全 文 ： 2012, Vol. 33, No. 04 食品科学 ※工艺技术18
正交试验法优化超声提取枣核总黄酮
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：目的：采用正交试验法，优选枣核中总黄酮的最佳超声提取工艺。方法：以芦丁为对照品，采用分光
光度法进行测定，以提取液中黄酮含量作为考查指标，对影响黄酮提取工艺的因素进行了研究。首先，通过单因
素试验研究了超声波功率、超声提取时间、料液比和提取溶剂乙醇体积分数对提取效果的影响，然后，利用正交
试验法优化最佳提取工艺条件。结果：影响枣核黄酮提取的主要因素是乙醇体积分数与超声波功率，正交试验结
果表明最佳提取工艺参数为：超声波作用功率是 450W、超声波作用时间为 30min、料液比 1:50、乙醇体积分数
50%。在此实验条件下，枣核黄酮粗品的提取率为 7.04%，粗品中黄酮含量为 1.59%。结论：采用正交试验 -超
声提取工艺，能有效提高枣核黄酮的提取效率，具有良好的应用前景。
关键词：正交试验法；超声；提取；枣核；总黄酮
Optimization by Orthogonal Array Design of Ultrasonic Extraction of Total Flavonoids from Chinese Date Seeds
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, China)
Abstract ：Objective: The optimal conditions for ultrasonic extraction of total flavonoids from Chinese date seeds were
investigated by orthogonal array design. Methods: The content of total flavonoids was determined spectrometrically using rutin
as reference substance. The effects of ultrasonic power, extraction time, material/liquid ratio, ethanol concentration on the
content of total flavonoids in extracts were investigated by one-factor-at-a-time method, and the extraction conditions were
optimized by orthogonal array design. Results: Ethanol concentration and ultrasonic power were the key factors that affect the
extraction of total flavonoids. The optimal extraction conditions were obtained as follows: ultrasonic power 450 W, treatment
time 30 min, material/liquid ratio 1:50 and ethanol concentration 50%. Under these conditions, the extraction yield of crude total
flavonoids from Chinese date seeds was 7.04% and the content of total flavonoids in crude extracts 1.59%. Conclusion: The
optimized process remarkably increases the extraction yield of total flavonoids from Chinese date seeds and has a promising
prospect for practical applications.
Key words：orthogonal array design；ultrasonic；extraction；Chinese date seeds；total flavonoids
中图分类号：S511 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2012)04-0018-04
收稿日期：2011-01-13
基金项目：河北省教育厅青年基金项目(2010156)
作者简介：张吉祥( 1 9 7 3 —)，男，副教授，博士，研究方向为天然产物中有效成分的提取与分离。
E-mail：zhangjixiang1973@163.com
红枣，又名中华大枣、枣、胶枣、刺枣，是鼠
李科枣属植物枣(Zizyphus jujuba Mill)的果实[1]。研究证
明，红枣中除含人体所需的多种营养素外，还含有一
些具有生理活性的特殊成分，如红枣多糖、黄酮、三
萜类化合物、腺苷、生物碱和甾醇等[ 2 -5 ]。目前对红枣
果肉中有效成分提取分离、纯化研究较多，但对红枣
加工副产物枣核的再利用研究甚少[6-10]。我国红枣资源
丰富，但枣核作为红枣加工及食用后的下脚料大多被丢
弃或作为燃料，而未能得到合理利用，造成资源的极
大浪费。实际上，红枣枣核也可入药，具有清热、解
毒、敛疮之功效。《本草纲目》中记载：“核，烧、
研，掺胫疮良。”研究表明，红枣枣核含具有生物活
性的黄酮类有效成分，具有预防心脑血管疾病、防癌
抗癌之功效[11-12]。黄酮类化合物的提取方法主要有：有
19※工艺技术 食品科学 2012, Vol. 33, No. 04
机溶剂提取法、碱性稀醇或碱性水提取、超声波提取
法、微波提取法和酶法等[13-16]。超声波具有特殊的生物
效应，选择适当的超声参数可以使植物细胞的细胞壁间
形成较多的小孔，从而可以增强细胞膜的透性和选择
性，在提取植物黄酮类化合物中的应用越来越广泛。目
前尚未发现采用超声法对红枣枣核中黄酮类有效成分进
行提取的报道。本实验以红枣核为试验材料，采用正
交试验法，利用超声波提取法对红枣核中的总黄酮进行
提取研究，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 材料与试剂
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(分析纯)、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。
1.2 仪器与设备
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。
1.3 方法
1.3.1 标准曲线的绘制[17]
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%的乙醇溶液至10mL，加入 5%的NaNO2 0.30mL摇
匀后静置 10min，加入 10%的AlCl3 0.30mL，摇匀后静
置 10min，加入 5% NaOH溶液 4.00mL，加水至刻度摇
匀，静置 15min，配制成系列标准溶液，在波长 507nm
处测定吸光度，以吸光度对质量浓度做标准曲线。芦
丁对照品溶液在此质量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。
1.3.2 提取工艺流程
枣核 → 洗净烘干 → 粉碎 → 加入提取剂 → 超声提取
→ 过滤得澄清透明液体 → 减压浓缩回收提取剂 → 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
1.3.3 浸提条件的选择
研究料液比、乙醇溶液体积分数、超声提取时间
及超声波功率对枣核总黄酮提取的影响，首先做单因素
试验考察以上条件对提取率的影响，然后采用正交试验
法优化最佳工艺条件。用分光光度计测定波长 507nm处
吸光度并计算黄酮含量，作为枣核总黄酮提取指标。
1.3.3.1 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 50%乙醇溶液 30、40、
50、60、70mL作为溶剂，设定超声波功率 350W，提
取时间 30min，进行超声提取。浸提液经减压抽滤，将
滤液定容并按 1.3.1节步骤测定，在 507nm处测定浸提液
吸光度，计算黄酮含量作为提取指标。
1.3.3.2 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 50mL乙醇溶液作为溶剂，控制乙
醇体积分数 30%、40%、50%、60%、70%，设定超
声波功率 350W、提取时间 30min，进行超声提取。浸
提液经减压抽滤，将滤液定容并按 1.3.1节步骤测定，在
波长 507nm处测定浸提液吸光度，计算黄酮含量作为提
取指标。
1.3.3.3 超声提取时间的选择
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 50mL 50%的乙醇溶液作为溶剂，设定
超声波功率 350W，分别控制提取时间 10、20、30、
40、50min 进行超声提取。浸提液经减压抽滤，将滤
液定容并按 1.3.1节步骤测定，在波长 507nm处测定浸提
液吸光度，计算黄酮含量作为提取指标。
1.3.3.4 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 50mL 50%的乙醇溶液作为溶剂，设定
超声波功率分别为 2 5 0、3 0 0、3 5 0、4 0 0、4 5 0 W，
超声提取 30min，浸提液经减压抽滤，将滤液定容并
按 1.3.1节步骤测定，在波长 507nm处测定浸提液吸光
度，计算黄酮含量作为提取指标。
1.3.3.5 最佳工艺条件的选择
在单因素试验的基础上，为了获得以乙醇溶液作为
提取剂，超声提取枣核总黄酮的最佳工艺条件，利用
正交试验法，以料液比、乙醇体积分数、超声波作用
功率及超声提取时间作为 4个考察因素，选取 3个水平
进行试验。采用 L9(34)正交表进行正交试验设计，来确
定超声提取的最佳工艺条件。
1.4 提取率计算
将浸提液减压浓缩回收溶剂，将产品真空干燥得枣
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核黄酮粗品，计算粗品的提取率：
　　
X
ω/%=——× 100
　　 m
式中：ω为枣核黄酮粗品提取率/%；X为枣核黄酮
提取物粗品质量 / g；m 为枣核质量/ g。
1.5 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，准确稀释一定倍数后，测定吸光度，
将吸光度换算成质量浓度，计算枣核粗品中黄酮含量。
　　
C× 25× Y
w/%=——————
　　 M× 1000
式中：w 为枣核粗品中黄酮纯度/%(质量分数)；c
为稀释后溶液质量浓度 /(mg/mL)；Y为稀释倍数(此处为
5 )；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
由图 1 可知，随着料液比比值的变小，首先，枣
核中黄酮提取率随之逐渐增大，当料液比为 1:50时达到
枣核黄酮提取的最大值，再增大提取剂用量，提取率
又逐渐降低。随着溶剂用量的增加，降低了提取物中
有效成分的浓度，不利用工业生产。因此，选定料液
比为 1:40、1:50、1:60作为正交试验的三个水平。
2.1.2 乙醇体积分数的选择
由图 2可知，乙醇体积分数为 40%～60%时，枣
核黄酮提取率较高，体积分数为 50% 时达到最高，大
于 60% 后，枣核中黄酮提取率明显下降。由此可以看
出，乙醇体积分数不宜过高和过低，过高和过低均造
成提取效率降低，且过高会增加生产成本。因此选定
40%、50%、60% 作为正交试验的三个水平。
2.1.3 超声提取时间的选择
由图 3 可知，随着提取时间的增加，枣核中黄酮
提取率随之升高。可见反应时间越长，提取越充分，
但当提取时间超过 40min时，提取率趋于稳定，增长较
小。考虑到实际生产的效益，因此选定提取时间 2 0、
30、40min作为正交试验的三个水平。
2.1.4 超声波功率的选择
图 1 料液比对枣核中黄酮提取率的影响
Fig.1 Effect of solid-to-liquid ratio on the extraction efficiency of total
flavonoids from Chinese date seeds
0.11
0.10
0.09
0.08
0.07
0.06
0.05
0.04
黄
酮
含
量
/%
料液比(g/mL)
1:30 1:40 1:50 1:60 1:70
图 2 乙醇体积分数对枣核中黄酮提取率的影响
Fig.2 Effect of ethanol concentration on the extraction efficiency of
total flavonoids from Chinese date seeds
0.10
0.09
0.08
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
黄
酮
含
量
/%
乙醇体积分数 /%
30 40 50 60 70
图 3 提取时间对枣核中黄酮提取率的影响
Fig.3 Effect of extraction time on the extraction efficiency of total
flavonoids from Chinese date seeds
0.10
0.09
0.08
0.07
0.06
0.05
黄
酮
含
量
/%
提取时间/min
10 20 30 40 50
图 4 超声波功率对枣核中黄酮提取率的影响
Fig.4 Effect of ultrasonic power on the extraction efficiency of total
flavonoids from Chinese date seeds
0.11
0.10
0.09
0.08
0.07
0.06
黄
酮
含
量
/%
提取功率 /W
250 300 350 400 450
由图 4可知，超声功率在 350～450W之间提取率较
高，400W 时达到最大值。由于提取包括扩散、渗透、
溶解等过程，提取功率愈大，提取愈完全。但当扩散
达到平衡时，即使再增大超声功率，提取率也不再增
大，甚至有所下降；此外，提取功率过大甚至可能将
有效成分破坏。因此选定 350、400、450W 作为正交
试验的三个水平。
21※工艺技术 食品科学 2012, Vol. 33, No. 04
2.1.5 正交试验
根据单因素试验的结果，选取影响枣核总黄酮提取
效果各因素中有意义的水平做正交试验，对结果进行极
差分析，以确定最佳的提取条件。采用 L 9(3 4)正交表，
以料液比(A)、乙醇体积分数(B)、超声提取时间(C)、超
声波功率(D)作为 4个考察因素，选取 3个水平进行试验。
水平
因素
A 料液比(g/mL) B 乙醇体积分数/% C 超声提取时间/min D 超声波功率/W
1 1:40 40 20 350
2 1:50 50 30 400
3 1:60 60 40 450
表 1 超声提取枣核总黄酮工艺 L9(34)正交试验因素水平表
Table 1 Factors and levels for L9(34) orthogonal array design
试验号 A B C D 黄酮含量/%
1 1 1 1 1 0.070
2 1 2 2 2 0.085
3 1 3 3 3 0.075
4 2 1 2 3 0.080
5 2 2 3 1 0.090
6 2 3 1 2 0.065
7 3 1 3 2 0.065
8 3 2 1 3 0.085
9 3 3 2 1 0.075
k1 0.230 0.215 0.220 0.235
k2 0.235 0.260 0.240 0.0215
k3 0.225 0.215 0.230 0.0240
K1 0.0765 0.0715 0.0735 0.0785
K2 0.0785 0.0865 0.0800 0.0715
K3 0.0750 0.0715 0.0765 0.0800
R 0.0035 0.0150 0.0065 0.0085
表 2 超声提取枣核总黄酮工艺 L9(34)正交试验设计及结果
Table 2 L9(34) orthogonal array design and results
按表 1的正交因素水平设计 L9(34)正交试验，结果
见表 2 。
由表 2的极差分析结果可以看出，RB＞ RD＞ RC＞
RA，4个因素对枣核中黄酮提取率的影响大小依次为：
乙醇体积分数(B)＞超声波功率(D)＞超声提取时间(C)＞
料液比(A )。四因素中，乙醇体积分数和超声波功率的
影响较为显著，其中，乙醇体积分数的提取作用最为
显著。在试验设计范围内，优化得到超声提取枣核黄
酮的最佳条件为 A 2B 2C 2D 3，即料液比 1:50、乙醇体积
分数 50%、提取时间 30min、超声功率 450W。
2.2 验证实验
按 A2B2C2D3条件进行 3次平行实验，枣核黄酮含量
平均值为 0 . 1 1 %，高于表 2 中每一项试验结果，故
A2B2C 2D3为最佳提取工艺条件。
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 1.3.2节提取工艺
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 0.7039g，计算得到黄酮粗品提取
率为 7.04%，该枣核黄酮粗品中黄酮含量为 1.59%，为
枣核样品中黄酮含量的 14.5倍。
2.4 超声提取的作用
在最佳提取条件下，其他条件不变，不使用超声
提取，仅采用浸泡的方法，需 4h才能达到大致相同的
提取效果。
3 结 论
3.1 本实验采用正交试验法优选得出枣核黄酮的最佳提
取工艺条件：料液比 1:50、乙醇体积分数 50%、提取
时间 30min、超声波功率 450W，得到枣核黄酮粗品的
提取率为 7.04%，粗品中黄酮含量为 1.59%。
3.2 利用超声波提取方法，可以极大地缩短提取时
间，且能达到较高的提取效率。因此，超声波提取法
是一种较为理想的提取方法，具有省时、高效、节能
的优点。
3.3 因枣核中所含黄酮含量较少，实验所得枣核黄酮
粗品中黄酮含量较低，如何采用其他方法，如大孔树
脂吸附分离法将其分离、纯化，提高产品纯度，仍有
待进一步研究。
参 考 文 献 ：
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