全 文 ：收稿日期:2014 － 09 － 19
基金项目:湖南省自然科学基金资助项目(12JJ3019);湖南省科技厅计划项目(2010GK3123) ;湖南省教育厅重点科研基金资
助项目(10All3);湘南学院 2012 年度大学生研究性学习和创新性实验计划项目
作者简介:冯纪南(1958 －)，男，湖南湘潭人，湘南学院副教授，主要从事天然产物有效成分分离、提取及应用的研究．
通讯作者:邓斌(1972 －) ，男，湖南永州人，湘南学院教授，理学博士，博士后，主要从事纳米催化、有机合成、天然产物有效成分
分离提取的研究．
第 31 卷第 3 期
2015 年 3 月
商 丘 师 范 学 院 学 报
JOUＲNAL OF SHANGQIU NOＲMAL UNIVEＲSITY
Vol． 31 No． 3
March，2015
离子液体微波辅助提取臭牡丹中黄酮类化合物的研究
冯纪南，冯斯宇，邓斌*
(湘南学院 化学与生命科学系，湖南 郴州 423000)
摘 要:采用微波辅助提取技术，以臭牡丹黄酮类化合物的提取率为考察目标，利用溴化 1 －丁基 － 3 －甲基咪
唑溴(［bmim］Br)离子液体水溶液为提取剂，提取臭牡丹中黄酮类化合物．分别考察了离子液体浓度、料液比、微波
功率、pH值、提取温度和时间对臭牡丹黄酮类化合物提取率的影响．结果显示，臭牡丹黄酮类化合物的最佳提取工
艺条件为:离子液体浓度为 1． 0 mol /L，料液比为 1∶ 30，微波功率为 500 W，pH值为 8． 0，提取温度为 70 ℃，提取时
间为 6． 0 min，在此条件下提取率可达 4． 318% ．与传统乙醇提取法相比，该方法具有快速高效、溶剂使用量少、绿色
环保、提取率高等优点．
关键词:离子液体［bmim］Br;臭牡丹;黄酮类化合物;微波辅助提取
中图分类号:Ｒ284． 255 文献标识码:A 文章编号:1672 － 3600(2015)03 － 0051 － 05
Study on ionic liquid －microwave assisted extraction for flavonoid
compound in Clerodendrum bungei
FENG Jinan，FENG Siyu，DENG Bin*
(Department of Chemistry and Life Science，Xiangnan University，Chenzhou 423000，China)
Abstract:A microwave － assisted extraction method for flavonoid compound in Clerodendrum bungei． with［bmim］
Br solution as extracting agent were investigated． The solution concentration，solid － liquid ratio，microwave power，
pH，extraction temperature and time were researched，respectively． The results showed that the optimal extraction
conditions for flavonoid compound in Clerodendrum bungei． were that the concentration of［bmim］Br solution was
1． 0 mol /L，the solid － liquid ratio(g:mL)was 1 ∶ 30，pH was 8． 0，the microwave power was 500 W，the
extraction temperature was 70℃，and microwave extraction time was 6． 0 min． Under these optimum conditions，the
extraction efficiency of flavonoid compound in Clerodendrum bungei． reached as high as 4． 318% ． Compared with
traditional ethanol extraction method，the advantages of this proposed method were rapid，efficient，low － solvent
consumption，environmentally － friendly，high － yield，and so on．
Keywords:ionic liquid;Clerodendrum bungei．;flavonoid compound;microwave － assisted extraction．
0 引 言
离子液体，又称室温离子液体或室温熔融盐，是由有机阳离子和无机或有机阴离子构成，在室温或接近
室温下，通常低于 100 ℃呈液体状态的盐类［1，2］．此类液体具有很高的极化率，对微波具有强的吸收和热转
换能力，绿色环保，非常适合做微波辅助提取的溶剂［3 － 5］．此外，它们还具有液态范围宽、挥发性小、蒸汽压
低、溶解能力强等特性［6］．而微波辅助提取技术又具有快速、高效的优势．近年来人们结合两者的优点，将其
应用在天然产物有效成分分离提取当中的报道已逐渐增多［7，8］．如李攻科等［9］以离子液体的水溶液为提取
剂，通过微波辅助法对石蒜中的石蒜碱、力克拉敏和加兰他敏生物碱等物质的提取进行了研究;Lu 等［10］采
用微波辅助提取法，以 1 －烷基 － 3 －甲基咪唑为阳离子的离子液体水溶液为提取剂，对莲子心中酚醛碱的
提取进行了研究．与传统的微波有机溶剂提取法相比，如乙醇、甲醇、乙醚、丙酮、甲苯、二氯甲烷等，该方法快
速、高效且绿色环保，是一种极具研发价值的提取工艺技术．
臭牡丹，异名大红袍，臭八宝(《植物名实图考》)，矮童子(《分类草药性》)，大红花(《贵州民药集》)，臭
风草等，为马鞭草科植物臭牡丹(Clerodendrum bungei Steud)的全株，为常用的民族药材，具有活血化瘀、消肿
止痛、清热利湿等功效［11］，民间将其用于治疗糖尿病，临床上已广泛用于治疗痈疽、疔疮、乳腺炎、关节炎、湿
疹、崩漏等疾病［12］．其医药作用源于臭牡丹中含有丰富的黄酮类化合物，此类物质具有抗炎、抗肿瘤、抗病
毒、抗辐射、氧化、抗菌活性、抗骨质疏松、预防心血管疾病、免疫调节等生物活性［13，14］．为充分挖掘出臭牡丹
这一宝贵野生植物资源的药物治疗和保健作用，本实验用溴化 1 －丁基 － 3 －甲基咪唑溴(［bmim］Br)离子
液体水溶液为提取剂，以提取率为考察指标，研究在微波辅助下提取臭牡丹中黄酮类化合物的最佳工艺条
件，以期为臭牡丹黄酮类化合物的高效提取提供参考．
1 实验部分
1． 1 仪器与试剂
1． 1． 1 实验仪器
G80023CSL － Q6 型微波催化合成萃取仪(北京祥鹄科技发展有限公司生产);722 型紫外 －可见分光光
度计(天津普瑞斯公司生产);FA2104N型电子分析天平(梅特勒 －托利多上海仪器有限公司生产);SHZ － D
Ⅲ型循环水式多用真空泵(巩义英峪予华仪器厂生产);DZF － 6020 型真空干燥箱(巩义予华仪器有限公司
生产);FZl02 型微型植物粉碎机(天津斯特仪表有限公司)等．
1． 1． 2 实验试剂
牡丹，购于郴州市老百姓大药房，置于烘箱中 80 ℃ 烘干，粉碎、过 60 目筛后置于干燥器中备用;芦丁对
照品(中国药品生生物制品检定所提供，批号 100080 － 200707);N －甲基咪唑(分析纯，临海凯合化工厂生
产);溴代正丁烷、乙酸乙酯、无水乙醇、氢氧化钠、硝酸铝、亚硝酸钠(以上试剂均为分析纯，国药集团化学试
剂有限公司生产);实验过程均采用二次蒸馏水．
1． 2 试验方法
1． 2． 1 溴化 － 1 －丁基 － 3 －甲基咪唑(［bmim］Br)的合成［15，16］
在 100 mL的圆底烧瓶中，加入 13． 12 g(约 0． 16 mol)的 N －甲基咪唑，然后在超声环境下用滴管将
24. 08 g (约 0． 176 mol)溴代正丁烷缓慢加入甲基咪唑中，加毕，将烧瓶放入微波炉反应器中，接好冷凝回流
装置，微波功率选择 500 W，温度 80 ℃，间歇式加热，加热时间为每次 30 s共 7 次，每次停止加热后，振荡摇
匀，使反应物均匀分散在体系中．反应结束后冷却到室温，得到淡黄色黏稠液体，得到的初产品用 20 mL去离
子水稀释，将水溶液倒入 60 mL分液漏斗中，用 5 mL 乙酸乙酯洗涤 5 次． 放出下层水，70 ℃旋转蒸发除去
水，剩余物质在 70 ℃下真空干燥 8． 0 h，得到淡黄色黏稠液体，密封放入冰箱中冷冻，即可得到溴化 － 1 －丁
基 － 3 －甲基咪唑(［bmim］Br)离子液体纯品．
1． 2． 2 芦丁标准曲线的绘制
准确称取 0． 0150 g芦丁，用 30%乙醇溶解，并定容至 100 mL 的容量瓶中，得到质量浓度为 150 μg /mL
的芦丁标准液．分别吸取标准溶液 0． 00 mL、0． 50 mL、1． 00 mL、2． 00 mL、3． 00 mL、4． 00 mL分别置于 10 mL
容量瓶中，各加 30%乙醇溶液至 5． 0 mL，再加入 0． 05 g /mL NaNO2 溶液 0． 3 mL 摇匀，放置 6 min 后，加入
0. 1 g /mL Al(NO3)3 溶液 0． 3 mL，摇匀，放置 6 min，加 1． 0 mol /L NaOH溶液 2． 0 mL，再用 30%的乙醇定容
至刻度，摇匀，静置 10 min．在 510 nm波长下测定溶液的吸光度．以无水乙醇为空白对比，以芦丁溶液质量浓
度 C(μg /mL)为纵坐标，以吸光度 A为横坐标，绘制标准曲线，得到的回归方程为 C = 117． 69A － 0． 82，Ｒ2 =
0. 9972，芦丁标准溶液在 0 － 60 μg /mL范围内呈良好线性关系．
1． 2． 3 臭牡丹黄酮类化合物的提取方法以及提取率的测定
准确称取 0． 5 g过筛后的臭牡丹样品置于 100 mL 圆底烧瓶中，加入 10 mL 一定浓度的离子液体水溶
液，调整好溶液的 pH值，在不同条件下进行微波辅助提取，提取液经抽滤后用体积分数为 30%的乙醇溶液
定容至一定体积，准确吸取一定体积的提取液，加 0． 05 g /mL NaNO2 溶液 0． 2 mL，摇匀后放置 6 min，加 0． 1
g /mL Al(NO3)3 溶液 0． 2 mL，摇匀后放置 6 min，加 1． 0 mol /L NaOH溶液 2． 0 mL，再用 30%的乙醇定容至
25 商丘师范学院学报 2015 年
10 mL，摇匀，放置 15 min，510 nm波长处测定其吸光度，根据回归方程由吸光度求出各处理液中黄酮类化合
物的含量，并按照公式(1)计算出黄酮类化合物提取率．
提取率 /(%) = ［臭牡丹中黄酮类化合物的质量 /臭牡丹样品的质量］ × 100 (1)
2 结果与讨论
2． 1 离子液体的浓度对提取率的影响
纯的［bmim］Br离子液体为淡黄色粘稠液体，其水溶液的粘度会随着浓度的减少而减少．离子液体的浓
度过大，不但会增加成本，而且还会增加后续固液分离的难度，因此需要对离子液体的浓度进行控制．实验过
程中，固定料液比为 1∶ 20，微波功率为 500 W，pH值为 7． 0，提取温度为 70 ℃，提取时间为 5． 0 min，只改变
离子液体水溶液的浓度，研究不同浓度对臭牡丹黄酮类化合物提取率的影响，结果如表 1 所示．
表 1 离子液体浓度对黄酮类化合物提取率的影响
Table 1 Effect of ionic liquid concentration on the extraction rate of flavonoid compound
浓度 /(mol /L) 0． 2 0． 4 0． 6 0． 8 1． 0 1． 2 1． 4
提取率 /% 0． 435 1． 247 2． 303 2． 751 3． 004 3． 008 3． 010
由表 1 可见，当离子液体浓度从 0． 2 mol /L逐渐增加到 1． 0 mol /L时，提取率明显增加，当离子液体浓度
大于 1． 0 mol /L时，提取率基本保持不变，这说明继续增大离子液体浓度，臭牡丹中黄酮类化合物的溶出量
不再有较大提高，并且继续增大提取液的浓度，溶液的粘度会明显增大，后续分离困难．因此，从降低成本和
便于操作出发，实验过程中控制离子液体水溶液浓度为 1． 0 mol /L是合适的．
2． 2 料液比对提取率的影响
固体溶质的扩散系数不仅与溶质和溶剂的种类、物质状态有关，还会受固体原料与提取液比例的影响，
因此合适的料液比不仅能促进固体溶质的溶出，还能提高提取效率．实验采用浓度为 1． 0 mol /L 的［bmim］
Br水溶液为提取剂，微波功率为 500 W，pH值为 7． 0，提取温度为 70 ℃，提取时间为 5． 0 min，只改变体系的
料液比，研究料液比对臭牡丹黄酮类化合物提取率的影响，结果如表 2 所示．
表 2 料液比对黄酮类化合物提取率的影响
Table 2 Effect of ratios of material to solvent on the extraction rate of flavonoid compound
料液比 /(g:mL) 1∶ 10 1∶ 15 1∶ 20 1∶ 25 1∶ 30 1∶ 35 1∶ 40
提取率 /% 0． 547 1． 803 3． 004 3． 560 3． 835 3． 798 3． 034
由表 2 可见，当料液比从 1∶ 10 到 1∶ 30 时，提取液中提取率明显增加．但当料液比大于 1∶ 30 后，提取率
变化不再明显，甚至出现提取率下降明显的现象，也即继续增大提取液的用量，已无法提高提取率，同时还加
大了提取液的消耗量，不利于后续溶液的回收，更不符合经济高效的要求，因此选择料液比为 1∶ 30 是适宜
的．
2． 3 微波功率对提取效率的影响
微波加热功率过低，溶液升温缓慢，而功率过大温度又难以控制，因此需控制好微波加热功率．实验时固
定离子液体水溶液的浓度为 1． 0 mol /L，料液比为 1 ∶ 30，pH 值为 7． 0，提取温度为 70 ℃，提取时间为 5． 0
min，只改变微波功率，研究不同微波功率对提取率的影响，结果如表 3 所示．
表 3 微波功率对黄酮类化合物提取率的影响
Table 3 Effect of microwave power on the extraction rate of flavonoid compound
微波功率 /(W) 100 200 300 400 500 600 700
提取率 /% 0． 451 1． 905 2． 793 3． 239 3． 835 3． 762 3． 133
由表 3 可见，当微波功率较低时，如采用 400 W 以下的功率进行加热，提取液的温度升高缓慢，加热 5
min后，提取液的温度还很难以达到 70 ℃，因此提取率不高;而当微波功率较高时，如 600 W和 700 W，温度
又升高过快，以至于提取液的温度难以控制，极短时间内就会超过设定的 70 ℃，另一方面，温度过高也容易
导致部分黄酮类化合物的水解，不利于提取率的提高，因此微波提取功率设置为 500 W是科学合理的．
2． 4 pH值对提取效果的影响
控制离子液体水溶液的浓度为 1． 0 mol /L，料液比为 1∶ 30，微波功率 500 W，提取温度为 70 ℃，提取时间
为 5． 0 min，只改变提取溶液的 pH值，研究不同 pH值对提取率的影响，结果如表 4 所示．
35第 3 期 冯纪南，等:离子液体微波辅助提取臭牡丹中黄酮类化合物的研究
表 4 pH值对黄酮类化合物提取率的影响
Table 4 Effect of pH on the extraction rate of flavonoid compound
pH 7． 0 7． 4 7． 8 8． 2 8． 6 9． 0 9． 4
提取率 /% 3． 835 3． 942 4． 037 4． 065 3． 832 3． 421 2． 923
由表 4 可知，随着 pH值的逐渐升高，提取率也逐渐增加，当 pH 为 8． 0 左右时提取效果最好．这可能是
黄酮类化合物一般为酸性物质，易溶于弱碱性溶液．但碱性过强，黄酮类化合物又会水解，因此，微波辅助提
取过程中控制离子液体水溶液的 pH为 8． 0 左右是适宜的．
2． 5 提取温度对提取效果的影响
一般地，提取温度高，分子运动剧烈，有利于溶质的扩散，但温度过高不但消耗能源，而且对天然活性物
质的稳定性也不利．因此需对提取温度进行筛选．实验时，选择离子液体的浓度为 1． 0 mol /L，料液比为 1∶
30，微波功率 500 W，pH值为 8． 0，提取时间为 5 min，只改变微波提取的温度，探索不同温度下臭牡丹中黄酮
类化合物提取率的变化，结果如表 5 所示．
表 5 提取温度对黄酮类化合物提取率的影响
Table 5 Effect of microwave temperature on the extraction rate of flavonoid compound
温度 /℃ 30 40 50 60 70 80 90
提取率 /% 1． 309 2． 778 3． 247 3． 715 4． 113 3． 747 2． 906
由表 5 可见，当温度从室温到 70 ℃变化时，随着提取温度的升高，提取率明显增大，而当温度达到 70 ℃
时，提取率达到最大，之后进一步提高温度，提取率反而开始下降．究其原因，可能是由于温度过高时，部分黄
酮类化合物分解，因此，最佳提取温度可选择为 70 ℃ ．
2． 6 提取时间对提取效果的影响
实验时，固定离子液体水溶液的浓度为 1． 0 mol /L，料液比为 1∶ 30，微波功率为 500 W，pH 值为 8． 0，提
取温度为 70 ℃，只改变提取时间，探索不同时间对臭牡丹中黄酮类化合物提取率的影响，结果如表 6 所示．
表 6 提取时间对黄酮类化合物提取率的影响
Table 6 Effect of microwave time on the extraction rate of flavonoid compound
时间 /(min) 1 2 4 6 8 10 12
提取率 /% 0． 467 1． 803 2． 841 4． 318 4． 305 3． 733 2． 622
由表 6 可见，在一定时间范围内，随着时间的延长，提取率会逐渐提高;但当提取时间超过 8 min 后，提
取率下降十分明显．这可能是因为微波加热时有段升温过程，在 1 ～ 6 min以内，黄酮类化合物的溶出速度主
要是受热的控制，因此温度升高时，黄酮类化合物的溶出速度也加快，但当时间达到 6 min后，大部分细胞膜
已被破坏，黄酮类化合物的溶出速度主要受扩散影响，因此，进一步延长提取时间，对提高提取率贡献不大，
而且微波照射时间太长，由于微波的强热效应，对黄酮类化合物有分解作用，也会导致了提取率下降．因此，
提取时间最控制为 6． 0 min为佳．
2． 7 离子液体与传统溶剂乙醇对臭牡丹黄酮类化合物提取率的比较
根据本课题组前期的研究工作，采用 70%乙醇水溶液为提取剂提取臭牡丹中黄酮类化合物也取得了较
好的提取效果［16］，为与本实验进行比较，在各自最优条件下进行实验，结果发现:采用离子液体［bmim］Br水
溶液为提取剂，借助微波加热手段提取臭牡丹中的黄酮类化合物，所得提取率比用 70%乙醇溶液为提取剂
要高，前者为 4． 318%，后者为 3． 353%，说明本实验采用的离子液体微波辅助提取臭牡丹中黄酮类化合物，
其提取效率要优于 70%的乙醇水溶液，而且该方法环保、省时、高效，具有良好的工业化应用前景．
3 结 语
以离子液体［bmim］Br水溶液为提取剂，微波辅助加热条件下提取臭牡丹中的黄酮类化合物，得到的最
佳工艺提取提条件为:离子液体［bmim］Br水溶液的浓度为 1． 0 mol /L，料液比为 1∶ 30，微波功率为 500 W，
pH值为 8． 0，微波提取温度为 70 ℃，微波提取时间为 6． 0 min，在此条件下，臭牡丹中黄酮类化合物的提取
率为 4． 318% ．该方法具有绿色环保、节能省时、提取效率高等优点，显示出一定的工业化应用前景和推广价
值．
45 商丘师范学院学报 2015 年
参考文献:
［1］ Berthod A，Ｒuiz － Angel M，J，Carda － Broch S． Ionic － liquids in separation techniques［J］． J． Chromatogr． A，2008，1184(1
－ 2):6 － 18．
［2］ Xiang ZY，Lu YC，Zou Y，et al． Preparation of microcapsules containing ionic liquids with a new solvent extraction system［J］．
Ｒeactive ＆ Functional polymers，2008，68(8) :1260 － 1265．
［3］ Du FY，Xiao XH，Li GK． Application of ionic liquids in the microwave － assisted extraction of trans － resveratrol from Ｒhizma
Polygoni Cuspidati［J］． J． Chromatogr． A，2007，1183(1) :56 － 62．
［4］ Zhai Y，Sun S，Wang Z，et al． Microwave extraction of essential oils from dried fruits of Illicium verum Hook． f． and Cuminum
cyminum L． using ionic liquid as the microwave absorption medium［J］． Journal of separation science，2009，32(20) :3544 －
3549．
［5］ Varma ＲS，Namboodiri VV． An expeditious solvent － free route to ionic liquids using microwaves［J］． Chemical
Communications，2001 (7) :643 － 644．
［6］ Cao X，Ye X，Lu Y，et al． Ionic liquid － based ultrasonic － assisted extraction of piperine from white pepper［J］． Analytica
chimica acta，2009，640(1 － 2) :47 － 51．
［7］ 冯年平，郁成．中药提取分离技术原理与应用［M］．北京:中国医药科技出版社，2005． 363 － 369．
［8］ 张之达． 离子液体微波辅助萃取川芎中内酯成分的研究［D］． 大连:大连理工大学，2010．
［9］ 杜甫佑，肖小华，李攻科．离子液体微波辅助萃取石蒜中生物碱的研究［J］．分析化学，2007，35(11):1570 － 1574．
［10］ Lu Y B，Ma W Y，Hu Ｒ L，et al． Ionic liquid － based microwave － assisted extraction of phenolic alkaloids from the medicinal
plant Nelumbo Nucifera Gaertn［J］． Journal of Chromatography A，2008，1208(1 /2) :42 － 46．
［11］ 中国药品生物制品检定所． 中国民族药志(第 2 卷)(第 3 版) ［M］． 北京:人民卫生出版社，1990． 424 － 430．
［12］ 陈思勤，朱克俭，程晓燕，等． 臭牡丹化学成分及其药理作用研究进展［J］． 湖南中医杂志，2012，28(2):141 － 142．
［13］ 高黎明，魏小梅，何仰清． 臭牡丹化学成分的研究［J］． 中国中药杂志，2003，28(11):1042 － 1044．
［14］ 周红林，刘建新，周俐，等． 臭牡丹提取物抗炎镇痛抗过敏作用的实验研究［J］． 中国新药杂志，2006，15(23):2027 －
2029．
［15］ Ge L，Wang XT，Tan SN，et al． A novel method of protein extraction from yeast using ionic liquid solution［J］． Talanta，
2010，81(4 － 5) :1861 － 1864．
［16］ 张越非，甘琳，池汝安，等． 离子液体微波辅助提取土茯苓中黄酮的研究［J］． 时珍国医国药，2010，21(8):1975 －
1977．
［17］ 冯纪南，黄海英，余瑞金，等． 臭牡丹黄酮类化合物提取及其抗氧化作用［J］． 光谱实验室，2013，30(6):3215 － 3220．
【责任编辑:徐明忠】
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