全 文 :111※工艺技术 食品科学 2011, Vol. 32, No. 24
野生黄刺玫花总黄酮的提取工艺优化
杨树平 1,韩立军 2,刘乐鹏 1,许瑞波 1,何欣然 1,陈丽娟 1
(1.淮海工学院化学工程学院,江苏 连云港 222005;2.淮海工学院理学院,江苏 连云港 222005)
摘 要:目的:优化野生黄刺玫花总黄酮提取工艺条件。方法:以野生黄刺玫花为原料、总黄酮得率为评价指
标,采用 L9(3 4)正交试验设计,考察乙醇体积分数、料液比、提取时间和提取温度对黄刺玫花总黄酮提取效果的影
响。结果:野生黄刺玫花总黄酮的最佳提取工艺条件为 75%乙醇、料液比 1:30(g/mL)、提取 1h、提取温度 75℃,
总黄酮得率 32 .77mg/g。结论:优选得到了野生黄刺玫花总黄酮提取工艺,稳定性良好。
关键词:黄刺玫花;总黄酮;正交试验;提取
Optimization of Extraction Process for Total Flavonoids from Flowers of Rosa xanthina Lindle
YANG Shu-ping1,HAN Li-jun2,LIU Le-peng1,XU Rui-bo1,HE Xin-ran1,CHEN Li-juan1
(1. School of Chemical Engineering, Huaihai Institute of Technology, Lianyungang 222005, China;
2. School of Mathematics and Science, Huaihai Institute of Technology, Lianyungang 222005, China)
Abstract:Objective: To optimize the extraction of total flavonoids from the flowers of Rosa xanthina Lindle. Methods: An
L9 (34) orthogonal array design was employed to optimize the extraction conditions. The effects of ethanol concentration, solid-
to-liquid ratio, extraction time and temperature were studied on extraction rate of total flavonoids, as determined by ultraviolet
(UV) spectrometry. Results: The optimal extraction conditions were 75% ethanol concentration as solvent solid-to-liquid ratio
of 1:30 and 75 ℃ for an extraction duration of 1 h. Under the optimal extraction conditions, the maximum extraction rate was up
to 32.77 mg/g. Conclusion: The optimal extraction process obtained in this study has excellent stability.
Key words:Rosa xanthina Lindle flower;flavonoids;orthogonal array design;extraction
中图分类号:R284.2 文献标识码:A 文章编号:1002-6630(2011)24-0111-03
收稿日期:2011-06-28
作者简介:杨树平(1960—),女,副教授,本科,研究方向为生物活性成分提取及结构修饰。E-mail:spyang69320@yahoo.cn
黄刺玫(Rosa xanthina Lindl)又名马茹子,为蔷薇
科(Rosaceae)蔷薇属(Rosa)野生落叶灌木,广泛分布于我
国北方的山区和丘陵地带[ 1 -2 ],黄刺玫的花、果、叶和
根皮等均可入药,味酸甘性平,功用为健脾养血、理
气调经,能治疗消化不良、腹痛腹胀、胃痛或妇女月
经不调[3]。自古以来,民间就有鲜食黄刺玫果实和用其
酿酒的习惯,现代研究表明,黄刺玫果实中含有丰富
的黄酮、皂甙和植物 SOD以及大量有益的微量元素和多
种维生素,黄刺玫果汁能加强对活性氧的清除作用,减
轻或阻断脂质过氧化作用,从而具有抗衰老和预防心血
管病变的作用[ 4 - 7 ];毒性试验表明,黄刺玫果安全,属
于无毒级植物,因此可做为食用或药用资源[8]。黄刺玫
叶片中有效成分的研究也有报道,主要成分是芦丁[ 9],
对于黄刺玫花,民间用其煎汤服用,治疗妇女月经过
多,但有关黄刺玫花中有效成分的研究尚未见报道。本
实验研究黄刺玫花总黄酮提取的最佳工艺条件,用紫外
分光光度法测定黄刺玫花总黄酮的含量,为黄刺玫花黄
酮成分的提取和利用提供了理论依据,也为全面开发,
合理利用野生黄刺玫资源提供有益参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
黄刺玫花采自内蒙古呼和浩特市北部的大青山山
脉,5 月份开花季节采摘,自然晾干,粉碎过目。
芦丁标准品 中国药品生物制品检定所;无水乙
醇、石油醚均为分析纯。
1.2 仪器与设备
UV-2550型紫外分光光度计 日本岛津公司;
BS210S型电子天平 北京赛多利斯天平有限公司;RE-
52AA型旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂;XA-1型固
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体样品粉碎机 金坛市科兴仪器厂。
1.3 黄刺玫花总黄酮的测定
1.3.1 芦丁标准曲线的制备
标准溶液的配制:精密称取烘干至质量恒定的芦
丁标准品 20.2mg,用 30%乙醇将其充分溶解,并定容
于 200mL容量瓶中,即该芦丁标准品溶液的质量浓度
为 0.1010mg/mL。
吸收波长的选择:将芦丁标准品溶液和黄刺玫花
样品溶液以 30%乙醇为空白对照,在波长 200~400nm
进行紫外吸收扫描,结果显示,样品溶液和标准溶液
在 260nm处有最大吸收,故选定 260nm为总黄酮的测定
波长。
标准曲线的制备:精密移取芦丁标准品溶液 0 .0、
1.0、2.0、3.0、4.0、5.0mL分别置于 6只 10mL具塞试
管中,加 30% 乙醇稀释至刻度,摇匀静置 10min 后,
在波长 260nm处进行紫外吸光度测定,以吸光度(Y)为纵
坐标、芦丁含量 X /(mg/mL)为横坐标,绘制标准曲线,
得回归方程为:Y = 34.277X + 0.0304,R2 =0.9998。结
果表明,芦丁对照品质量浓度在0.0101~0.0505mg/mL范
围内与吸光度呈良好线性关系。
1.3.2 黄刺玫花总黄酮的提取和测定
精密称取黄刺玫花粉末 0.5g,置于 100mL圆底烧瓶
中,用石油醚 30 mL 分两次进行脱色,每次加热回流
1h,滤除石油醚脱色液,待残渣溶剂挥干后,加入一
定体积分数的乙醇,在一定条件下进行提取,共提取 2
次,合并提取液并减压浓缩成膏状,再用 30% 乙醇溶
液定容至 1 00 mL,摇匀,作为供试品溶液备用。
精密吸取上述供试品溶液 2mL,置于 10mL具塞试
管中,加 30% 乙醇稀释至刻度,摇匀静置 10min 后,
在波长 260nm处进行供试品吸光度的测定,用上述回归
方程计算供试品溶液总黄酮质量浓度 X/(mg/mL),再由
下式计算得相应的总黄酮得率/(mg/g)。
供试品溶液总黄酮质量浓度×稀释倍数×供试品定容体积
总黄酮得率 /(mg/g)=———————————————————————
提取时原料投入量
1.3.3 正交试验设计
参考文献[11-13],在选定提取次数为 2次的前提
下,分别考察料液比、乙醇体积分数和提取温度等单
因素对总黄酮提取效果的影响,并在此单因素试验基础
上,结合文献[14-16]选择乙醇体积分数 A、料液比 B、
提取时间C和提取温度 D为正交试验因素,每因素设 3
水平(表 1),按照 L9(34)正交试验设计表,以总黄酮得率
作为评价指标,对野生黄刺玫花总黄酮的提取工艺进行
正交试验优化,结果见表 2。
试验号 A 乙醇体积分数/% B 料液比(g/mL) C时间/h D 温度 /℃
1 60 1:10 1 65
2 75 1:20 2 75
3 90 1:30 3 85
表 1 野生黄刺玫花总黄酮的提取工艺正交试验因素水平表
Table 1 Coded values and corresponding actual values of the
optimization parameters used in orthogonal array design
2 结果与分析
2.1 单因素试验
2.1.1 乙醇体积分数对总黄酮提取效果的影响
设定提取次数为 2次、提取时间 1h、料液比 1:20
(g/mL)和提取温度 80℃的条件下,考察不同乙醇体积分
数对总黄酮提取效果的影响(图 1)。试验结果显示,乙
醇体积分数达到 70%~80%时,提取效果最好,乙醇
体积分数再增加时,提取效果降低,根据有机溶剂“相
似相溶原理”,黄酮的溶出度与溶剂的极性和本身的极
性相关,极性相似可达到最大溶出度。
2.1.2 料液比对总黄酮提取效果的影响
在提取次数 2次、提取时间 1h、乙醇体积分数 70%
和提取温度 80℃的条件下,考察料液比对总黄酮提取
效果的影响(图 2)。试验结果显示,料液比在 1:20~1:30
(g/mL)时,总黄酮的提取效果基本趋于稳定。
图 2 料液比对总黄酮提取效果的影响
Fig.2 Effect of solid-to-liquid ratio on extraction rate of total
flavonoids
35
30
25
20
总
黄
酮
得
率
/(
m
g/
g)
料液比(g/mL)
1:10 1:15 1:20 1:25 1:30
图 1 乙醇体积分数对总黄酮提取效果的影响
Fig.1 Effect of alcohol concentration on extraction rate of total
flavonoids
35
30
25
20
15
总
黄
酮
得
率
/(
m
g/
g)
乙醇体积分数 /%
45 60 75 90
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在提取次数 2次、提取时间 1h、料液比 1:20和乙
醇体积分数 70%的条件下,考察提取温度对总黄酮提取
效果的影响(图 3)。试验结果显示,随着提取温度的升
高,总黄酮提取效果增加,提取温度在 70~80℃时,
总黄酮提取效果最好。
2.1.4 时间对总黄酮提取效果的影响
在提取次数 2 次、提取温度 8 0℃、料液比 1:20
和乙醇体积分数 70%的条件下,考察提取时间对总黄酮
提取效果的影响(图 4)。试验结果显示,随着提取时间
的延长,总黄酮提取效果增加,提取时间 1 h 后,总
黄酮提取效果基本趋于稳定。
2.2 正交试验结果分析
试验号 A B C D 总黄酮得率/(mg/g)
1 1 1 1 1 27.79
2 1 2 2 2 28.93
3 1 3 3 3 28.14
4 2 1 2 3 24.49
5 2 2 3 1 30.27
6 2 3 1 2 33.62
7 3 1 3 2 25.72
8 3 2 1 3 22.77
9 3 3 2 1 22.51
k1 28.29 26.00 28.06 26.86
k2 29.46 27.32 25.31 29.43
k3 23.67 28.09 28.04 25.13
R 5.80 2.09 2.75 4.29
表 2 野生黄刺玫花总黄酮的提取 L9(34)正交试验设计及结果
Table 2 Orthogonal array design matrix and results
由表 2正交试验结果表明,影响总黄酮提取效果的
最重要因素是乙醇体积分数,其次是提取温度,即乙
醇体积分数(A)>提取温度(D )>提取时间(C )>料液比
(B)。黄刺玫花总黄酮的最佳提取工艺条件为 A2B3C1D2,
即将黄刺玫花与 75%乙醇按 1:30(g/mL)的比例投料,在
75℃的条件下,每次提取 1h,共提取 2 次,总黄酮的
得率最高。最佳工艺验证实验结果显示,在该最佳提
取工艺条件下,总黄酮平均得率为 32.77mg/g,RSD值
为 2.34%(n= 5),表明该该最佳提取工艺条件稳定可行。
3 结 论
通过正交试验优化了黄刺玫花总黄酮的提取工艺条
件,试验结果表明,各因素对黄刺玫花总黄酮提取效
果影响的大小顺序依次是:乙醇体积分数(A)>提取温度
(D)>提取时间(C)>料液比(B)。在设定提取次数为 2次前
提下,黄刺玫花总黄酮的最佳提取工艺条件是A2B3C1D2,
即 75%乙醇、料液比 1:30(g/mL)提取温度75℃、提取时间
1h、提取 2次,总黄酮得率为 32.77mg/g。本实验确定
了野生黄刺玫花总黄酮的最佳提取工艺条件,为野生黄刺
玫花中黄酮成分的提取和利用提供了理论依据,也为全面
开发,合理利用野生黄刺玫资源提供有益参考,野生黄
刺玫花作为一类天然的药、食资源具有潜在开发价值。
参 考 文 献 :
[1] 山西植物志编委会. 山西植物志[M]. 北京: 中国科学技术出版社,
1998(4): 335-337.
[2] 苏俊霞, 毕润成, 刘文军, 等. 黄刺玫群落特征及种群分布格局的研
究[J]. 山西师范大学学报: 自然科学版, 2002, 16(1): 66-71.
[3] 李萍. 野生黄刺玫的开发利用[J]. 农产品加工, 2010(6): 30-31.
[4] 王常青, 倪淑华. 黄刺玫果汁的抗氧化作用及对大鼠血液流变学的
影响[J]. 中国公共卫生学报, 1995, 14(3): 169-172.
[5] 王常青, 张义贤. 黄刺玫果汁抗衰老作用的实验研究[J]. 中国老年
学杂志, 1996, l6(1): 30-31.
[6] 王常青. 黄刺玫果汁脱苦脱涩方法的研究[J]. 食品科学, 1997, 18(11):
31-33.
[7] 王常青. 黄刺玫果实的营养成分分析[J]. 营养学报, 1997, 19(4): 484-486.
[8] 王常青, 李宁, 段光明, 等. 黄刺攻果实原汁的毒性研究[J]. 中国公
共卫生学报, 1994, 18(5): 320-321.
[9] 王常青. 黄刺玫叶片中黄酮物质的提取和分析[J]. 食品工业科技,
1999, 20(5): 14-15.
[10] 刘玉芬, 夏海涛, 杨树平. 紫外分光光度法测定剑麻花中总黄酮的
含量[J]. 食品科学, 2005, 26(9): 418-419.
[11] 彭少平, 李竣. 正交设计研究金菊花总提物及总黄酮提取工艺[J]. 湖
北中医学院学报, 2002, 4(2): 29-30.
[12] 赵伯涛, 钱骅, 薛辉, 等. 芦蒿花总黄酮提取工艺的研究[J]. 中国野
生植物资源, 2001, 20(6): 55-56.
[13] 陈郑镔, 陈炳华, 刘剑秋, 等. 小蓬草总黄酮提取条件及含量测定[J].
福建师范大学学报: 自然科学版, 2004, 20(1): 78-81.
[14] 王远兴, 王玲, 曾首元, 等. 高效液相色谱法分析银杏叶提取物中的
黄酮化合物[J]. 江西科学, 1997, 15(2): 123-124.
[15] 田口玄一. 开发、设计阶段的质量工程学[M]. 北京: 兵器工业出
版社, 1990(3): 123-127.
[16] 杨树平, 韩立军, 陈晓云, 等. 向日葵盘总黄酮工艺优化及含量测定
[J]. 食品科学, 2010, 31(24): 66-69.
图 3 提取温度对总黄酮提取效果的影响
Fig.3 Effect of extraction temperature on extraction rate of
total flavonoids
35
30
25
20
总
黄
酮
得
率
/(
m
g/
g)
温度 /℃
50 60 70 80 90
图 4 提取时间对总黄酮提取效果的影响
Fig.4 Effect of extraction time on extraction rate of total flavonoids
35
30
25
总
黄
酮
得
率
/(
m
g/
g)
时间 /h
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
2.1.3 温度对总黄酮提取效果的影响