全 文 :微波辅助提取山黄皮叶黄酮类物质的工艺研究
梁云贞, 彭金云, 李 怡, 梁海红
(广西民族师范学院化学与生物工程系,广西 崇左 532200)
摘 要: 通过单因素试验和正交试验对微波辅助提取山黄皮叶中黄酮类化合物的工艺条件进行了探讨, 研究了微波处理时
间、微波功率、溶剂浓度及料液比对黄酮类化合物提取的影响;并对微波辅助提取法和常规提取法的效果进行了比较。 结果表明,
山黄皮叶中黄酮类化合物的微波辅助提取的最佳条件为:微波处理时间 60 s、微波功率 240 W、乙醇的体积分数 70%、料液比 1∶35
(g/mL),在此条件下山黄皮叶中黄酮类化合物含量为 3.90%,常规提取法黄酮类化合物含量为 3.40%。 说明微波提取效果优于常
规提取法。
关键词:山黄皮叶; 黄酮类化合物; 微波辅助提取
中图分类号:TS202.3;R284.2 文献标识码:A 文章编号:1004-874X(2010)08-0153-03
Study on micowave-assisted extraction technology of
flavonoids from the leeves of Clausena indica
LIANG Yun-zhen, PENG Jin-yun, LI Yi, LIANG Hai-hong
(Department of Chemistry and Biological Engineering,Guangxi Normal Univerity of Nationalities,Chongzuo 532200,China)
Abstract:The technological condition of microwave -assisted extraction of flavonoids were investigated by the single factor and
orthogonal experiments. The influence of microwave treatment time on the extraction , microwave power, solvent concentration and solid-
to-liquid ratio were studied, and comparison was made between convenctional extraction and microwave-assisted extraction. The restults
showed that, the optimum conditions of microwave-assisted extraction were as follows : microwave extraction time 60 s, microwave power
240 W, alcohol concentration 70% and solid-to-liquid ratio 1:35 . The concent of flavoniods from the leeves of Clusena indica was 3.90%
with microwave-assisted extraction and 3.40% with convention method. The microwave-assisted extraction was superior to the convention
method.
Key words:Clausena indica leeves;total flavonoids;microwave-assisted extraction
黄酮类化合物是一类在植物界中分布广泛、具有多种
生物活性的多酚类化合物。 研究表明,在生物体内黄酮类
化合物具有明显的抗衰老、抗菌抗氧化,降血脂、抗癌防癌
及调节免疫功能 [1]。 因此,如何从大自然中获取天然黄酮
类化合物已成为研究热点。 山黄皮俗称鸡皮果,又名细叶
黄皮〔Clausena indica (Datz.) Oliv.〕,为芸香科柑桔亚科黄
皮属多年生常绿小乔木,主要分布于北回归线以南的南亚
热带地区,与越南北部接壤的广西龙州、大新县是山黄皮
的主要产区,该地区发现有上百年的野生老树,它是一种
有丰富野生资源的珍稀野生水果。 山黄皮叶树全枝均可
入药,《陆川本草》:枝叶具有接骨、散瘀、祛风湿的作用,可
治跌打骨折,损伤肿痛,风湿骨痛;《云南中草药选》:枝叶
具有疏风解表,行气止痛,截疟,杀虫,治上感,流感,疟疾,
腹痛 [2-3]。 微波辅助提取植物中黄酮类化合物是近年来发
展的一种提取黄酮类化合物的新方法,此法具有反应高效
性和强选择性、操作简单、副产物少、产率高及产物易提纯
等特点[4]。 目前对山黄皮叶中黄酮类化合物的研究鲜见报
道,因此,本研究以山黄皮叶干粉末为原料,探讨微波辅助
法提取山黄皮叶黄酮类化合物的最佳工艺条件,为更好地
开发和利用山黄皮资源提供理论依据[5-6]。
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.1.1 原料 山黄皮叶采自广西民族师范学院龙州校区,
经广西民族师范学院化学与生物工程系生物专业黄秋婵
副教授鉴定为山黄皮正品。
1.1.2 试剂 芦丁标准品,购自 Bioszune 公司,生化试剂,
纯度≥98%;亚硝酸钠、硝酸铝、氢氧化钠、95%乙醇均为
分析纯。
1.1.3 主要仪器、 设备 UV-3200 PCS 型紫外可见分光
光度计(上海美普达仪器有限公司),KJ23B-AN 型美的微
波炉(广东美的微波炉制造有限公司),FW 800 型高速万
能粉碎机(天津市泰斯特仪器有限公司),101-2 型电热恒
温鼓风干燥箱 (上海跃进医疗器械厂),AR124CN 型电子
天平(奥豪斯仪器(上海)有限公司),DKS-12 型不锈钢新
型电热恒温水浴锅 (杭州蓝天化验仪器厂),SHB-Ⅲ型循
环水式多用真空泵(郑州长城科工贸有限公司)。
1.2 试验方法
1.2.1 提取工艺路线 山黄皮叶→清洗→烘干 (50℃)→
粉碎→石油醚脱色→烘干→粉碎成直径为 250 μm 粉末
(贮藏于干燥箱中备用)→称重→热乙醇浸提→微波处
理→抽滤→滤液定容→测吸光度。
1.2.2 芦丁标准曲线的绘制 精密称取芦丁对照品 25.0
mg,置于 100 mL容量瓶中,加 80%乙醇溶解,定容。 精密
收稿日期:2010-04-09
基金项目:广西教育厅科研项目 (200807LX381);广西民族师范
学院科研项目(XYYB2010004)
作者简介:梁云贞(1973-),女,讲师,E-mail:bl1315261@163.com
广东农业科学 2010 年第 8 期 153
C M Y K
DOI:10.16768/j.issn.1004-874x.2010.08.004
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07
y=10.8771x-0.0489
R2=0.9990
吸
光
值
A
芦丁浓度(mg/mL)
图 1 芦丁标准曲线
3.45
3.40
3.35
3.30
3.25
3.20
3.15
3.10
20 40 60 80 100
图 2 微波处理时间对黄酮类化合物提取的影响
微波时间(s)
黄
酮
类
化
学
物
含
量
( %
)
3.5
3.4
3.3
3.2
3.1
3.0
2.9
2.8
2.7
2.6
2.5
80 240 400 560 800
微波功率(W)
黄
酮
类
化
合
物
含
量
( %
)
图 3 微波功率对黄酮类化合物提取的影响
吸取 0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 和 12.0 mL 分别置于 50 mL
容量瓶中,加质量分数为 5%的亚硝酸钠 1.5 mL,混匀,放
置 6 min;加质量分数为 10%硝酸铝 1.5 mL 混匀,放置 6
min;加质量分数为 4% NaOH 20 mL,再加 80%乙醇至刻
度,摇匀,放置 15 min。 以 80%乙醇为空白,在 510 nm 下
测吸光度,绘制其标准曲线。
1.2.3 黄酮类化合物的测定 采用 NaNO2-Al (NO3)3显色
法测定提取液中黄酮类化合物的含量。
1.2.4 微波辅助提取试验设计 在单因素试验中研究了
微波处理时间、微波功率、乙醇浓度(体积分数)、料液比对
黄酮类化合物提取的影响。 在单因素试验的基础上,设计
了 L9(34)正交试验,并进行验证试验。
1.2.5 常规提取法与微波辅助提取法的比较 取山黄皮
叶干粉末两份(样品 1、样品 2),每份 1 g。 将样品 1 置于
三角烧瓶中,按 1∶35(g/mL,下同)的比例加入 70%乙醇 35
mL,置于 60℃恒温水浴锅中回流提取 2 h;样品 2 置于三
角烧瓶中,在正交试验分析结果的最佳工艺条件下进行提
取。 分别将两种提取液进行真空抽滤,将滤液定容后测其
黄酮类化合物含量,比较两种提取方法的提取效果。
2 结果与分析
2.1 标准曲线的绘制
标准曲线的测定和回归方程建立(图 1)以 1.2.2 所示
方法进行,由图 1 可得回归方程:y=10.8771x-0.0489,相关
系数 R2=0.9990。
2.2 单因素试验
2.2.1 微波处理时间对黄酮类化合物提取的影响 取山
黄皮叶干粉 5 份各 1 g,料液比 1∶30,分别添加 60%的乙
醇,在 60℃的恒温水浴锅中预热 1 h,然后以 400 W 的微
波功率分别处理 20、40、60、80、100 s,浸提液进行真空抽
滤,收集滤液于 50 mL 容量瓶并进行定容,然后吸取 0.5
mL滤液于 50 mL容量瓶中,按 1.2.2 所述处理方法,测定
其吸光值,计算出山黄皮叶中的黄酮含量(Y),绘出山黄
皮叶中黄酮含量和微波处理时间的关系图,如图 2所示。
山黄皮叶中的黄酮类化合物含量:Y=〔(C×50/0.5×V) ×10-
3/m]〕×100%。 式中,C为黄酮质量浓度(mg/mL),V为提取
液的总体积(mL),m为山黄皮叶干粉末样品的质量(g)。
从图 2可以看出,随着微波处理时间的增加,黄酮类化
合物含量呈增加趋势,当微波处理时间达到 80 s时,黄酮类
化合物含量达到最大值,然后随着微波功率的增加,黄酮类
化合物含量不再上升。 随着微波处理时间的增加,提取液温
度也随之增加,黄酮类化合物提取率上升,超过 80 s后,黄
酮含量不再升。 因此,微波处理时间初步定为 80 s。
2.2.2 微波功率对黄酮类化合物提取的影响 取山黄皮
叶干粉 5 份各 1 g,料液比 1∶30,分别添加 60%的乙醇,在
60℃的恒温水浴锅中预热 1 h, 然后以不同的微波功率
(80、240、400、560、800 W)处理 80 s,浸提液进行真空抽
滤,收集滤液于 50 mL 容量瓶并进行定容,然后吸取 1.0
mL滤液于 50 mL容量瓶中,按 1.2.2 所述处理方法,测定
其吸光值,计算出山黄皮叶中的黄酮类化合物含量,绘出
山黄皮叶中黄酮类化合物含量和乙醇浓度的关系图,如图
3所示。
从图 3 可以看出,随着微波功率的增加,黄酮类化合
物含量增加趋势,当微波功率达到 240 W 时,黄酮类化合
物含量达到最大值,当微波功率在 240~560 W 之间时,随
着微波功率的增加, 黄酮类化合物含量呈下降的趋势,这
可能是因为微波功率过高,导致提取液温度过高,造成样
品中黄酮被破坏。而微波功率在 560~800 W之间时,随着
微波功率的增加,黄酮类化合物含量有所上升,这可能是
因为微波功率过高导致其他杂质析出。 因此,微波功率初
步定为 240 W。
2.2.3 乙醇浓度对黄酮类化合物提取的影响 取山黄皮
叶干粉 5 份各 1 g,料液比 1:30,分别添加不同浓度的乙
醇(40%、50%、60%、70%、80%),在 60℃的恒温水浴锅中
预热 1 h,然后以 240 W 的微波功率处理 80 s,浸提液进
行真空抽滤,收集滤液于 50 mL容量瓶并进行定容,然后
吸取 0.5 mL 滤液于 50 mL 容量瓶中, 按 1.2.2 所述处理
方法,测定其吸光值,计算出山黄皮叶中的黄酮类化合物
含量,绘出山黄皮叶中黄酮类化合物含量和乙醇浓度的关
系图(图 4)。
从图 4 可以看出,随着乙醇浓度的增加,黄酮类化合
154
C M Y K
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0
0.5
40 50 60 70 80
乙醇浓度(%)
黄
酮
类
化
合
物
含
量
( %
)
图 4 乙醇浓度对黄酮类化合物提取的影响
3.50
3.45
3.40
3.35
3.30
3.25
3.20
3.15
3.10
3.05
1∶20 1∶25 1∶30 1∶35 1∶40
料液比(g/ml)
黄
酮
类
化
合
物
含
量
( %
)
图 5 料液比对黄酮类化合物提取的影响
D
(料液比,g/mL)
1∶30
1∶35
1∶40
C
(乙醇浓度,%)
60
70
80
B
(微波功率,W)
80
240
400
A
(微波时间,s)
60
80
100
水平
1
2
3
表 1 正交试验因素水平表
因素
黄酮含量(%)
3.35
3.95
3.01
3.31
3.54
3.54
3.40
3.42
3.63
D
1
2
3
3
1
2
2
3
1
10.52
10.89
9.74
3.51
3.63
3.25
0.38
C
1
2
3
2
3
1
3
1
2
10.31
10.89
9.95
3.44
3.63
3.32
0.31
B
1
2
3
1
2
3
1
2
3
10.06
10.91
10.18
3.35
3.64
3.39
0.29
A
1
1
1
2
2
2
3
3
3
10.31
10.39
10.45
3.44
3.46
3.48
0.040
试验号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
K1
K2
K3
k1
k2
k3
R
表 2 正交试验结果及分析表
物类化合物含量增加趋势,当乙醇浓度达到 70%时,黄酮
类化合物含量达到最大值,然后随着乙醇浓度增加,黄酮
含量呈下降的趋势。 乙醇浓度低,渗透性较小,影响黄酮
析出;乙醇浓度过高可能导致样品中黄酮被破坏,黄酮含
量下降。 因此,乙醇浓度初步定为 70%。
2.2.4 料液比对黄酮类化合物提取的影响 取山黄皮叶
干粉 5 份各 1 g,分别按不同的料液比(1∶20、1∶25、1∶30、1∶
35、1∶40),添加 70%的乙醇,在 60℃的恒温水浴锅中预热
1 h,然后以 240 W 的微波功率处理 80 s,浸提液进行真
空抽滤,收集滤液于 50 mL 容量瓶并进行定容,然后吸取
0.5 mL滤液于 50 mL容量瓶中, 按 1.2.2所述处理方法,
测定其吸光值,计算出山黄皮叶中的黄酮类化合物含量,
绘出山黄皮叶中黄酮含量和料液比的关系图(图 5)。
从图 5 可以看出,随着料液比的增加,黄酮类化合物
含量增加趋势,当料液比达到 1∶35 时,黄酮含量达到最大
值,然后随着料液比的增加,黄酮类化合物含量呈不变的
趋势。 溶剂量过少,可能会提取黄酮不完全,溶剂量过高,
会造成浪费,所以料液比初步定为 1∶35。
2.3 正交试验确定最佳提取工艺
在单因试验的基础上, 设计正交试验因素水平见表
1,正交试验安排及结果分析见表 2。
由表 2 可知,微波处理时间、微波功率、乙醇浓度、料
液比 4 因素对黄酮提取率影响的顺序依次为:料液比>乙
醇浓度>微波功率>微波处理时间, 而最佳提取条件组合
为 A1B2C2D2,即微波处理时间 60 s,微波功率 240 W,乙醇
体积分数 70%,料液比 1∶35。
2.4 最佳工艺条件验证
在最佳条件 A1B2C2D2组合下,进行了 3次平行验证性
试验,以考察最佳条件的合理性和可靠性,结果表明,在最
佳提取条件 A1B2C2D2下,3 次测量结果非常接近, 平均提
取率为 3.90%。 说明该提取工艺稳定,适合于提取山黄皮
叶中黄酮类化合物。 所以最佳提取条件是合理的。
2.5 常规提取法与微波辅助提取法结果比较
按 1.2.5的设计进行常规提取法与微波辅助提取法比
较,结果表明,微波辅助提取法得到黄酮类化合物的含量
为 3.90%, 而常规提取法得到黄酮类化合物的含量为
3.40%。 因此,微波辅助提取法的效果优于常规提取法,而
且缩短了提取时间。所以微波辅助法是一种很好的提取山
黄皮叶中黄酮类化合物的方法。
3 结语
本研究结果表明,微波处理时间、微波功率、乙醇浓度、
料液比 4因素对黄酮提取率影响的主次顺序为:料液比>乙
醇浓度>微波功率>微波处理时间,而最佳提取条件组合为
A1B2C2D2,即微波处理时间 60 s,微波功率 240 W,乙醇体积
分数 70%,料液比 1∶35。 在此条件下,山黄皮叶黄酮类化合
物含量为 3.90%。 且将常规提取法与微波辅助提取法进行
比较可知,微波辅助提取法的效果优于常规提取法。
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155
C M Y K