全 文 ：复合酶协同微波处理提取紫背天葵叶片总黄酮工艺
崔蕊静 1 申淑琦 2 郭 朔 1
（1河北科技师范学院食品科技学院 河北秦皇岛 066004 2河北农业大学海洋学院 河北秦皇岛 066003）
摘要 目的：以紫背天葵叶片为原料，研究复合酶（纤维素酶和果胶酶）协同微波处理提取紫背天葵叶片中黄酮
类物质，以及每个叶期不同叶片中黄酮类物质提取的工艺条件。 方法：采用单因素及正交试验对复合酶水解后
微波提取与直接微波提取总黄酮的效果进行对比试验。 结果：将紫背天葵叶片 50 ℃烘干，粉碎过 80 目筛，料水
比 1∶15（W∶V），加入 0.2%果胶酶和 0.05%纤维素酶，55 ℃水解 40 min，再加入体积分数 60%乙醇作提取剂，料液
比 1∶30，微波功率 360 W，温度 70 ℃下处理 20 min 后，所得浸提液中总黄酮含量比直接微波处理提高近 30%。
紫背天葵不同叶期、不同叶片黄酮类物质含量的规律为展开叶和成熟叶中总黄酮含量较高，幼叶次之，老叶中
最低。 结论：优化的工艺简便可行，提取率高，为紫背天葵黄酮类物质提取工艺的产业化提供理论依据。
关键词 紫背天葵叶； 复合酶； 微波； 提取； 总黄酮
文章编号 1009-7848（2014）02-0072-06
紫背天葵（Begonia fimbristipula Hance），植物
学分类属菊科（Compostitae）三七草属的多年生宿
根草本植物，是 1 种药食兼用的保健品[1-2]。 《全国
中草药汇编》记述，紫背天葵有治咳血、血崩、支气
管炎、盆腔炎、中暑、阿米巴痢疾和外用创伤止血
等功效。紫背天葵中黄酮类物质含量较高，具有抗
氧化、降低脂质过氧化反应、预防心血管疾病、抗
衰老、抗自由基和抗癌、防癌的等作用[3-5]。 从药用
植物提取具有生理活性的黄酮作为天然药物、保
健品和化妆品等行业的原料，已日益引起重视。黄
酮类化合物的提取和分离方法也得到深层次的研
究和开发，已有的方法将会日趋成熟和完善，各种
高效、方便快捷的新方法将会不断涌现[6]。 微波处
理因促进反应的高效性、强选择性、操作简便、副
产物少、产率高及产物易提纯等优点，已经被广泛
应用[7-9]。本文采用反应条件温和、对水解物不会产
生破坏的酶水解工艺，协同乙醇溶液作浸提剂，对
紫背天葵进行微波处理， 探讨微波辅助处理对紫
背天葵中黄酮类物质的浸提特性的影响， 旨在为
紫背天葵黄酮类物质提取工艺的产业化提供理论
依据。
1 材料与方法
1.1 原辅料
紫背天葵（Begonia Fimbristipula Hance），河北
科技师范学院园艺园林系实验基地提供； 芦丁对
照品（批号 100080-200808），中国药品生物制品
鉴定所；硝酸铝、亚硝酸钠、乙醇、氢氧化钠、丙酮、
甲醇等均为分析纯时间。
1.2 设备与仪器
723 型紫外-可见分光光度计，上海精密科学
仪器有限公司分光仪总厂；WD900B 微波炉，顺德
市格兰仕电器实业有限公司；JFSD-70 粉碎机，上
海嘉定粮油仪器有限公司；DHG-9245A 电热鼓风
干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司。
1.3 测定方法
采用分光光度法。 先用芦丁对照品配制标准
溶液，于 510 nm 光波长处比色定量测定，制备标
准曲线，然后根据样品的吸光度求出黄酮含量，再
调整各种因素，求出最佳试验条件[10-11]。
1.4 标准曲线的建立[12]
准确称取芦丁试剂 15 mg， 用 60%乙醇定容
到 100 mL。 准确量取芦丁溶液 0.0，1.0，2.0，3.0，
4.0，5.0 mL，分别置于 10 mL 容量瓶中，用 60%乙
醇定容至 5 mL， 各加入 5% NaNO2 溶液 0.3 mL，
放置 6 min，再加入 10% AI（NO3）3 溶液 0.3 mL，收稿日期： 2013-02-22
作者简介： 崔蕊静，女，1966 年出生，硕士，教授
Vol． 14 No． 2
Feb． 2 0 1 4Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology
中 国 食 品 学 报第 14 卷 第 2 期
2 0 1 4 年 2 月
DOI:10.16429/j.1009-7848.2014.02.030
第 14 卷 第 2 期
放置 6 min，然后加入 4% NaOH 2 mL，蒸馏水定
容，静置 15 min，每一步都充分混匀。 以第 1 个容
量瓶作参比 ，在 510 nm 处测定吸光度 ，绘制标
准曲线。建立的标准曲线方程 ：C = 0.0772x +
0 .0007，r = 0.99948，其中 c 代表吸光度，x 代表溶
液浓度（图1）。
针对试验所制得样品， 用分光光度计测得其
吸光度，利用回归直线方程，计算样品中黄酮类物
质的含量。
1.5 样品中总黄酮含量测定[13]
将紫背天葵洗净、烘干、粉碎，过 80 目筛。 准
确称取 1 g 样品，提取后计量总体积，用相应浓度
的乙醇定容至 100 mL， 然后从中量取 1 mL 溶液
置 10 mL 容量瓶中，加入 0.3 mL 5% NaNO2，摇匀
放置 6 min，再加入 0.3 mL 10%Al（NO3）3，放置 6
min后加入 2 mL 1% NaOH显色， 最后用 30%乙
醇定容，静置 15 min，在 510 nm处测吸光值。
Y（%）=（C′×10/1×100×V）×10-3/m
式中，Y——样品总黄酮含量 （%）；C′——提
取液总黄酮浓度 （mg/mL）；V——提取液总体积
（mL）；m——样品质量（g）。
1.6 样品黄酮提取率计算[14]
按上述样品中总黄酮测定方法测定， 计算出
各试验组提取液总黄酮的浓度 c′和提取液体积
v′，然后按计算黄酮的提取率。
黄酮提取率（%）=（c′×v′ ／m×Y×103）×100%
式中，c′——提取液总黄酮的质量浓度（mg/
mL）；v′——提取液总体积 （mL）；m——样品质量
（g）；Y——原料中总黄酮含量（%）。
2 结果与分析
2.1 复合酶水解紫背天葵叶片提取黄酮类物质
正交试验
紫背天葵叶片 50℃烘干，粉碎过 80 目筛，在
预试验基础上， 对提取率影响较大的因素——料
水比、加入酶量、水解温度和时间做 L9（34）正交试
验。 以水解液中总黄酮提取率为指标 ，结果见
表1。
0.08
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0
0 0.188 0.373 0.567 0.754 0.98
吸光度（A）
芦
丁
质
量
浓
度
/m
g·
m
L-
1
图 1 芦丁标准曲线
Fig.1 Standard curve of rutin
1 1（1∶15） 1（0.15+0.08） 1（45） 1（40） 20.089
2 1（1∶15） 2（0.20+0.05） 2（50） 2（60） 37.634
3 1（1∶15） 3（0.25+0.02） 3（55） 3 （80） 35.435
4 2（1∶20） 1（0.15+0.08） 2（50） 3（80） 22.098
5 2（1∶20） 2（0.20+0.05） 3（55） 1（40） 39.081
6 2（1∶20） 3（0.25+0.02） 1（45） 2（60） 19.873
7 3（1∶25） 1（0.15+0.08） 3（55） 2（60） 22.145
8 3（1∶25） 2（0.20+0.05） 1（45） 3（80） 24.363
9 3（1∶25） 3（0.25+0.02） 2（50） 1（40） 26.947
K1 31.053 21.444 21.442 28.706
K2 27.017 33.693 28.893 26.551
K3 24.485 27.418 32.220 27.299
极差 R 6.568 12.249 10.779 2.155
A（料水比） B（酶用量（果胶酶+纤维素酶）/%） C（水解温度/℃） D（水解时间/min）
试验
序号
因素水平 总黄酮提
取率/%
表 1 L9（34） 正交试验设计与结果
Table 1 Design and results of L9（34） orthogonal test
复合酶协同微波处理提取紫背天葵叶片总黄酮工艺 73
中 国 食 品 学 报 2014 年第 2 期
极差分析结果表明， 影响混合酶水解的因素
主次顺序为 B＞C＞A＞D，即加酶量对紫背天葵叶片
中黄酮类物质提取效果影响最大， 其次为水解温
度和料水混合比例，水解时间影响最小。混合酶水
解最佳条件为 A1B2C3D1，即料水比 1∶15，加 0.2%果
胶酶和 0.05%纤维素酶，温度 55 ℃，水解 40 min
效果最佳。
2.2 微波提取单因素试验
2.2.1 乙醇体积分数对紫背天葵叶总黄酮提取效
果的影响 准确称取粉碎过 80 目筛的紫背天葵
叶粉末 7份，各 1 g，料水比 1∶15（W∶V），加 0.2%果
胶酶和 0.05%纤维素酶，55 ℃水解 40 min， 灭酶。
分别加入体积分数为 30%，50%，60%，70%，80%
的乙醇，料液比 1∶30（W∶V），控制反应温度 70 ℃，
在微波功率 360 W条件下处理 20 min， 浸提后过
滤，残渣重复提取 1 次。 将滤液合并，用等浓度乙
醇定容至 100 mL， 按本文 1.5 节方法测定不同浓
度的乙醇提取紫背天葵中的总黄酮含量（图 2）。 与
不加酶水解的直接微波提取法作对比，结果表明，
随乙醇浓度的增加， 两种提取方法的总黄酮含量
随之增加，而当乙醇浓度过高时，黄酮含量反而下
降， 其原因可能是乙醇浓度提高增加了提取剂对
物料的渗透性，并提高黄酮类化合物的溶解度，从
而提高黄酮浸出率。在使用微波加热时，主要是物
料中的极性分子尤其是水分子吸收微波能， 因水
的介电常数比乙醇大，更易吸收微波，产生大量的
热量，故使物料升温。 乙醇浓度增加，减少了料液
中水的比例，使料液升温减慢，从而影响黄酮浸出
率。也可能是因乙醇浓度过高，使黄酮类化合物的
溶解度下降， 而叶绿素等脂溶性物质的溶出量增
多，故导致黄酮类化合物的浸出率下降。复合酶水
解后用微波提取， 当乙醇体积分数 60%时黄酮浓
度最高，且高于直接微波提取、乙醇体积分数 70%
时的黄酮浓度。
2.2.2 料液比对紫背天葵总黄酮提取效果的影响
称取 6 份样品，各 1 g，加 15 mL 水混匀，加酶水
解。用 60%乙醇作浸提剂微波提取，料液比分别为
1∶15，1∶20，1∶25，1∶30，1∶35，1∶40，其余条件同 2.2.1
节。同时做对比试验。不同料液比对紫背天葵总黄
酮提取的影响见图 3。 试验结果表明，随着料液比
的增加，黄酮含量也随之增加，主要原因是浸提剂
比例的提高， 增加了料液体系与提取剂体系间有
效成分的浓度差， 减少了物料内部有效成分的残
留量，从而提高黄酮得率。 在料液比 1∶35 时达黄
酮得率最高，继续增加浸提剂的用量，总黄酮含量
增加速率明显减慢。这是因为浸提剂用量越大，浓
度梯度越大，物质溶出越多，而当达到平衡后，再
增大浸提剂用量， 黄酮类化合物溶出量的变化不
明显，同时加大了后续处理工序的投入，因此料液
比不超过 1∶35比较理想。
0.030
0.025
0.020
0.015
0.010
0.005
0
微波处理
酶水解+微波处理
30 50 60 70 80
乙醇体积分数/%
黄
酮
质
量
浓
度
/m
g·
m
L-
1
图 2 乙醇体积分数对紫背天葵总黄酮提取量的影响
Fig.2 Effect of the ethanol volume percent on
extraction content of total flavonoids from
Begonia fimbristipula Hance
0.025
0.020
0.015
0.010
0.005
0
微波处理
酶水解+微波处理
1∶15 1∶20 1∶25 1∶30 1∶35 1∶40
料液比
黄
酮
质
量
浓
度
/m
g·
m
L-
1
图 3 料液比对紫背天葵总黄酮提取量的影响
Fig.3 Effect of the solid to liquid ratio on
Extraction content of total flavonoids from
Begonia fimbristipula Hance
2.2.3 提取温度对紫背天葵总黄酮提取效果的影
响 称取 6 份样品，各 1 g，复合酶水解后分别在
30，40，50，60，70，80℃微波浸提， 料液比 1∶35，其
余条件同 2.2.1 节，结果见图 4。 同时做对比试验，
74
第 14 卷 第 2 期
结果表明，随着提取温度的增加，黄酮含量增加。
当温度由 50 ℃上升到 70 ℃时黄酮类物质提取率
上升最快， 而温度 70 ℃后总黄酮浸提量稍有下
降，可能是因温度较高，黄酮类化合物部分分解或
变性。采用微波加热法提取黄酮类化合物时，应控
制提取温度不超过 70℃。
2.2.4 微波功率对紫背天葵总黄酮提取效果的影
响 称取 5 份样品，各 1 g，复合酶水解后分别在
微波功率 180，360，540，720，900 W 下提取， 控制
浸提温度 70℃，其余条件同 2.2.1 节，结果见图 5。
同时做对比试验， 结果表明， 随着微波功率的增
加，总黄酮含量增加，当超过一定功率时，黄酮含
量降低，这是因为当微波功率较低时，微波对细胞
膜的破坏作用较小，分子运动不剧烈，所以黄酮浸
出量较低。随着微波功率不断增加，微波对细胞的
破壁作用和加热作用， 加速了细胞内有效成分的
快速溶出，黄酮浸出量随之增加；而当微波功率过
大时，使乙醇暴沸蒸发较多，造成提取液不能很好
地与物料接触，乙醇不能有效地进入细胞，且杂质
溶出也较多，使黄酮浸出率降低。酶解后用微波提
取，黄酮浸出量大，且所用功率比对照低。 综合考
虑紫背天葵的浸提效果和成本， 确定微波功率为
360 W。
0.030
0.025
0.020
0.015
0.010
0.005
0
微波处理
酶水解+微波处理
30 40 50 60 70 80
黄
酮
质
量
浓
度
/m
g·
m
L-
1
提取温度/℃
图 4 温度对紫背天葵总黄酮提取量的影响
Fig.4 Effect of temperatures on extraction content of
total flavonoids form Begonia fimbristipula Hance
0.024
0.023
0.022
0.021
0.020
0.019
0.018
微波处理
酶水解+微波处理
180 360 540 720 900
黄
酮
质
量
浓
度
/m
g·
m
L-
1
微波功率/W
图 5 微波功率对紫背天葵总黄酮提取率的影响
Fig.5 Effect of microwave power on extraction content of
total flavonoids from Begonia fimbristipula Hance
2.2.5 微波处理时间对紫背天葵总黄酮提取效果
的影响 准确称取 5 份样品，各 1 g，酶解后在微
波功率 360 W 下分别提取 10，15，20，25，30 min，
其余条件同 2.2.1节。同时做对比试验，结果表明，
随着微波时间的增加，黄酮含量增加，而当微波时
间过长时，黄酮含量反而下降。这可能是由于微波
短时间处理对物料细胞膜的破坏作用较小， 总黄
酮浸出量少。 随着时间延长，细胞膜不断破裂，总
黄酮浸出量增多。继续延长提取时间，细胞膜进一
步破裂，而当总黄酮溶解度达饱和时，有效成分不
再溶出，物料中粘液质及其它杂质被溶出，使浸出
液黏度增大，从而扩散速度变慢，后续工序过滤变
得困难，并且随着时间的增加，可能使黄酮类化合
物被分解。 酶解后用微波提取，黄酮浸出量大，比
对照节省时间。 最终确定微波时间为 20 min。
2.3 正交试验对比
在上述单因素试验基础上，以乙醇浓度、料液
比、微波功率、微波处理时间为因素，复合酶水解
0.0245
0.0240
0.0235
0.0230
0.0225
0.0220
0.0215
0.0210
0.0205
0.0200
微波处理
酶水解+微波处理
10 15 20 25 30
提取时间/min
图 6 时间对紫背天葵总黄酮提取量的影响
Fig.6 Effect of microwave extracting time on
extraction content of total flavonoids from
Begonia fimbristipula Hnace
黄
酮
质
量
浓
度
/m
g·
m
L-
1
复合酶协同微波处理提取紫背天葵叶片总黄酮工艺 75
中 国 食 品 学 报 2014 年第 2 期
后用微波提取，与直接微波提取作对照，按表 2 做
四因素三水平正交试验， 考察因素水平及结果见
表 2。
试验
序号
A
（乙醇体积分数/%）
B
（料液比）
C
（微波功率/W）
D
（微波时间）/min
酶水解+微波处理
提取率/%
微波处理
提取率/%
1 1（60） 1（1：25） 1（360） 1（20） 71.23 21.37
2 1（60） 2（1：30） 2（540） 2（25） 66.12 34.26
3 1（60） 3（1：35） 3（720） 3（30） 44.66 48.39
4 2（70） 1（1：25） 2（540） 3（30） 45.21 25.77
5 2（70） 2（1：30） 3（720） 1（20） 70.86 40.07
6 2（70） 3（1：35） 1（360） 2（25） 63.59 54.85
7 3（80） 1（1：25） 3（720） 2（25） 46.28 27.39
8 3（80） 2（1：30） 1（360） 3（30） 53.36 38.10
9 3（80） 3（1：35） 2（540） 1（20） 65.38 53.94
K1 60.67 54.24 62.73 69.16
主次顺序
D＞B＞C＞A
最优组合
A1B2C1D1
K2 59.89 63.45 58.90 58.66
K3 55.01 57.88 53.93 47.74
R 5.66 9.21 8.79 10.92
K1 34.67 24.84 38.11 38.46
主次顺序
B＞A＞D＞C
A2B3C3D2
K2 40.23 37.48 37.99 38.83
K3 39.81 52.39 38.62 37.42
R 5.56 12.63 0.51 1.41
表 2 紫背天葵叶总黄酮提取条件的正交试验结果
Table 2 Orthogonal test resuts of flavonoids extraction condition of Begonia fimbristipula Hance leaves
按组合 A2B2C1D1（即乙醇体积分数 60%、料液
比 1∶30、微波功率 360 W、微波处理时间 20 min）
和 A2B3C3D2（即乙醇体积分数 70%、料液比 1∶35、
微波功率 720 W、微波处理时间 25 min）进行对照
试验， 总黄酮提取率分别为 71.56%和 55.32%，后
者比前者提高 29.36%，说明酶水解后用微波提取
比直接微波提取效果好， 这是因为用酶制剂破坏
原料细胞壁及细胞间层的纤维素和果胶质形成的
阻挡层，可使胞内黄酮类物质最大限度地溶出，同
时酶解可以较温和地将原料组织分解， 保证了提
取物的性质和结构的稳定。 之后在微波处理的条
件下提取，抑制物质量浓度降低，黄酮类物质浸出
增加。
2.4 各叶期紫背天葵不同叶的总黄酮含量测定
紫背天葵的幼叶、展开叶、成熟叶、老叶 4 种
叶期的叶片经烘烤、粉碎、过 80 目筛，按 2.3 节优
化组合提取，测定总黄酮含量，结果见表 3。
叶龄 幼叶 展开叶 成熟叶 老叶
样品总黄酮含量/% 0.4471 0.7529 0.6835 0.3971
表 3 紫背天葵各叶龄不同叶片总黄酮含量
Table 2 Total flavonoids content of different leaves of each leaf stage of Begonia fimbristipula Hance
注：幼叶 5~10d，展开叶 20~25d，成熟叶 40~45d，老叶 100~120d。
试验结果表明， 紫背天葵的展开叶和成熟叶
中总黄酮含量较高，幼叶次之，老叶中最低，建议
采摘时间应在定植 25 d左右较好。
3 讨论
在用复合酶解解原料时， 浸提剂选用水而非
乙醇。乙醇对酶的活性有影响，高浓度乙醇会使酶
变性。 果胶不溶于乙醇， 会使果胶酶水解效果降
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第 14 卷 第 2 期
低。
纤维素酶和果胶酶协同微波处理提取紫背天
葵叶片中黄酮类物质，比直接微波提取效果好，总
黄酮提取率提高近 30%，且降低了微波功率，缩短
了提取时间。
紫背天葵不同叶期叶片中总黄酮含量的规律
为展开叶和成熟叶中含量较高，幼叶次之，老叶中
最低。 建议采摘时间应在定植 25 d左右较好。
本试验优化了紫背天葵叶片中总黄酮的提取
工艺，最大限度地提高黄酮提取率。
参 考 文 献
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Complex Enzyme and Microwave Assisted Extraction Technology of Total Flavonoids
from Begonia fimbristipula Hance Leaves
Cui Ruijing1 Shen Shuqi2 Guo Shuo1
（1College of Food Science and Technology， Hebei Normal University of Science and Technology，
Qinhuangdao 066004，Hebei
2Ocean College of Hebei Agricultural University， Qinhuangdao 066003， Heibei）
Abstract Objective： With the Gynura bicolor leaves as raw material， to study on the composite enzyme（cellulose
enzyme and pectinase） collaborative microwave processing to extract flavonoids from Gynura bicolor leaves， and the pro-
cess conditions of flavonoids from leaves of different leaf in each period. Method： Using single factor and orthogonal test
to contrast the effect of microwave extraction of flavonoids after composite enzyme hydrolysis and microwave extraction of
total flavonoids directly. Results： The content of total flavonoids in leaching liquid increased about 30% than the direct
microwave treatment as the condition of Gynura bicolor leaves in 50 ℃ drying， smashing through a 80 mesh sieve， the
ratio of material to water 1∶15 （W∶V）， adding 0.2% pectinase and 0.05% cellulose， hydrolyzing 40 min in 55 ℃， then
add 60% ethanol as extracting agent， the ratio of material to liquid is 1 ∶ 30， microwave power of 360 W， treatment of
20 min in 70 ℃ . The content of total flavonoids in Gynura bicolor leaves is higher in expanded leaves and mature
leaves， less in young leaves， and the lowest in the old leaves. Conclusion： The optimized process is simple and feasi-
ble， and has high extraction efficiency， it provides a theoretical basis for the extraction process of flavonoids in Gynura
bicolor for industrialization.
Key words Begonia fimbristipula Hance leaves； complex enzyme； microwave； extraction； total flavonoids
复合酶协同微波处理提取紫背天葵叶片总黄酮工艺 77