全 文 ： 2011, Vol. 32, No. 22 食品科学 ※工艺技术42
芡实叶黄酮超声提取工艺优化
张 然 1,2，贺 芳 1，崔竹梅 1,2，齐 斌 1,2,*
(1.常熟理工学院生物与食品工程学院，江苏 常熟 215500；
2.苏州市食品生物技术重点实验室，江苏 常熟 215500)
摘 要：通过 Plackett-burman设计法研究料液比、超声功率、乙醇体积分数、提取温度和时间 5个因素对芡实叶
黄酮提取效果的影响，选择影响效果较显著的 4 个因素——料液比、超声功率、乙醇体积分数、提取时间通过正
交试验优化得出超声提取芡实叶黄酮最佳工艺条件为料液比 1:25(g/mL)、超声功率 175W、乙醇体积分数 85%、提
取时间 40min，在此条件下芡实叶黄酮提取量为 90.28mg/g。
关键词：芡实叶；黄酮；超声波提取
Optimization of Ultrasonic Extraction of Flavonoids from Euryale ferox Leaves
ZHANG Ran1,2，HE Fang1，CUI Zhu-mei1,2，QI Bin1,2,*
(1. College of Biology and Food Engineering, Changshu Institute of Technology, Changshu 215500, China；
2. Suzhou Key Laboratory of Food and Biotechnology, Changshu 215500, China)
Abstract ：In order to maximize extraction efficiency of flavonoids from Euryale ferox leaves, Plackett-Burman design was used
to screen 4 main variables (ratio of material to liquid, ultrasonic power, ethanol concentration and extraction time) that influence
extraction efficiency out of 5 process parameters (ratio of material to liquid, ultrasonic power, ethanol concentration, tempera-
ture and extraction time) and the selected variables were then optimized using orthogonal array design. The optimum conditions
for flavonoid extraction from Euryale ferox leaves were determined as follows: 1:25 ratio of material to liquid (g/mL), 175 W
ultrasonic power, 85% ethanol as extraction solvent, and 40 min extraction time. Under such conditions, the extraction efficiency
of flavonoids was 90.28 mg/g.
Key words：Euryale ferox leaves；flavonoids；ultrasonic extraction
中图分类号：TQ244.2 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2011)22-0042-04
收稿日期：2011-06-22
基金项目：苏州市科学技术局科技项目(SN201035；SYND201001)
作者简介：张然(1973—)，女，讲师，硕士，研究方向为食品营养及功效成分。E-mail：rany@cslg.edu.cn
*通信作者：齐斌(1965—)，男，教授，博士，研究方向为粮食油脂与植物蛋白工程。E-mail：qib in65@126.com
芡实(Euryale ferox Salisb)为睡莲科水生草本植物芡
实属的唯一一种，在我国中南、西南、华东、东北
等地均有出产[ 1 -2 ]，芡实种仁常作滋补品，含丰富的碳
水化合物、蛋白质等营养成分 [ 3 ]，具扶正培本、补脾
止泄、固肾涩精等功效，在芡实剥取后留下大量的加工副
产品，包括芡实茎、叶、果皮，含有丰富的黄酮类物质，
研究表明黄酮类化合物具有抗氧化、抗过敏、抗菌消炎、
降血糖、抗病毒、抗肿瘤和护胃保肝等功效[4-6]。本实验
以芡实叶为原材料，利用正交试验优化芡实叶中黄酮类化
合物提取的最佳工艺，为芡实产品产业化提供一定参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
芡实茎、叶和果皮、荷叶鲜品均于 2010年 10月上
旬采集于苏州市同里镇芡实生产基地。
芦丁标准品(纯度≥ 98%) 国药集团化学试剂有限
公司；其他试剂均为分析纯；实验用水为蒸馏水。
1.2 仪器与设备
TG16-WS台式高速离心机 长沙湘仪离心机仪器有
限公司；电热恒温干燥箱 上海博泰实验设备有限公
司；KQ-250GTDV型高频恒温数控超声波清洗器 昆山
市超声仪器有限公司；721可见分光光度计 上海菁华
科技仪器有限公司。
1.3 方法
1.3.1 黄酮的提取
1.3.1.1 原料预处理
43※工艺技术 食品科学 2011, Vol. 32, No. 22
将芡实的叶、茎、果皮及荷叶用 0.1%氯化钠 -磷
酸溶液浸泡 3min后，自来水冲淋 20～30min，切片，
烘干至质量恒定，研磨粉碎，6 0 目过筛备用。
1.3.1.2 传统方法提取
准确称取待提取物粉末，放入三角瓶，按料液比
1:20(g/mL)加入 85%乙醇溶液，40℃水浴条件下提取
3 0 m i n，取出三角瓶，离心后过滤，收集滤液。
1.3.1.3 超声波提取
准确称取芡实叶粉末，放入三角瓶，按一定的料
液比加入一定体积分数乙醇，选择一定温度在一定的超
声波功率下空化一定时间，取出三角瓶，离心后过滤，
收集滤液。
1.3.2 总黄酮的测定
精密称取芦丁标准样品 10.00mg，用 95%乙醇溶液
定容至 100mL，摇匀，即得 0.10mg/mL芦丁标准溶液。
精密吸取芦丁标准液 0 .0、0 .5、1 .0、2. 0、3 .0、
4.0、4.5mL，分别置于盛有 30%乙醇溶液的 10mL试管
中，用 30%乙醇溶液补充至 5mL再各加入 5% NaNO2溶
液 0.3mL，然后分别加入 0.3mL 10% Al(NO3)3溶液，再
分别加入 4% NaOH溶液 2mL，最后用 30%乙醇溶液
稀释至刻度，放置 15～20min后在该物质的最大吸收
峰λ＝ 510nm处测吸光度，绘制标准曲线，芦丁溶液
在 0.005～0.045mg/mL范围内有很好的线性关系(R2＝
0.9992)，吸光度(A)与芦丁质量浓度(C )之间的回归方
程为：A＝ 6.6346C－ 0.0184。
C×V×200
黄酮提取量 /(mg/g)＝——————
m
式中：C为样品黄酮质量浓度 /(mg/mL)；A为样品
吸光度；V 为滤液体积 / mL；m 为样品质量 / g。
1.3.3 芡实叶中黄酮提取工艺单因素及正交试验
选择料液比、乙醇体积分数、超声功率、提取温
度、提取时间进行单因素试验。在单因素试验基础上
运用Minitab软件通过 Plackett-burman设计方法选择 4个
影响较显著的因素，通过正交试验确定芡实叶中黄酮提
取最佳工艺。
2 结果与分析
2.1 传统提取方法下芡实叶、茎、果皮及荷叶黄酮提
取量比较
采用传统方法提取黄酮，黄酮提取量为荷叶
(118.11mg/g)＞芡实叶(57.36mg/g)＞芡实果皮(23.33mg/g)＞
芡实茎(12.22mg/g)，选择芡实叶为样品，进一步开展
实验。
2.2 单因素对芡实叶黄酮提取量的影响
2.2.1 超声波功率对芡实叶黄酮提取量的影响
准确称取 0.5g左右的芡实叶样品在料液比 1:20、乙
醇体积分数 80%、温度 40℃条件下提取 60min，检测超
声功率分别为 125、150、175、200、225、250W 时
芡实叶的黄酮提取量。
由图 1 可知，随超声功率的增大，芡实叶黄酮提
取量先减后增，至 200W时黄酮提取量最高，而后又出
现下降的趋势。这可能是由于超声波对植物细胞的破碎
作用加速有效成分的溶解，但随着超声波功率不断增
大，对细胞的破碎作用也相应增强，溶解杂质增加，
有效成分溶解量减少，且超声波功率越大，产生的热
量越多，会破坏某些黄酮类化合物[7]，可能由此导致超
声功率大于 200W时随超声功率的增长提取量反而下降。
2.2.2 提取时间对芡实叶黄酮提取量的影响
准确称取 0.5g左右的芡实叶，在料液比 1:20、乙
醇体积分数 80%、超声功率 250W、提取温度 40℃条件
下，测定提取时间分别为 10、20、30、40、50、60min
时的芡实叶黄酮提取量。
由图 2 可知，随提取时间延长，芡实叶黄酮提取
量随之先升高后下降，在 30min时，黄酮提取量达到最
图 1 超声功率对芡实叶黄酮提取量的影响
Fig.1 Effect of ultrasonic power on extraction yield of flavonoids from
Euryale ferox leaves
80
75
70
65
60
55
黄
酮
提
取
量
/(
m
g/
g)
超声功率 /W
125 150 175 200 225 250
77.5
77.0
76.5
76.0
75.5
75.0
74.5
74.0
73.5
黄
酮
提
取
量
/(
m
g/
g)
提取时间 /min
10 20 30 40 50 60
图 2 提取时间对芡实叶黄酮提取量的影响
Fig.2 Effect of extraction time on extraction yield of flavonoids from
Euryale ferox leaves
2011, Vol. 32, No. 22 食品科学 ※工艺技术44
大。其原因可能是芡实叶中黄酮的溶出需要一段时间，
但当溶解度达到饱和时，有效成分不再被溶出，且提
取时间过长，总黄酮可能会发生分解，另外有部分乙
醇溶剂已经挥发，使黄酮溶出大量减少[8]，从而影响提
取效果。在 50min后提取量虽略有增加，但考虑提取成
本因素，不推荐延长提取时间。
2.2.3 乙醇体积分数对芡实叶黄酮提取量的影响
准确称取 0.5g左右的芡实叶样品在料液比 1:20、温
度 40℃、超声波功率 250W条件下提取 60min，分别测
定采用 70%、75%、80%、85%、90%、95%乙醇体
积分数时的芡实叶黄酮提取量。
由图 3可知，随着乙醇体积分数的增大芡实叶黄酮
提取量先升高后下降，在 85% 时黄酮提取量最高，超
过 85% 时，提取量下降，这可能是因为随着乙醇体积
分数增大到一定条件时，部分水溶性黄酮类化合物溶出
量降低，且乙醇体积分数过高，会导致芡实叶中的脂
溶性成分被同时提取出来，导致黄酮测定值偏低，显
示出黄酮提取量下降[9 ]。
2.2.4 料液比对芡实叶黄酮提取量的影响
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
黄
酮
提
取
量
/(
m
g/
g)
料液比(g/mL)
1:10 1:15 1:20 1:25 1:30 1:35
图 4 料液比对芡实叶黄酮提取量的影响
Fig.4 Effect of ratio of material to liquid on extraction yield of
flavonoids from Euryale ferox leaves
准确称取 0.5g芡实叶在乙醇体积分数 80%、温度
40℃、超声波功率 250W条件下提取 60min，分别测定
料液比为 1:10、1:15、1:20、1:25、1:30、1:35时的芡
实叶黄酮提取量。
由图 4 可知，随着料液比的减小，黄酮提取量随
之先升高后下降，在料液比为 1:20时黄酮提取量最高，
可能是由于料液比过低，杂质过多溶出阻碍了黄酮类物
质的溶出[ 10 ]。
2.2.5 提取温度对芡实叶黄酮提取量的影响
准确称取 0.5g芡实叶，在料液比 1:20、乙醇体积
分数 80%、超声功率 250W条件下提取 60min，分别测
定提取温度分别为 30、35、40、45、50、55℃时的
芡实叶黄酮提取量。
由图 5 可知，随提取温度的升高，黄酮提取量在
35～40℃达到最大，在 40℃之后提取量明显下降，可
能是由高温下黄酮易被破坏所致。另外，温度过高易
造成提取溶剂的损失，也会引起提取效果下降[ 11 ]。
2.3 Plackett-Burman试验设计
编号
A料 B乙醇 C提取 D提取 E超声 黄酮提取量/
液比 体积分数/% 温度/℃ 时间 /min 功率 /W (mg/g)
1 1(1:25) － 1(80) 1(40) － 1(20) － 1(175) 74.77
2 1 1(90) － 1(30) 1(40) － 1(225) 65.26
3 － 1(1:15) 1 1 － 1 1 56.13
4 1 － 1 1 1 － 1 73.63
5 1 1 － 1 1 1 77.33
6 1 1 1 － 1 1 67.67
7 － 1 1 1 1 － 1 47.68
8 － 1 － 1 1 1 1 71.36
9 － 1 － 1 － 1 1 1 69.13
10 1 － 1 － 1 － 1 1 73.85
11 － 1 1 － 1 － 1 － 1 51.52
12 － 1 － 1 － 1 － 1 － 1 66.22
T值 4.52 － 4.07 － 0.77 0.91 2.34
P值 0.004 0.007 0.468 0.396 0.058
表 1 Plaekett-Burman试验设计表、实测值及显著性检验
Table 1 Plackett-Burman design, experimental results and t-test and
P-test significance
74
72
70
68
66
64
62
60
黄
酮
提
取
量
/(
m
g/
g)
乙醇体积分数 /%
70 75 80 85 90 95
图 3 乙醇体积分数对芡实叶黄酮提取量的影响
Fig.3 Effect of ethanol concentration on extraction yield of flavonoids
from Euryale ferox leaves
78
76
74
72
70
68
66
64
62
黄
酮
提
取
量
/(
m
g/
g)
提取温度 /℃
30 35 40 45 50 55
图 5 提取温度对芡实叶黄酮提取量的影响
Fig.5 Effect of temperature on extraction yield of flavonoids from
Euryale ferox leaves
45※工艺技术 食品科学 2011, Vol. 32, No. 22
Plaekett-Burman试验设计也被称作筛选试验设计，
主要通过对每个因素选取两个水平进行分析，通过比
较各因素两水平的差异与整体的差异来确定因素的显著
性[12-13]。利用Minitab软件创建 Plackett-Burman试验，
在前期单因素试验获得的结果基础之上，选取 5个因素
——超声功率、提取时间、乙醇体积分数、料液比和
提取温度，每个因素取两个水平选用 N＝ 12的 Plackett-
Burman设计表。试验设计及测定结果见表 1。
由表 1可知：PA＜ PB＜ 0.05＜ PE＜ PD＜ PC，即
各因素对芡实叶黄酮类化合物提取量产生影响的主次顺
序为料液比＞乙醇体积分数＞超声功率＞提取时间＞提
取温度，选择料液比、乙醇体积分数、超声功率及提
取时间 4个单因素通过 L9(34)正交试验探讨芡实叶黄酮提
取的最佳工艺(表 2)。
2.4 正交试验
试验号 A料液比
B乙醇 C超声 D提取 黄酮提取
体积分数 /% 功率 /W 时间 /min 量 /(mg/g)
1 1(1:15) 1(80) 1(175) 1(20) 76.44
2 1 2(85) 2(200) 2(30) 77.22
3 1 3(90) 3(225) 3(40) 68.31
4 2(1:20) 1 2 3 72.89
5 2 2 3 1 75.17
6 2 3 1 2 67.70
7 3(1:25) 1 3 2 82.43
8 3 2 1 3 90.28
9 3 2 1 76.70
k1 73.99 77.25 78.14 76.10
最佳工艺：
k2 71.92 80.89 75.60 75.78
A3B2C1D3
k3 83.14 70.90 75.30 77.16
极差 11.22 9.99 2.84 1.38
表 2 L9(34)正交试验设计及结果
Table 2 L9(34) orthogonal arrays and experimental results
由表 2可知，最佳的提取工艺条件为 A3B2C1D3，即
料液比 1 :25、乙醇体积分数 85%、超声功率 175W、
提取时间 40min，最佳工艺下芡实叶中黄酮提取量为
90.28mg/g。由极差分析可知，料液比是影响黄酮得率
的关键因素，影响芡实叶黄酮提取量的主次因素排序为
料液比＞乙醇体积分数＞超声功率＞提取时间＞提取温
度，与 Plackett-Burman设计结果一致。
3 讨论与结论
芡实叶、茎、果皮均含有一定量的黄酮，尤以芡
实叶中的含量最高，为可利用宝贵资源。超声波提取
芡实叶中黄酮的最佳工艺条件为超声波功率 175W、乙醇
体积分数 85%、料液比 1:25、提取时间 40min。4 个
因素对芡实叶中黄酮提取量影响的主次顺序为料液比
＞乙醇体积分数＞超声波功率＞提取时间。在最佳条件
下，超声波提取芡实叶黄酮提取量为 90.28mg/g，是传
统提取工艺下芡实叶黄酮提取量(57.36mg/g)的 1.57倍。
本方法以芡实叶为原料提取黄酮，简单易行，成
本低廉，安全可靠，提取的黄酮可作为药用或开发保
健食品，具有良好的经济和社会效益。
参 考 文 献 ：
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