全 文 :·贮藏保鲜加工· 北方园艺2015(01):136~139
第一作者简介:于淼(1989-),女,硕士研究生,研究方向为植物大
分子结构与功能。E-mail:1053216177@qq.com.
责任作者:刘洪章(1957-),男,博士,教授,博士生导师,研究方向
为长白山特色植物资源。E-mail:lhz999@126.com.
基金项目:农业部948资助项目(2012Z32);吉林省科技厅资助项
目(20100254)。
收稿日期:2014-09-22
DOI:10.11937/bfyy.201501036
紫萼玉簪根中总黄酮提取工艺优化
于 淼,徐 丽 萍,刘 洪 章,刘 树 英
(吉林农业大学 生命科学学院,吉林 长春130118)
摘 要:以紫萼玉簪根为试验材料,采用单因素结合正交实验方法,研究紫萼玉簪根中总黄
酮的最佳提取工艺对玉簪属植物的影响。结果表明:超声波提取法提取紫萼玉簪根中总黄酮的
最佳提取工艺为:乙醇浓度80%,提取温度80℃,提取时间60min,料液比1∶15,总黄酮得率
25.48mg/g。
关键词:紫萼玉簪根;总黄酮;提取工艺
中图分类号:S 682.1+9 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2015)01-0136-04
玉簪属植物(Hosta)属百合科(Liliacea)多年生宿根
草本植物;原产于中国、韩国和日本[1];生长性状耐寒、喜
阴,忌强烈日光照射[1-3]。中国原产4种玉簪,分别为玉
簪(Hosta plantaginea)、紫萼玉簪[4](H.ventricosa)、东北
玉簪(H.ensata)、白粉玉簪(H.albofarinosa)[5]。有研究
表明,玉簪属植物中化学成分主要包括黄酮类、甾体皂
苷类和生物碱类[6]。据2006年版《中药大辞典》中记载,
玉簪叶主治痈肿、疔疮等;玉簪花主治咽喉肿痛、小便不
通、疮毒等;玉簪根主治消肿、解毒、止血等;现在药理学
表明,玉簪属植物具有较高的药用价值[7-8]。因此,对玉
簪属植物的研究具有重要意义。该试验应用超声波提
取法,采用单因素试验、正交实验研究了紫萼玉簪根中
总黄酮的最优工艺条件,以期为玉簪属植物的药用开发
奠定基础。
1 材料与方法
1.1 试验材料
紫萼玉簪根于2013年3月20日采自吉林农业
大学校园,芦丁标准品、石油醚、无水乙醇、硝酸铝、亚
硝酸钠、氢氧化钠均为国产分析纯,实验室所用水均
为蒸馏水。
KQ-100B型超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公
司),T6新世纪紫外可见分光光度计(北京普析通用仪
器有限责任公司),RE-52C旋转蒸发器(上海青浦仪器
厂),SHB-III循环水式真空泵(上海豫康科教仪器设备
有限公司),JT202N电子天平(上海精天电子仪器有限
公司),GZX-9240型电热鼓风干燥箱(上海博迅实业有限
公司),台式低速大容量多管离心机(上海安亭科学仪器
厂),HH-6数显恒温水浴锅(金坛市科析仪器有限公
司),立式冷藏柜,粉碎机,通风橱等
。
influence of four factors on the response value size order as folows:D(extraction time)>A(extraction temperature)>B
(ethanol concentration)>C(solid-liquid ratio);purple cabbage anthocyanins extraction of optimum technological
conditions for extracting temperature were 64℃,extracting time 3.4hours,ethanol concentration 58%,solid-liquid ratio
1∶10g/mL.Under the optimum extraction conditions,the average yield of anthocyanins 109.873mg/g,RSD<5%and
the theoretical value(110.243mg/g)of the relative error was 0.34%.purple cabbage anthocyanins oxidation resistance
test research showed that the purple cabbage anthocyanins had good removal efects to·OH and O·2 ,and in the certain
concentration range of the two kinds of active free radical clearance rate and the concentration of the purple cabbage
anthocyanins were positively correlated.Total antioxidant activity test results showed that when the concentration of the
purple cabbage anthocyanins and vitamin C phase at the same time,their respective total antioxidant activity had the same
change trend,there were no significant diferences.
Keywords:purple cabbage;anthocyanins;extraction process;anti-oxidation
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北方园艺2015(01):136~139 ·贮藏保鲜加工·
1.2 试验方法
1.2.1 提取工艺流程 紫萼玉簪根粉末→原料前处理→
超声波提取→过滤→提取液→浓缩→萃取→干燥→紫
萼玉簪根中总黄酮。
1.2.2 总黄酮标准曲线的绘制 精密吸取0.1mg/mL
芦丁标准品溶液0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5mL分别置
于25mL容量瓶中,各加80%乙醇溶液至5mL,加
5%NaNO2 溶液0.3mL,摇匀静置6min,再加10%
Al(NO3)3 溶液0.3mL,摇匀,静置6min,加4%NaOH
溶液10mL,摇匀静置6min,加入相同质量分数的乙醇
溶液至刻度,摇匀6min后,在510nm波长下测定吸光
度值,做3组平行试验,以3组吸光度的平均值(Y)为纵
坐标,芦丁标准溶液的质量浓度(X)为横坐标,绘制标准
曲线。
1.2.3 紫萼玉簪根中总黄酮含量的测定 精密称取紫
萼玉簪根的干燥粉末1.0g放入50mL的烧杯中,倒入
80%乙醇溶液,经超声波提取处理后,吸取适量的提取
液,按1.2.2操作,测定吸光度值,并根据标准曲线和样
品浓度计算总黄酮得率。总黄酮得率(mg/g)=(C×
V)/W,式中,C=由芦丁标准曲线测得的总黄酮浓度
(mg/mL),V=黄酮溶液体积(mL),W=紫萼玉簪根样
品质量(g)。
1.2.4 单因素试验 未前处理与前处理的材料对总黄
酮提取率的影响:称取经过处理和未处理过的紫萼玉簪
根的干燥粉末2份,每份1.0g,分别加入70%乙醇溶液
30mL,在70℃,100W超声功率下处理30min,过滤,稀
释,测每组的OD值,平行3组试验。提取溶剂对总黄酮
提取率的影响:称取3份1.0g紫萼玉簪根干燥粉末,分
别加入甲醇、乙醇、丙酮各30mL,在70℃,100W超声功
率下处理30min,过滤,稀释,测每组的OD值,平行3组
试验。乙醇浓度对总黄酮提取率的影响:称取6份1.0g
紫萼玉簪根干燥粉末,分别加入30%、40%、50%、60%、
70%、80%乙醇30mL,在70℃,100W超声功率下处理
30min,过滤,稀释,测每组的OD值,平行3组试验。超
声温度对总黄酮提取率的影响:称取6份1.0g紫萼玉
簪根干燥粉末,加入70%乙醇30mL,分别在30、40、50、
60、70、80℃下,100W超声功率下处理30min,过滤,稀
释,测每组OD值,平行3组试验。超声时间对总黄酮提
取率的影响:称取6份1.0g紫萼玉簪根干燥粉末,加入
70%乙醇30mL,在100W超声功率,分别处理30、40、
50、60、70、80min,过滤,稀释,测其OD值,平行3组试
验。物料比对总黄酮提取率的影响:称取6份1.0g紫
萼玉簪根干燥粉末,分别按照物料比1∶10、1∶15、1∶20、
1∶25、1∶30、1∶35加入70%乙醇,在100W超声功率,
60℃下处理30min,过滤,稀释,测每组OD值,平行3组
试验。
1.2.5 正交实验 根据单因素试验结果,精密称取紫萼
玉簪根干燥样品1.0g,以乙醇浓度、提取温度、提取时
间、料液比4个因素,采用L9(34)正交表进行正交实验,
具体设计见表1。
表1 正交实验的因素水平
Table 1 The factors and levels of orthogonality design
水平
Level
因素Factor
A乙醇浓度
Ethanol concentration/%
B温度
Temperature/℃
C时间
Time/min
D料液比
Ratio of material to liquid
1 60 60 40 1∶15
2 70 70 60 1∶20
3 80 80 80 1∶25
2 结果与分析
2.1 芦丁标准曲线
对数据作线性回归,得标准曲线y=0.038x+
0.0137,R2=0.9994。
图1 芦丁标准曲线
Fig.1 Rutin standard curve
2.2 单因素试验结果
2.2.1 未经过处理的材料与经处理的材料对总黄酮提
取率的影响 由图2可以看出,经过前处理材料的提取
率明显高于未经过处理材料的提取率,原因可能是经过
前处理的材料被除去了叶绿素、胡萝卜素等一些脂溶性
色素,因此有利于总黄酮的提取,提取率升高。所以,超
声波提取紫萼玉簪根中总黄酮时材料最好经过前处理。
图2 未经过处理的材料与经处理的材料对
总黄酮提取率的影响
Fig.2 Efect of untreated materials and processed
materials on extraction rate of total flavonoids
2.2.2 不同提取剂对总黄酮提取率的影响 由图3可
以看出,甲醇提取溶剂的提取率最高,其次是乙醇,最后
是丙酮。但由于甲醇、丙酮毒性大,而乙醇低毒、价廉、
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沸点适中,便于回收利用,对植物细胞的穿透力较强,除
蛋白质、果胶、淀粉等以外,大部分的有机化合物都能溶
于乙醇,故该试验采用乙醇作为提取紫萼玉簪根中总黄
酮的提取溶剂。
图3 不同提取剂对总黄酮提取率的影响
Fig.3 Efect of diferent extraction solvent on extraction rate of
total flavonoids
2.2.3 乙醇浓度对总黄酮提取率的影响 由图4可以
看出,随着乙醇浓度的增大,其提取率逐渐增大,在60%
时达到最大,随后随着乙醇体积分数的增大其提取率反
而降低了。原因可能是乙醇体积分数增大,紫萼玉簪根
中水溶性小的黄酮,比如槲皮苷、柏黄酮等水溶性差而
醇溶性好的成分在乙醇中溶解度增大,所以在开始阶
段,随着乙醇体积分数的增大,提取率增大。而随着乙
醇体积分数增加的同时醇溶性杂质的含量也随着增加,
与黄酮竞争同溶剂乙醇相结合,使黄酮与溶剂结合的机
会减少,从而导致其提取率减小,所以试验表明采用乙
醇作为溶剂,利用超声波提取法提取总黄酮的最佳浓度
为60%。
图4 乙醇浓度对总黄酮提取率的影响
Fig.4 Efect of the concentration of ethanol on
extraction rate of total flavonoids
2.2.4 提取时间对总黄酮提取率的影响 由图5可以
看出,提取时间在20~60min时紫萼玉簪根中总黄酮的
提取率增加而达到最大值,而80min时,OD值下降,而
后又随着时间的延长,总黄酮的提取率有所上升,但没
有超过最大值。这可能是因为超声时间太长,部分对热
不稳定的黄酮由于较长时间受热,导致其分解,从而使
总黄酮的提取率下降。因此用超声波提取法提取总黄
酮的最佳提取时间为60min。
2.2.5 提取温度对总黄酮提取率的影响 由图6可以
图5 提取时间对总黄酮提取率的影响
Fig.5 Efect of extraction time on the extraction rate of
total flavonoids
看出,随着温度的改变,提取率的改变也很大,提取温度
达到70℃,紫萼玉簪根中总黄酮的提取率最高,即用超
声波提取法提取总黄酮的最佳提取温度为70℃。
图6 提取温度对总黄酮提取率的影响
Fig.6 Efect of temperature on the extraction rate of
total flavonoids
2.2.6 料液比对总黄酮提取率的影响 由图7可以看
出,当料液比从1∶10增加到1∶20时,总黄酮的提取率
增加,而当料液比继续增加时提取率反而降低。原因可
能是由于增大的溶剂用量对超声波能量的吸收增加,导
致植物细胞对超声波的能量吸收减少,破壁不完全,黄
酮从细胞中不能很好溶出,从而导致总黄酮提取率降
低。因此利用超声波提取法提取总黄酮的最佳料液比
是1∶20。
图7 料液比对总黄酮提取率的影响
Fig.7 Efect of ratio of material to liquid on the extraction rate of
total flavonoids
2.3 正交实验结果
由表2可以看出,影响总黄酮提取率因素的大小顺
序为D>A>B>C,即料液比>乙醇浓度>提取温度>
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提取时间。优化后的最佳条件是A3B2C2D1,即乙醇浓
度为80%,提取温度为70℃,提取时间为60min,料液比
为1∶15时最佳,总黄酮得率为25.48mg/g。
表2 L9(34)正交实验结果
Table 2 Result of L9(34)orthogonal test
试验号
Test No.
A乙醇浓度
Ethanol
concentration
B温度
Temperature
C时间
Time
D料液比
Ratio of material
to liquid
吸光度值
Absorbance
value
1 1 1 1 1 2.06
2 1 2 2 2 2.06
3 1 3 3 3 1.45
4 2 1 2 3 2.02
5 2 2 3 1 4.23
6 2 3 1 2 2.28
7 3 1 3 2 2.32
8 3 2 1 3 2.40
9 3 3 2 1 4.79
k1 1.86 2.13 2.25 3.69
k2 2.84 2.90 2.96 2.22
k3 3.17 2.84 2.67 1.96
R 1.31 0.77 0.71 1.73
2.4 验证实验
按A3B3C2D1和A3B2C2D1工艺条件进行了2组平行
实验,结果表明在A3B3C2D1工艺条件下紫萼玉簪根中总
黄酮的得率较高,故A3B3C2D1是最佳的提取工艺条件。
3 讨论与结论
目前对玉簪的研究多集中在其观赏价值[4-5]方面,而
对化学成分[6]、药理作用[7-11]等方面报道较少。Jaromir
等[12]认为玉簪属植物的主要化学成分为黄酮;Wang
等[13]从玉簪中提取出生物碱类,解红霞等[7]、Yoshihiro
等[14]从玉簪中提取出了甾体皂苷。解红霞等[7]还从玉
簪(H.pilantaginea)花中分离出胡萝卜苷、正二十烷酸
和棕榈酸-A-单甘油酯。
该试验采用单因素试验,考察不同条件下紫萼玉簪
根中总黄酮的提取率,在此基础上结合正交实验设计确
定了最佳工艺路线。初步得到了利用超声提取法提取
紫萼玉簪根中总黄酮的最佳提取条件为:乙醇浓度
80%,提取温度80℃,提取时间60min,料液比1∶15,
总黄酮得率25.48mg/g。各因素对总黄酮得率的影响
程度依次为料液比>乙醇浓度>提取温度>提取时间。
故在试验操作时,可综合考虑所期望的目标及试验条
件,选择适合的最佳提取工艺,以期为今后玉簪属植物
的综合利用提供了科学依据。
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Extraction Process of Total Flavonoids of Hosta ventricosa Roots
YU Miao,XU Li-ping,LIU Hong-zhang,LIU Shu-ying
(Colege of Life Science,Jilin Agricultural University,Changchun,Jilin 130118)
Abstract:Taking Hosta ventriacea roots as test materials,using single-factor and orthogonal experiment methods,the
efects of optimum extraction technology of total flavonoids fromHosta ventriacearoots on hosta plants were researched.
The results showed that ultrasonic extraction method Hosta ventriaceachromoco optimum extraction process as folows:
80%ethanol concentration,extraction temperature was 80℃,extraction time was 60min,material-liquid ratio was 1∶15,
total extraction of flavonoids was 25.48mg/g.
Keywords:Hosta.ventricosaroots;total flavonoids;extraction process
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