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正交实验法优化枣核黄酮的
超声提取工艺研究
张吉祥1，欧来良2
(1.廊坊师范学院化学与材料科学学院，河北廊坊 065000;
2.南开大学生物活性材料教育部重点实验室，分子生物研究所，天津 300071)
摘 要:采用正交实验法优选枣核中总黄酮的最佳超声提取工艺。以芦丁为对照品，采用分光光度法进行测定，以枣
核中黄酮含量作为考查指标，通过单因素实验研究超声波功率、提取时间、提取温度、料液比和提取溶剂乙醇体积分数
对提取效果的影响，再利用正交实验法优化最佳提取工艺条件。结果表明，对枣核黄酮提取影响的大小次序为提取温
度 ＞料液比 ＞提取时间 ＞乙醇体积分数 ＞超声波功率，最佳提取工艺为:提取温度 55℃，料液比为 1∶50，提取时间为
40min，乙醇体积分数为 50%，超声波功率为 400W，在该条件下枣核黄酮粗品的提取率为 12.45%，粗品中黄酮含量为
6.83mg·g －1，能显著提高枣核黄酮的提取效率。
关键词:正交实验法，超声，提取，枣核，总黄酮
Study on ultrasonic extraction of total flavone
from seeds of Chinese dates with orthogonal test
ZHANG Ji－xiang1，OU Lai－ liang2
(1.Faculty of Chemistry and Material Science，Langfang Teachers’College，Langfang 065000，China;
2.Key Laboratory of Bioactive Materials，Ministry of Education，
Institute of Molecular Biology，Nankai University，Tianjin 300071)
Abstract:The optimal condition for ultrasonic extraction of flavone from seeds of Chinese dates was investigated by
orthogonal test.The total flavone content of seeds of Chinese dates was determined by using spectrophotometry
method with rutin as reference substance. In the single factor analysis，the effect of ultrasonic － wave power，
extraction time，extraction temperature，solid － liquid ratio and ethanol(extraction solvent)volume fraction were
measured.The orthogonal test was used to optimize the conditions of extraction.The results showed that the order
of extraction effectiveness was as follows:extraction temperature ＞ solid － liquid ratio ＞ extraction time ＞ ethanol
volume fraction ＞ ultrasonic－wave power.The optimum conditions were extraction temperature 55℃，solid － liquid
ratio1∶ 50，extraction time 40min，ethanol volume fraction 50%，and ultrasonic － wave power 400W. Under the
optimized extraction conditions，the yield of flavone crude product was 12.45%，the content of total flavone was
6.83mg·g － 1.The results indicated that operating efficiency of extracting total flavone from seeds of Chinese dates
was remarkably increased by orthogonal test and ultrasonic wave extraction.
Key words:orthogonal test;ultrasonic－wave;extraction;seeds of Chinese dates;total flavone
中图分类号:TS201.2 文献标识码:A 文 章 编 号:1002－0306(2012)10－0280－04
收稿日期:2011－09－08
作者简介:张吉祥(1973－) ，男，博士，副教授，研究方向:天然产物中
有效成分的提取与分离。
基金项目:河北省教育厅青年基金资助项目(2010156)。
红枣，又名中华大枣、小枣，是鼠李科枣属植物
枣(Zizyphusjujuba Mill)的果实［1］。红枣果肉营养丰
富且含大量生物活性成分如大枣皂甙Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ
(ziziphussaponinⅠ，Ⅱ，Ⅲ)、酸枣仁皂甙 B(jujuboside
B)、光千金藤碱(stepharine)、葡萄糖、果糖、蔗糖、环
磷腺苷(cAMP)、环磷乌苷(cGMP)等，具有独特的营
养和药用价值［2－5］。目前，除对枣肉中有效成分进行
研究外，对以往作为废料丢弃的枣核中有效成分的
研究也成为人们关注的课题［6－9］。研究表明，红枣核
含黄酮类成分具有预防心脑血管疾病、防癌抗癌之
功效［8－9］。目前，天然产物中有效成分的传统提取方
法有醇渗漉法、浸渍法、索氏抽提法和加热回流法，
但存在提取时间长、溶剂用量大、提取率低等问题。
近年来，现代提取技术超声提取法在环境、生化、食
品及天然产物等领域得到了广泛的应用，具有设备
简单、操作时间短、效率高等优点，已广泛用于提取
天然产物中挥发油、苷类多糖、生物碱等有效成
分［10－14］。经查阅，采用超声法对红枣核中黄酮类成分
进行提取的报导甚少［15］。为此，该实验以红枣核为
281
实验材料，采用正交实验法，利用超声提取法对红枣
核中的总黄酮的提取进行研究，旨在获得最佳提取
工艺，为红枣核的综合利用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料与设备
芦丁标准品 中国食品药品检定研究院;红枣
枣核样品 河北沧州金丝小枣枣核;乙醇、氢氧化钠
分析纯，天津市北方天医化学试剂厂;三氯化铝
分析纯，天津市虹迪化工有限公司;亚硝酸钠 分析
纯，天津市化学试剂一厂。
SK8200HP超声波清洗器 上海科导超声有限
公司;UV－2550 型紫外可见分光光度计 日本岛津
公司;FA1604N 电子天平 上海精密科学仪器有限
公司;SHB－Ⅲ循环水式多用真空泵 郑州长城科工
贸有限公司;RE－52A型旋转蒸发器 上海亚荣生化
仪器厂;中草药粉碎机 天津市泰斯特仪器有限公
司;ZK－82B型真空干燥箱 上海实验仪器总厂;微
孔过滤器 天津津腾实验设备有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 标准曲线的绘制［16］ 精密称取芦丁对照品
20.0mg，用 50%的乙醇水溶液溶解并定容至 50mL容
量瓶中。分别取此溶液 0.00、0.20、0.50、1.00、2.00、
3.00mL于 25mL容量瓶中，加 30%的乙醇水溶液至
10mL，加入 5%的 NaNO2 0.30mL 摇匀后静置 10min，
加入 10% AlCl3 0.30mL，摇匀后静置 10min，加入 5%
NaOH 4.00mL，加水至刻度摇匀，静置 15min，配制成
系列标准溶液，在 507nm处测定吸光度，以吸光度对
浓度做标准曲线。芦丁对照品溶液在此浓度范围内
与吸光度成良好线性关系，线性回归方程为 A =
0.01925 + 13.82C，线性相关系数为 r = 0.9999，标准曲
线的线性范围为 0.0032～0.048mg·mL －1。
1.2.2 提取工艺流程 枣核→洗净烘干→粉碎过 200 目
筛→加入溶剂→超声提取→0.45μm 微孔滤膜过滤得澄清透
明液体→减压浓缩回收溶剂→真空干燥→得枣核黄酮提取物
粗品→计算提取率→计算粗品中黄酮含量。
1.2.3 浸提条件的选择 研究料液比、乙醇溶液体
积分数、温度、提取时间和超声波功率对枣核总黄酮
提取的影响，首先做单因素实验考察以上条件对提
取率的影响，然后采用正交实验法优化最佳工艺条
件。用分光光度计测定 507nm 处吸光度值，根据
1.2.1 计算得到枣核中黄酮含量，作为枣核总黄酮提
取指标。
1.2.3.1 料液比的选择 准确称取 5 份粉碎的枣核
样品各 1.0000g置于 250mL锥形瓶中，分别加入体积
分数为 50%乙醇溶液 30、40、50、60、70mL作为溶剂，
设定超声波功率 350W，提取温度 25℃，提取时间
30min，进行超声波提取。浸提液经减压抽滤，取一
定体积溶液并按 1.2.1 步骤测定，在 507nm 处测定吸
光度，计算黄酮提取率。
1.2.3.2 乙醇体积分数的选择 准确称取 5 份粉碎
的枣核样品各 1.0000g置于 250mL锥形瓶中，分别加
入 50.00mL乙醇溶液作为溶剂，控制乙醇体积分数
为 30%、40%、50%、60%、70%，设定超声波功率
350W，提取温度 25℃，提取时间 30min，进行超声提
取。浸提液经减压抽滤，取一定体积溶液并按 1.2.1
步骤测定，在 507nm 处测定吸光度，计算黄酮提
取率。
1.2.3.3 提取时间的选择 准确称取 5 份粉碎的枣
核样品各 1.0000g 置于 250mL 锥形瓶中，加入
50.00mL 50%的乙醇溶液作为溶剂，设定超声波功率
350W，提取温度 25℃，分别控制提取时间 10、20、30、
40、50min进行超声波提取。浸提液经减压抽滤，取
一定体积溶液并按 1.2.1 步骤测定，在 507nm 处测定
吸光度，计算黄酮提取率。
1.2.3.4 超声波功率的选择 准确称取 5 份粉碎的
枣核样品各 1.0000g 置于 250mL 锥形瓶中，加入
50.00mL 50%的乙醇溶液作为溶剂，设定超声波功率
分别为 250、300、350、400、450W，提取温度 25℃，超
声提取 30min，浸提液经减压抽滤，取一定体积溶液
并按 1.2.1 步骤测定，在 507nm 处测定吸光度，计算
黄酮提取率。
1.2.3.5 提取温度的选择 准确称取 5 份粉碎的枣
核样品各 1.0000g 置于 250mL 锥形瓶中，加入
50.00mL 50%的乙醇溶液作为溶剂，设定提取温度分
别为 25、35、45、55、65℃，超声波辐射温度 350W，超
声提取 30min，浸提液经减压抽滤，取一定体积溶液
并按 1.2.1 步骤测定，在 507nm 处测定吸光度，计算
黄酮提取率。
1.2.3.6 最佳工艺条件的选择 为了获得以乙醇溶
液作为溶剂，超声提取枣核总黄酮的最佳工艺条件，
通过研究料液比、乙醇体积分数、提取时间、超声波
功率和提取温度等单因素，确定 4 个水平进行
L16(4
5)实验(表 1) ，以黄酮含量为指标，探究超声提
取枣核总黄酮的最佳工艺条件。
表 1 L16(4
5)正交因子水平表
Table 1 Factors and levels of orthogonal test
水平
因子
A料液比
(g∶mL)
B乙醇
体积分数
(%)
C提取
时间
(min)
D超声
功率
(W)
E提取
温度
(℃)
1 1∶30 30 10 300 25
2 1∶40 40 20 350 35
3 1∶50 50 30 400 45
4 1∶60 60 40 450 55
1.2.4 枣核黄酮粗品提取产率的计算 将浸提液减
压浓缩回收溶剂，将产品真空干燥得枣核黄酮粗品，
粗品的提取产率计算公式为:
ω = Χm ×100%
式中:ω为枣核黄酮粗品提取产率，%;X为枣核
黄酮提取物粗品质量，g;m为枣核质量，g。
1.2.5 枣核黄酮粗品中黄酮含量的计算 准确称取
一定质量的黄酮粗品，溶解并定容至 25mL 容量瓶
中，取一定体积溶液并按 1.2.1 测定吸光度，将吸光度
换算成浓度，计算枣核粗品中黄酮含量。
w =
c × 25
V ×25
M ×1000 × 100%
282
式中:w 为枣核粗品中黄酮纯度 (质量分
数) ，%;c为溶液中黄酮浓度，mg·mL －1;V 为所取
溶液体积，mL;M为枣核粗品质量，g。
2 结果与分析
2.1 提取条件的选择
2.1.1 料液比的选择 实验结果见图 1。由图可知，
随着溶剂量的增加，总黄酮提取率呈现先升高后降
低的趋势。当料液比低于 1∶50 时，提取率随着料液
比的增大而升高，这是因为提取率的高低与黄酮向
溶剂扩散的难易程度有关，料液比小，溶剂量少，导
致两相界面间的浓度差小，不利于黄酮的扩散。但
当料液比高于 1∶50 时，提取率反而降低，不利用工业
生产。因此，选定 1∶30、1∶40、1∶50 和 1∶60 作为正交
实验中料液比的四个水平。
图 1 料液比对枣核黄酮提取率的影响
Fig.1 Effect of solid－liquid ratio on the extraction efficiency
of flavone in seeds of Chinese dates
2.1.2 乙醇体积分数的选择 实验结果见图 2。由
图可知，随着乙醇体积分数的增大，枣核中总黄酮的
提取率先增大后减小。这是因为乙醇对黄酮的溶解
度比水大，乙醇对细胞的破坏作用比水强，在超声波
作用下表现得更加明显。乙醇体积分数在 40% ～
60%时，枣核黄酮提取率较高，考虑到乙醇体积分数
过高会增加生产成本。因此，选定 30%、40%、50%
和 60%作为正交实验中乙醇体积分数的四个水平。
图 2 乙醇体积分数对枣核黄酮提取率的影响
Fig.2 Effect of ethanol volume fraction on the extraction
efficiency of flavone in seeds of Chinese dates
2.1.3 提取时间的选择 实验结果见图 3。由图可
知，随着超声作用时间的增加，枣核总黄酮的提取率
迅速增大，可见提取时间越长，提取越充分。但时间
超过 30min 后，黄酮提取率趋于稳定。因此，选定
10、20、30 和 40min作为正交实验中提取时间的四个
水平。
2.1.4 超声波功率的选择 实验结果如图 4。由图
可知，枣核黄酮的提取率随超声波功率的增加而逐
图 3 提取时间对枣核黄酮提取率的影响
Fig.3 Effect of extraction time on the
extraction efficiency of flavone in seeds of Chinese dates
渐提高，这是因为随着超声波功率的增大，超声波的
空化作用、粉碎作用使细胞膜的结构受到破坏，提高
和改善了组织细胞的通透性;此外，超声波的吸收使
超声波的动能转化为热能，使得植物组织内部温度
升高，有利于有机成分的溶出。但超声波功率大于
400W后，枣核黄酮的提取率随超声波功率的增加有
所降低。因此，选定 300、350、400 和 450W 作为正交
实验中超声波功率的四个水平。
图 4 超声波功率对枣核黄酮提取率的影响
Fig.4 Effect of ultrasonic － wave power on the
extraction efficiency of flavone in seeds of Chinese dates
2.1.5 提取温度的选择 实验结果见图 5。由图 5
可知，随着提取温度的上升，枣核中黄酮的提取率呈
现逐渐增大的趋势，但温度超过 55℃，提取率趋于稳
定。分析原因是:从较低温度升至 60℃，热效率升
高，分子运动加快，利于黄酮的破壁溶出;但随着温
度的继续升高，使部分蛋白凝固从而不利于黄酮溶
出，故提取率趋于稳定。据此，选定 25℃、35℃、45℃
和 55℃作为正交实验中提取温度的四个水平。
图 5 提取温度对枣核中黄酮提取率的影响
Fig.5 Effect of temperature on the extraction efficiency
of flavone in seeds of Chinese dates
2.1.6 正交实验 根据单因素实验结果，选取影
响枣核总黄酮提取因素中有意义的水平做正交实
283
验，对结果进行极差分析，以确定最佳提取工艺条
件。采用 L16(4
5)正交因子水平表(见表 1) ，设计
L16(4
5)正交实验，实验结果见表 2。
由表 2 数据极差分析可知，RE ＞ RA ＞ RC ＞ RB ＞
RD，各因素对枣核中总黄酮的提取率的影响程度依
次为:提取温度 ＞料液比 ＞提取时间 ＞乙醇体积分
数 ＞超声功率，温度对枣核黄酮提取的影响最为显
著，在实验设计的范围内，优化得到超声提取枣核黄
酮的最佳条件为:A3B3C4D3E4，即料液比为 1 ∶50，乙
醇体积分数为 50%，提取时间为 40min，超声波功率
为 400W，提取温度 55℃。
表 2 L16(4
5)正交实验结果
Table 2 Results of orthogonal test
实验号 A B C D E
黄酮含量
(mg·g －1)
1 1 1 1 1 1 3.501
2 1 2 2 2 2 5.021
3 1 3 3 3 3 6.407
4 1 4 4 4 4 7.703
5 2 1 2 3 4 6.913
6 2 2 1 4 3 6.378
7 2 3 4 1 2 6.378
8 2 4 3 2 1 4.946
9 3 1 3 4 2 6.542
10 3 2 4 3 1 6.526
11 3 3 1 2 4 8.680
12 3 4 2 1 3 7.212
13 4 1 4 2 3 7.415
14 4 2 3 1 4 8.484
15 4 3 2 4 1 5.616
16 4 4 1 3 2 6.548
K1 22.632 24.371 25.107 25.575 20.589
K2 24.615 26.409 24.762 26.062 24.489
K3 28.960 27.081 26.379 26.394 27.412
K4 28.063 26.409 28.022 26.239 31.780
k1 5.658 6.093 6.277 6.394 5.147
k2 6.154 6.602 6.191 6.516 6.122
k3 7.240 6.770 6.595 6.598 6.853
k4 7.016 6.602 7.006 6.560 7.945
R 1.582 0.677 0.815 0.204 2.798
2.2 最佳工艺条件的验证
按 A3B3C4D3E4 条件进行三次平行实验，结果见
表 3 所示。
表 3 正交实验优化条件下枣核中黄酮含量
Table 3 Extraction efficiency of flavone in seeds
of Chinese dates under optimal condition with Orthogonal Test
实验号 1 2 3 平均值
黄酮含量
(mg·g －1)
8.717 8.713 8.724 8.718
由表 3 可知，A3B3C4D3E4 条件下枣核黄酮提取
率高于表 2 中的实验结果，故 A3B3C4D3E4 为最优化
实验条件。
2.3 枣核黄酮提取物粗品的制备
取 3 份枣核样品各 10.0000g，采用上述最佳提取
条件进行提取，得黄酮提取液，再按照 1.2.2 提取工艺
流程，将该溶液进行浓缩精制，得到枣核黄酮粗品，
称量计算得平均质量为 1.2451g，计算黄酮粗品提取
产率为 12.45%，该枣核黄酮粗品中黄酮含量为
6.83mg·g －1，约为枣核样品中黄酮含量的 7.8 倍。
3 结论
3.1 本实验采用正交实验法优选枣核黄酮的最佳提
取工艺条件，在最佳实验条件:料液比 1 ∶50，乙醇体
积分数 50%，提取时间 40min，超声波功率 400W，提
取温度 55℃，得到枣核黄酮粗品的提取率为
12.45%，粗品中黄酮含量为 6.83%。
3.2 实验利用超声提取方法，可以极大地缩短提取
时间，且能达到较高的提取效率。因此，超声提取法
是一种较为理想的提取方法，具有省时、高效、节能
的优点。
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