过低，黄酮类物质不能充分的浸提，过高则造
成原材料的浪费，并加大了提取时间，还会增加后续
回收提取溶剂的难度。
2.1.4 乙醇浓度（体积分数）对提取率的影响
分别用 50%、60%、70%、80%、90%(V/V)乙醇在
70 ℃的温度下 ， 以液固比为 25 ∶1 回流提取 120
min。 乙醇浓度对提取率的影响见图 4。
图 4 乙醇浓度对提取效果的影响
由图 4 可知，当乙醇浓度为 70%时，提取率最
高，浓度太小会使提取不充分，浓度过高造成渗透压
加大，不利于提取。 与前三个因素相比较，乙醇浓度
的变化对绿豆皮黄酮类物质提取率的影响相对较
小。
2.2 响应面分析
通过单因素试验， 采用 Box-Behnken 模型，选
定三个影响较大的因素，即提取时间( A)、提取温度(
B) 和液固比(C) 为因素，黄酮类物质提取率为响应
值，设计了三因素三水平相应面分析实验，因素水平
见表 1，分析结果见表 2。
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Optimization of Extraction Technology of Flavonoids from Mung Bean by Response Surface Method
LI Xinhua，FU Lian
(Food Institute of Shenyang Agricultural University， Shenyang 110866)
Abstract: To optimize the extraction technology of flavonoids from mung bean．On the basis of single- factor tests by refluxing
method，extraction time，reaction temperature and liquid -solid ratio were selected as influencing factors during extraction．Box -
Behnken design was used to establish mathematical model．The optimum conditions for flavonoids were extraction time 127 min，ex-
traction temperature 71 ℃，liquid-solid ratio 25∶1. The extraction yield of flavonoids was 1.889%．Experiments show that response sur-
face analysis methodology( RSM) optimization can provide a reliable process for extracting flavonoids from mung bean.
Key words: mung bean, flavonoids, refluxing method, response surface method
随着提取时间变长，提取率逐渐升高，但随后又有下
降；而当提取时间一定时，提取率随着提取温度的升
高也是先变高再变低。
2.2.2 最佳工艺条件的确定
通过软件 Minitab 采用 Box-Behnken 分析，得
出最佳的提取工艺条件为液固比 24.95∶1，提取温度
71.52 ℃，提取时间 127.58 min，此时绿豆皮黄酮类
物质的提取率达到最高 1.8931%， 为检验结果的可
靠性，采用液固比 25∶1，提取温度 71 ℃，提取时间
127 min，结果得出绿豆皮黄酮类物质的实际提取率
为 1.889%，与理论值预测基本吻合，因此，响应面模
型具有可行性。
3 结论
在单因素实验的基础上， 采用响应面法优化提
取绿豆皮黄酮类物质的工艺， 最佳优化条件为液固
比 25∶1，提取温度 71 ℃，提取时间 127 min。 这种条
件下绿豆皮黄酮类物质的提取率为 1.889%。
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2.2.1 提取时间与提取温度交互作用对黄酮提取率
的影响
由图 5可以看出， 在提取温度为 70 ℃左右时，
二者交互作用存在一个最大值。在提取温度一定时，
表 3 回归系数及显著性检验
项 系数 系数标准误 T 值 P 值
常量 1.87667 0.014004 134.010 <0.0001
A 0.09500 0.008576 11.078 <0.0001
B 0.05875 0.008576 6.851 0.001
C 0.00625 0.008576 0.729 0.499
AA -0.16333 0.012623 -12.939 <0.0001
BB -0.14083 0.012623 -11.157 <0.0001
CC -0.07583 0.012623 -6.008 0.002
AB -0.07250 0.012128 -5.978 0.002
AC -0.02250 0.012128 -1.855 0.123
BC -0.01500 0.012128 -1.237 0.271
失拟 0.034
相关系数 R2 0.9901
图 5 提取时间与提取温度对黄酮
提取率影响的响应面和等高线
为：
Y=1.87667+0.09500 A+0.05875 B+0.00625 C-
0.16333 A2 -0.14083 B2 -0.07583 C2 -0.07250 AB -
0.02250AC-0.01500 BC
由表 3可知，相关系数 R-Squared=0.9901，表明
有 99.01%的数据可以用该模型来解释，因此该模型
可用于分析绿豆皮黄酮类物质提取率与各因素之间
的关系。 提取温度和提取温度对黄酮类物质提取率
影响比较显著。 且由 P 值大小可以看出影响顺序
为：提取时间（A）>提取温度（B）>液固比（C）。提取时
间与提取温度（AB）对提取率的交互影响显著，而提
取时间与液固比（AC）、提取温度与液固比（BC）的交
互影响则不明显。
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