全 文 ：第４５卷第３期 华中师范大学学报（自然科学版） Ｖｏｌ．４５ Ｎｏ．３
２０１１年９月 ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＨＵＡＺＨＯＮＧ　ＮＯＲＭＡＬ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（Ｎａｔ．Ｓｃｉ．） Ｓｅｐｔ．２０１１
收稿日期：２０１１－０２－２５．
基金项目：四川省教育厅青年基金资助项目（０９ＺＢ０３６）；四川省高等学校“果类废弃物资源化”重点实验室经费资助．
＊通讯联系人．Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｂｉ０５＠１２６．ｃｏｍ；ａｆｅｎｇ５２３＠１２６．ｃｏｍ．
文章编号：１０００－１１９０（２０１１）０３－０４２６－０４
超声波提取柠檬皮渣总黄酮研究
李建凤１，２，廖立敏１，王　碧１，２＊
（１．内江师范学院 化学化工学院，四川 内江６４１１１２；
２．四川省高等学校“果类废弃物资源化”重点实验室，四川 内江６４１１１２）
摘　要：以自然风干的柠檬皮渣为原料，通过正交设计实验分析得出柠檬皮渣总黄酮超声波提取
的最佳工艺条件，即乙醇浓度为８０％、提取温度为４５℃、液料比为２０、提取时间为３０ｍｉｎ．在此条
件下进行３次平行实验，结果表明柠檬皮渣总黄酮的提取率高，而且实验的重现性好，此时平均提
取率为１．８１６７％．
关键词：柠檬皮；总黄酮；正交设计；超声波提取
中图分类号：Ｒ２８４；Ｑ９４６ 文献标识码：Ａ
　　四川是我国水果的主要产地之一，有１　０００多
个水果品种，盛产柠檬．内江地区是四川柠檬、柑橘
和塔罗科血橙的主要生产基地，其中柠檬产量占国
内总产量的９０％左右．四川安岳县，早在２０世纪
２０～３０年代就开始种植柠檬，被誉为“中国柠檬之
乡”，内江现有柠檬种植面积１３万亩，安岳现有柠
檬种植面积２３万亩，总产值近１８亿元．内江及安
岳的一些柠檬、橙汁厂，将大量榨汁后的柠檬、橙皮
渣等直接抛弃到环境中而没有将其有效利用，这不
仅浪费了资源，而且还给环境带来了负面影响．柠
檬、橙皮渣含有黄酮类化合物，黄酮类化合物具有
多种生理功效，如抗炎、抗动脉硬化、抗癌、抗氧化
等［１－４］．从柠檬、橙皮渣中提取黄酮类化合物加入到
食品或化妆品中，一方面可以使废渣中的有用成分
得到合理利用，实现其应有的经济价值，另一方面
也可以缓解其给当地环境带来的压力．目前有关从
天然产物中提取黄酮类化合物的方法主要有有机
溶剂提取法、微波萃取法、酶辅助提取法、ＣＯ２ 超
临界流体萃取法等．普通的有机溶剂提取法［５］通常
比较耗时，有时还须使用有毒有害溶剂，污染产品．
微波萃取法［６］通常可以加速提取过程，但提取过程
往往温度较高，可能对有效成分造成破坏；另外，微
波的泄漏也会对操作者带来危害．酶辅助提取法［７］
可以加速提取过程，提高提取效率，但提取过程各
种条件控制不当容易导致酶的失活．ＣＯ２ 超临界
流体萃取法［８］可以提高提取效率，但提取压力较
高，需要特殊装置，并且有些提取过程也并不省时．
超声波提取法常常由于设备容易得到、操作简单、
提取过程温和、省时、提取效率高而得到广泛应用．
本文以乙醇为溶剂提取柠檬皮渣中的总黄酮，并通
过正交试验，考察了乙醇浓度、提取温度、液料比、
提取时间对总黄酮得率的影响，确定了超声波提取
法乙醇提取柠檬皮渣中总黄酮的最佳工艺．
１ 实验材料
仪器：ＫＱ－４００ＫＤＢ型高功率数控超声波清洗
器（功率：４００Ｗ；工作频率：４０ＫＨｚ）（昆山市超声
仪器有限公司）；Ｔ６新世纪型紫外可见分光光度计
（北京普析通用仪器有限责任公司）；ＢＴ２２４Ｓ电子
分析天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司）．
试剂：芦丁（国药集团化学试剂有限公司，含量
大于９５％）；亚硝酸钠、硝酸铝、氢氧化钠、三氯化
铝、三氯化铁及乙醇均为分析纯（Ａ．Ｒ．）；柠檬（购
自四川安岳）．
２ 实验方法
２．１ 黄酮类化合物鉴定
盐酸－镁粉反应：在少许样品液中加入少量镁
粉，再滴加１～２滴浓盐酸，在沸水溶液中加热２～
３ｍｉｎ，观察结果［９］．铝盐反应：在少许样品液中滴
　第３期 李建凤等：超声波提取柠檬皮渣总黄酮研究 ４２７　
加１％ＡｌＣｌ３ 溶液２～３滴，观察结果［１０］．浓硫酸反
应：在少许样品液中加入少量浓硫酸观察结果［１１］．
醋酸镁反应：在少许样品液中逐滴加入１％醋酸镁
溶液，观察结果［１２］．
２．２ 黄酮类化合物提取与测定
标准溶液的配制：准 确 称 取 芦 丁 对 照 品
１２．５０ｍｇ于５０ｍＬ容量瓶中，加入７５％乙醇溶
解，定 容 摇 匀 得 芦 丁 标 准 液，浓 度 为 ０．２５００
ｍｇ／ｍＬ．
测定波长选择：精密量取芦丁对照液１．００ｍＬ
于比色管中，加５％ＮａＮＯ２ 溶液０．４ｍＬ，摇匀，放
置５ｍｉｎ，加１０％Ａｌ（ＮＯ３）３ 溶液０．４ｍＬ，摇匀，放
置５ｍｉｎ，加４．３％ＮａＯＨ溶液４ｍＬ，再用７５％乙
醇稀释至１０ｍＬ，摇匀，放置１５ｍｉｎ，在波长３００～
６００ｎｍ之间扫描，发现在５１０ｎｍ处出现吸收峰，
因此测定波长确定为５１０ｎｍ．
标准曲线的绘制：精确量取芦丁对照品溶液
０、０．５０、１．００、１．５０、２．００分别于１０ｍＬ比色管，
７５％乙醇定容，在５１０ｎｍ处测吸光度，以吸光度
为纵坐标，浓度为横坐标，得到标准曲线（图１）的
回归方程为：Ａ＝１２．２０００Ｃ－０．００２７，Ｒ２＝０．９９９３．
图１　芦丁标准曲线
Ｆｉｇ．１　Ｔｈｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｃｕｒｖｅ　ｏｆ　ｒｕｔｉｎ
总黄酮的提取与测定：柠檬皮洗净后自然干
燥，粉碎，过６０目筛，称取３．０００ｇ于一圆底烧瓶
中，按设定的液固比加入一定浓度的乙醇，在一定
的温度下超声波处理一段时间后过滤，定容至
１００ｍＬ，吸取１ｍＬ显色后定容至１０ｍＬ，测定吸
光度值．根据标准曲线回归方程，得到提取液浓度，
总黄酮提取率按下式计算：Ｅｔ％＝（Ｃ×Ｖ×ｎ）／Ｗ，
式中Ｅｔ％为提取率；Ｃ为测得的提取液浓度；Ｖ 为
提取液体积；ｎ为稀释倍数；Ｗ 为原料的质量．
３ 结果与讨论
３．１ 黄酮类化合物的鉴定
黄酮类化合物鉴定实验结果见表１，各现象说
明提取液中有黄酮类化合物的存在．
表１　黄酮类化合物鉴定结果
Ｔａｂ．１　Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｆｌａｖｏｎｏｉｄ
试剂 盐酸－镁粉 １％ＡｌＣｌ３ 浓硫酸 １％醋酸镁
现象 浅红色 黄色 黄色 黄色
３．２ 黄酮类化合物提取与测定
总黄酮的提取率与超声波发生器的功率是有
关的，由于所使用的超声波发生器的功率无法调
节，其功率是固定的（４００Ｗ），所以本研究以乙醇
浓度、提取温度、液料比和提取时间作为考察因素，
每个因素选取四个水平，使用Ｌ１６（４５）正交表来安
排实验，各组实验条件下进行３次平行实验，３次
实验的平均提取率列于表２，极差分析结果见表３．
表２　Ｌ１６（４５）正交实验设计及结果
Ｔａｂ．２　Ｌ１６（４５）ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｒｅｓｕｌｔｓ
序号
Ａ乙醇
浓度／％
Ｂ温度
Ｃ液料
比／倍
Ｄ提取
时间／ｍｉｎ
提取率／％
１　 １（６０） １（３０） １（１０） １（２０） １．１４５６
２　 １　 ２（４５） ２（１５） ２（３０） １．８０９６
３　 １　 ３（６０） ３（２０） ３（４０） １．６５１１
４　 １　 ４（７５） ４（２５） ４（５０） １．６７６８
５　 ２（７０） １　 ２　 ３　 １．３８３３
６　 ２　 ２　 １　 ４　 １．５０６３
７　 ２　 ３　 ４　 １　 １．６２９２
８　 ２　 ４　 ３　 ２　 １．６７１３
９　 ３（８０） １　 ３　 ４　 １．６１５６
１０　 ３　 ２　 ４　 ３　 １．７０８５
１１　 ３　 ３　 １　 ２　 １．４８９９
１２　 ３　 ４　 ２　 １　 １．５８１０
１３　 ４（９０） １　 ４　 ２　 １．３２３２
１４　 ４　 ２　 ３　 １　 １．３２６０
１５　 ４　 ３　 ２　 ４　 １．３９９７
１６　 ４　 ４　 １　 ３　 １．３３８０
表３　极差分析结果
Ｔａｂ．３　Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｒａｎｇｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ
分析项目
Ａ乙醇
浓度／％
Ｂ温度
Ｃ液料
比／倍
Ｄ提取
时间／ｍｉｎ
Ｋ１ ６．２８３１　 ５．４６７７　 ５．４６５０　 ５．６８１８
Ｋ２ ６．１９０１　 ６．３５０４　 ６．０９９９　 ６．２９４０
Ｋ３ ６．３９５０　 ６．１６９９　 ６．３３７７　 ６．０８０９
Ｋ４ ５．３８６９　 ６．２６７１　 ６．３５２５　 ６．１９８４
ｋ１ １．５７０８　 １．３６６９　 １．３６６３　 １．４２０５
ｋ２ １．５４７５　 １．５８７６　 １．５２５０　 １．５７３５
ｋ３ １．５９８８　 １．５４２５　 １．５８４４　 １．５２０２
ｋ４ １．３４６７　 １．５６６８　 １．５８８１　 １．５４９６
Ｒ　 ０．２５２１　 ０．２２０７　 ０．２２１８　 ０．１５３０
４２８　 华中师范大学学报（自然科学版） 　　第４５卷
由表３可以看出柠檬皮渣总黄酮的实际提取率是
受到乙醇浓度、提取温度、液料比和提取时间这４个因
素交叉影响的．乙醇浓度及液料比对柠檬皮渣总黄酮的
提取率有显著影响，其次是提取温度和提取时间．
１）乙醇浓度与总黄酮提取率的关系如图２所示．
由图２可知，当乙醇浓度为８０％时总黄酮提取率最
大，此后，随着乙醇浓度的增加，总黄酮提取率显著减
小．其主要原因，可能是乙醇浓度过低不利于黄酮类
化合物的浸出，而随着乙醇质量分数的升高，一些脂
溶性物质的溶出量增加，影响了总黄酮的浸出．因此
综合考虑这些因素，确定最佳乙醇浓度为８０％．
２）提取温度与总黄酮提取率的关系如图３所
示．由图３可以看出，柠檬皮渣总黄酮提取率在３０
～４５℃时随着温度的升高而上升，这可能是由于温
度升高，分子运动加快，黄酮更容易从细胞中转移
到溶液中．总黄酮提取率在４５℃时达到最大，４５℃
后总黄酮提取率下降，这可能是温度太高引起乙醇
挥发，导致提取率下降．另外，温度过高时，一些黄
酮类物质会被氧化破坏，综合考虑这些因素选取最
佳提取温度为４５℃．
图２　乙醇浓度对总黄酮提取率的影响
Ｆｉｇ．２　Ｅｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｅｔｈａｎｏｌ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ
图３　提取温度对提取率的影响
Ｆｉｇ．３　Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｎ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ
图４　液料比对总黄酮提取率的影响
Ｆｉｇ．４　Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｔｏ　ｓｏｌｉｄ　ｏｎ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ
图５　提取时间对总黄酮提取率的影响
Ｆｉｇ．５　Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｔｉｍｅ　ｏｎ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ
　　３）液料比与总黄酮提取率的关系如图４所示．
由图４可以看出，随着液料比的增加，总黄酮提取
率随之增加，这是因为随着溶剂倍数的增大，溶剂
和柠檬皮渣粉末之间的接触面积增大，从而有利于
黄酮类化合物的浸出．液料比达到２０时，总黄酮提
取率已接近最大值，且过高的液料比造成资源浪
费，所以选择最佳液料比为２０．
４）提取时间与总黄酮提取率的关系如图５所
示．由图５可以看出，柠檬皮渣总黄酮提取率在２０
～３０ ｍｉｎ 时随着提取时间的延长而上升，在
３０ｍｉｎ时达到最大，继续延长提取时间总黄酮提取
率反而下降．这是因为在提取初期，柠檬皮渣总黄
酮不断浸出，随着提取时间的延长，总黄酮的浸出
量达到最大．考虑到节约能耗和提高设备的利用
率，选取最佳提取时间为３０ｍｉｎ．
最优条件的确定．通过实验数据的分析，可以
得出超声波法乙醇提取柠檬皮渣总黄酮的最佳工
艺条件为Ａ３Ｂ２Ｃ３Ｄ２，即乙醇浓度为８０％、提取温
度为４５℃、液料比为２０、提 取时间为３０ｍｉｎ．为进
　第３期 李建凤等：超声波提取柠檬皮渣总黄酮研究 ４２９　
一步验证正交实验结果的可靠性与重现性，按所得
到最佳工艺条件进行３次平行实验，柠檬皮渣总黄
酮提取率分别为１．８１５６％、１．８１７５％和１．８１６９％，
平均为１．８１６７％．
４ 结论
本文通过正交设计试验得出柠檬皮渣总黄酮
超声波法乙醇提取的最佳工艺条件，进而通过实验
在最佳工艺条件下对柠檬皮渣总黄酮进行提取，不
但提取率更高，而且实验的重现性好，说明正交实
验得出的结论是正确的．该研究结果对于天然产物
中有效成分的提取研究具有一定的参考价值．
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Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｏｔａｌ　ｆｌａｖｏｎｏｉｄｓ　ｏｆ　ｌｅｍｏｎ　ｐｅｅｌ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ
ＬＩ　Ｊｉａｎｆｅｎｇ１，２，ＬＩＡＯ　Ｌｉｍｉｎ１，ＷＡＮＧ　Ｂｉ　１，２
（１．Ｃｏｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎｅｉｊｉａｎｇ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎｅｉｊｉａｎｇ，Ｓｉｃｈｕａｎ　６４１１１２；
２．Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｆｒｕｉｔ　Ｗａｓｔｅ　Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅ　Ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ，Ｎｅｉｊｉａｎｇ，Ｓｉｃｈｕａｎ　６４１１１２）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ｂｅｓｔ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ　ｗｅｒｅ　ｏｂｔａｉｎｅｄ
ｔｈｒｏｕｇｈ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．Ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｅｔｈａｎｏｌ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｗａｓ　８０％，
ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｗａｓ　４５℃，ｔｈｅ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｔｏ　ｓｏｌｉｄ　ｗａｓ　２０ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ
ｔｉｍｅ　ｗａｓ　３０ｍｉｎ，ｔｈｅ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｒａｔｅ　ｒｅａｃｈｅｄ　ｔｈｅ　ｍａｘｉｍｕｍ．Ｕｎｄｅｒ　ｔｈｉｓ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ　３
ｐａｒａｌｅｌｅｄ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｗｅｒｅ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｕｔ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｒａｔｅｓ　ｏｆ
ｔｏｔａｌ　ｆｌａｖｏｎｏｉｄｓ　ｏｆ　ｌｅｍｏｎ　ｐｅｅｌ　ｗｅｒｅ　ｈｉｇｈ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｗｉｔｈ　ｇｏｏｄ　ｒｅｐｒｏｄｕｃｉｂｉｌｉｔｙ；
ｔｈｅ　ａｖｅｒａｇｅ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｒａｔｅ　ｗａｓ　１．８１６７％．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｍａｙ　ｈａｖｅ　ａ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｖａｌｕｅ
ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｃｔｉｖｅ　ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔ　ｏｆ　ｎａｔｕｒａｌ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｌｅｍｏｎ　ｐｅｅｌ；ｔｏｔａｌ　ｆｌａｖｏｎｏｉｄｓ；ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　ｄｅｓｉｇｎ；ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ