全 文 ：第 17 卷　第 3 期
2004年 9 月
山 东 科 学
SHANDONG SCIENCE
Vol.17　No.3
Sept.2004
收稿日期:2004-03-10
作者简介:王晓(1971-),男 ,硕士 ,助研 ,从事天然产物研究。
文章编号:1002-4026(2004)03-0013-04
超声波强化提取牡丹花黄酮
王晓1 , 2 ,江婷1 ,程传格1 ,刘建华1 ,郑成超2 ,张伟逸2
(1.山东省科学院分析测试中心 , 山东 济南 250014;2.山东农业大学生命科学学院 , 山东 泰安 271018)
摘要:采用超声波技术对牡丹花黄酮提取进行强化 ,选择超声频率 、乙醇浓度 、超声时间 、物料比为因素进行正
交实验 , 优选出超声提取最佳工艺:即以 70%的乙醇 , 料液比为 1:20 , 在频率为 22kHz 的超声波下处理
10min ,提取率可达 91.5%。具有提取效率高 , 提取时间短 ,温度低的优点。
关键词:牡丹花;黄酮;超声波;提取
中图分类号:Q947.8　　　　　文献标识码:A
从植物中提取药用成分的首要条件是提取物能够快速高效地进入提取介质 ,如水溶液 ,有机溶剂等[ 1] 。
然而大多植物的有效成分存在于细胞内 ,因此萃取的主要问题是如何有效地打破细胞壁这层势垒 ,让有效成
分从细胞中释放出来与溶剂直接接触[ 2] 。近年来 ,人们用超声波提取植物中的黄酮化合物 、生物碱 、苷类等
有效成分 ,都表明其具有能耗低 、效率高 、不破坏有效成分的特点[ 3～ 5] 。超声波是一种均匀的球面机械波 ,
以独特的作用形式———空化作用 ,在液体的内部产生强的冲击波和微射流 ,出现局部的高温 、高压 ,导致多重
次级效应如击碎 、乳化 、扩散和强烈的机械振荡等 ,加速体系的传质和传热等过程;在萃取过程中 ,这种强大
的冲击流能够有效的减小 、消除溶剂与水相之间的阻滞层 ,从而加大了传质速率 ,同时冲击流对动植物细胞
组织产生一种物理剪切力 ,使之变形 、破裂 ,并释放出内含物 ,这大大加速了萃取过程 ,已经应用于化学 、生物
物质的提取等方面[ 4 , 6] 。
牡丹(paeonia suf fruticosa Andr.)别称鼠姑 、鹿韭 、白茸 、木芍药 、百两金 ,属毛茛科芍药属灌木 ,又有洛
阳花 、富贵花和“花中之王”之美称 。除了其根皮(牡丹皮)是一种重要的中药外 ,牡丹花也具有重要的药用价
值 ,含有紫云英甙 、黄芪甙等黄酮化合物 ,具有调经活血的功效[ 7] 。本文采用超声波强化提取牡丹花中总黄
酮化合物 ,旨在探索一种在较低温度下快速简便 、最大限度地提取牡丹花中有效成分的提取方法。
1　材料 、设备及方法
1.1　实验设备 、材料与试剂
牡丹花 , 4月份采收于山东菏泽 ,用烘箱在 50℃条件下鼓风干燥 ,粉碎至 40目备用;
KT-300Y型超声波药品处理机(济宁科特超声电子有限责任公司);
722型光栅分光光度计(上海分析仪器厂);
芦丁标准品(上海生化试剂厂);
三氯化铝 ,乙酸钾 ,95%乙醇等均为分析纯。
1.2　实验方法
1.2.1　工艺流程
牡丹花※低温烘干※粉碎※按一定料液比加溶剂浸润※超声处理※抽滤※定容※取样测定
1.2.2　超声波强化提取
取 5.0g 样品于 250mL 锥形瓶 ,按料液比加入溶剂 ,在一定的超声频率下 ,处理一定的时间后抽滤 ,滤液
定容 ,供以下检测。
1.2.3　提取液中总黄酮的测定
参照参考文献[ 8] ,以芦丁为标样 ,制作标准曲线 ,以浓度(C)与吸光度(A)进行线形回归 ,得回归方程为
A =0.0028C-0.0012 , R 2=0.9996。根据标准曲线计算出浸提液中总黄酮的得率 。
1.2.4　牡丹花总黄酮含量的测定
精确称量 5g 样品 ,用 80%乙醇溶液 250mL 进行回流提取 6h ,提取液抽滤定容 ,按 1.2.3方法测定 A ,
计算提取液中总黄酮的含量 ,求出牡丹总黄酮的含量为 1.57%。并以此计算出各处理的黄酮提取率 。
2　结果与分析
2.1　超声频率对提取率的影响
样品在不同频率的超声波下处理 10min ,结果表明(见表 1)黄酮的提取率开始先随频率的增加而增加 ,
而后有呈现出随着频率的增加而减小的趋势 ,这与郭孝武[ 4]的报道一致 ,因为超声频率过高 ,超声场内所产
生的空化效应 、粉碎等作用率减弱 ,故黄酮成分的提取率低 。
表 1　超声频率对黄酮提取的影响
频率(kHz) 20 22 25 32 36
黄酮得率(%) 0.99 1.23 1.36 1.14 0.79
黄酮提取率(%) 63.1 78.3 86.6 72.6 50.3
　　料液比 1:20, 80%乙醇作溶剂
表 2　超声处理时间对黄酮提取的影响
时间(min) 3 5 8 10 12 15
黄酮得率(%) 0.91 1.08 1.15 1.43 1.33 1.30
黄酮提率(%) 60.0 68.8 73.2 91.0 84.7 82.8
　　料液比 1:20,溶剂为 80%的乙醇 ,频率 25kHz
表 3　不同料液比对黄酮提取的影响
料液比 1:8 1:10 1:15 1:20 1:25
黄酮得率(%) 1.00 1.05 1.08 1.2 1.21
黄酮提取率(%) 63.7 66.9 68.5 76.4 77.0
　　超声波处理 10min , 80%乙醇 ,频率 25kHz
表 4　不同乙醇浓度对黄酮提取的影响
溶剂浓度 60%乙醇 70%乙醇 80%乙醇 95%乙醇
黄酮得率(%) 1.33 1.32 1.14 0.66
黄酮提取率(%) 84.7 84.1 72.6 42.0
　　超声波处理 10min ,料液比 1:20 ,频率 25kHz
2.2　超声处理时间对提取的影响
在一定的条件下 ,改变超声波处理时间 ,对牡丹花
黄酮的提取率影响如表 2 ,在超声处理 10min 时 ,提取
率最大 ,随时间的延长提取率却逐渐降低 ,因此 ,在此
条件下 ,超声提取 10min最佳。
2.3　料液比对提取率的影响
溶剂的用量是直接影响到牡丹花中黄酮类化合物
提取率 ,也是工业化生产过程不可低估的经济指标 ,以
能浸没原料的最低乙醇用量为基础 ,不同的料液比提
取效果见下表 ,结果表明黄酮的浸出率随溶剂量增加
而增加 ,当料液比超过 1:20 后 ,增加的幅度不大 ,故取
20倍原料的溶剂量为最好。
2.4　乙醇浓度对黄酮提取率的影响
在一定的条件下 ,分别用 60%,70%, 80%,95%的
乙醇浓度超声浸提样品 ,结果表明(见表 4)随着浸提液
浓度的增大 ,黄酮提取率却逐渐降低 。但从实验过程
中可以发现 ,随着溶剂浓度的降低 ,提取液也变得浑
浊 ,可能是由于浓度的降低 ,杂质的溶出增加 ,影响吸
光度的缘故。故本实验选择最佳浓度为 70%乙醇。
2.5　正交实验确定提取最佳条件
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上面讨论了各单因子的影响 ,但实际的操作中 ,各因素是相互交叉影响的。因此 ,为全面考察影响因素 ,
设计了四因素三水平正交实验 ,结果见表 5 ,表 6。
表 5　试验的因素及水平
位级 A频率(kHz)
B
时间(min)
C
料液比
D
乙醇浓度
1 22 10 1:15 60%
2 25 12 1:20 70%
3 32 15 1:25 80%
　　通过对超声频率 、浸提时间 、料液比 、提取剂浓度的
综合评价 ,由表中极差大小可以看出 ,对提取率影响的主
次顺序为 D>C>A>B ,上述结果表明:料液比对牡丹花
黄酮的提取结果影响最大 ,增加溶剂的比例有利于黄酮
的提出;其次是乙醇的浓度 ,超声提取的时间影响最小 ,
根据实验结果与分析 ,最佳的提取工艺为 A1B1C2D2即以
70%的乙醇 ,料液比为 1:20 ,在频率为 22kHz 的超声波
处理下 10min与前面的单因素实验结果比较一致。
表 6　L9(34)正交实验表和实验分析结果
编号 A B C D 黄酮得率(%) 黄酮提取率(%)
1 1 1 1 1 1.29 8 2.2
2 1 2 2 2 1.43 91.1
3 1 3 3 3 1.23 78.3
4 2 1 2 3 1.28 81.5
5 2 2 3 1 1.25 79.6
6 2 3 1 2 1.19 75.8
7 3 1 3 2 1.37 87.3
8 3 2 1 3 0.97 61.8
9 3 3 2 1 1.27 80.9
K 1 251.6 251.0 219.8 242.7
K 2 236.9 232.5 253.5 254.2
K 3 230.0 235.0 245.2 221.6
K 1 83.7 83.7 73.3 80.9
K 2 78.9 77.5 84.5 84.7
K 3 76.7 78.3 81.7 73.9
R 7.0 6.2 11.2 10.8
2.6　超声提取与常规提取法的比较
表 7　超声处理与常规法提取的比较
方法 时间(min)
10 30 60 120
超声提取率(%) 91.5 / / /
常规回流提取率(%) / 55.8 61.2 78.7
　　超声提取按上述的最佳提取工艺(即 A1B1C2D2)进行 ,常
规回流提取:即用浓度为 80%乙醇 ,回流提取一定时间(结果
见表 7)。由表 7 可以看到 ,超声提取 10min ,提取率即达到
91.5%,而回流提取 30min ,60min ,120min ,提取率分别为 55.
8%, 61.2%,78.7%,显然超声波强化提取达到省时 ,高效 、节
能的目的 。
3　结　论
超声波能够提高乙醇浸提牡丹花黄酮的效率 ,时间仅为常规提取的 1/10左右 ,提取率却提高了 12.
8%,显然具能耗低 、时间短 、温度低 、效率高的特点 ,适于推广应用。
本实验的范围内 ,提取的最佳工艺为:用 20倍于原料的 70%乙醇 ,在超声频率为 22kHz下浸提 10min ,
提取率可达 91.5%。
15第 3 期 　　　　　　王晓 ,等:超声波强化提取牡丹花黄酮
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Ultrasonic assisted extraction of flavanoids from Paeonia suffruticosa Andr.flowers
WANG Xiao1 ,2 , JIANG Ting1 , CHENG Chuan-ge1 ,LIU Jian-hua1 ,
ZHENG Cheng-chao2 ,ZHANG Wei-yi2
(1.Analysis and Test Center , Shandong Acdemy of sciences , Jinan 250014;
2.College of li fe sciences , Shandong Agriculture University , Taian 271018 , China)
Abstract:A novel ex traction process of flavonoids f rom Paeonia suf fruticosa Andr.flow ers by ult rasonic w ave
w as tested.The optimum extracting conditions of flavonoids w ere investigated by using o rthogonal experimental
design.The results show ed that 22kHz ultrasonic w ave , 20:1 of 70% ethanol to f low ers w eight , ext raction for
10min were optimal.Compared w ith conventional ex traction , it was more effective w ith advantages of short ex-
tracting period ,higher yield and lower temperature.
Key words:Paeonia suf frut icosa Andr f low ers;f lavonoids;ult rasonic w ave;ext raction
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