全 文 ：现代食品科技 Modern Food Science and Technology 2008, Vol.24, No.8
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微波辅助萃取半边旗黄酮的工艺优化及其
抗氧化研究

丁利君
（广东工业大学轻工化工学院，广东 广州 510006）
摘要：以微波辅助萃取半边旗总黄酮物质，并对其抗氧化作用进行了研究。通过研究微波功率、微波作用时间、浸提温度、料
水比等单因素对黄酮提取率效果的影响，进行二次通用旋转试验设计，优化半边旗黄酮提取的工艺参数。结果表明其最佳条件为：用
蒸馏水作溶剂，物料与溶剂的比1: 48.75（m/V），在微波炉功率800 W，以其40%的火力辐射处理2.85 min后，在80 ℃浸提1 h。此条
件下的黄酮提取率为3.13%。该提取液对自由基有良好的清除作用。
关键词：黄酮，半边旗，微波，提取，抗氧化，自由基
中图分类号：TS201.2；文献标识码：A；文章篇号:1673-9078(2008)08-0803-04
Optimization of Microwave-assisted Extraction of Flavonoids from
Pteris semipinnata and its Antioxidation
DING Li-jun
（Department of food science and bioengineering, Faculty of chemical engineering and light industry, Guangdong
University of Technology, Guangzhou510006, China）
Abstract: The optimization of microwave-assisted extractionof flavonoids from Pteris semipinnata was studied. Single factor test and
quadratic general rotation union test design showed that, the best extraction agent, ratio of solid to liquid，microwave power, microwave
irradiation time, water-extraction temperature and water-extraction time were water, 1:48.75 (g / mL ) , 800W, 170s, 80℃ and 1h, respectively.
under those conditions, the total flavonoids content of Pteris semipinnata was 3.13％. Besides, the extracts showed high antioxidation activity.
Key words: Pteris semipinnata; flavonoids; microwave; extraction; antioxidative activity; free radicals

半边旗，又名半边蕨、半边风药，是凤尾蕨科植
物，为南方常用生药之一。现代文献记载，半边旗有
止血、生肌、解毒、消肿之功效，民间用于治疗吐血、
外伤出血、跌打损伤、目赤肿痛。半边旗主要分布于
广东、江西、福建、台湾、广西和西南，亚洲热带其
它地区也有[1]。
天然产物中化学成分的提取是一件耗时、耗能又
费溶剂的工作。微波提取是指在天然药物(中药)有效
成分的提取过程中(或提取的前处理)进入微波场，利
用微波场的特性和优点来强化有效成分浸出的新型提
取方法。微波萃取技术作为一种新型的萃取技术，提
取速率提高，受溶剂亲和力的限制较小，生产安全可
靠，无污染，属于绿色工程，生产线组成简单，并可
节能[2]，节省投资。
本文采用微波辅助萃取半边旗中黄酮物质，用二
收稿日期：2008-02-20
作者简介：丁利君副教授
次通用旋转试验设计，优化半边旗黄酮提取的工艺参
数，并对半边旗黄酮提取液对自由基的清除作用进行
分析，研究其抗氧化性，为其进一步开发利用提供科
学依据。
1 实验材料与方法
1.1 材料和仪器
半边旗：采在潮州竹竿山，取其根、茎、叶，120
℃烘干至恒重，粉碎后置于干燥处，备用。芦丁（生
化试剂，上海试剂二厂），试剂均为分析纯。
GalanzWD800ASL23-3 电脑型烧烤微波炉(格兰
仕电器有限公司)；TU-1900 双光束紫外可见分光光度
计（北京普析通用仪器有限公司）等。
1.2 总黄酮测定方法
分光光度法[3]。
1.3 对自由基清除实验
1.3.1 羟自由基(·OH)的生成及清除率的测定
DOI:10.13982/j.mfst.1673-9078.2008.08.006
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按文献[3]。
1.3.2 清除超氧自由基（O2·－）能力的测定
采用邻苯三酚氧化法[3]。
2 结果与分析
2.1 单因素实验结果分析
微波法提取半边旗黄酮类化合物过程中有多个影
响因素，为了得到提取黄酮类化合物的较合理的方法，
本实验选取了微波处理时间、火力、乙醇浓度、物料
与溶剂的比这四个因素进行单因素实验。
准确称取粉碎后的半边旗叶粉末 1.000 g，与不同
体积分数乙醇同时加入烧瓶中，在一定微波功率下提
取一定时间，冷却，过滤，于波长 499 nm 处比色，
参比为空白试剂。在测定某一因素对半边旗黄酮提取
量的影响时，固定其它因素及其水平。
2.1.1 浸提温度对半边旗黄酮提取量的影响
在微波炉火力为 40％，以水作溶剂（以下同），
干物料与水的比（即料水比）为 1:50（m/V），微波处
理 5 min,于不同温度下浸提 1 h，研究不同浸提温度对
半边旗黄酮提取量的影响。图 1 表明，在 80℃时提取
效果最好。

图1 浸提温度对半边旗黄酮提取效果的影响
Fig.1 Effect of extraction temperature on extraction ratio of the
total flavonoids of Pteris semipinnata
2.1.2 料水比对半边旗黄酮提取量的影响

图2 料水比对黄酮提取量的影响
Fig.2 Effect of material and liquid proportion on extraction
ratio of the total flavonoids of Pteris semipinnata
用微波处理 5 min 后，80 ℃下浸提 1 h，研究不
同料水比对半边旗黄酮提取量的影响。图 2 结果表明，
在料水比为 1:50(m/V)时，黄酮提取量最高。这是由于
微波辐射待提取样品时，会使其细胞结构遭到破坏。
料水比较小时，半边旗叶吸收的微波能量相对较多，
细胞破碎的程度就比较好，溶解的黄酮就多；而溶剂
体积过大时，半边旗叶吸收的能量相对减少，细胞破
碎程度相对就会减小，所以黄酮溶解量也会相应减少。
而最佳的条件为料水比为 1:50(m/V)。
2.1.3 微波作用时间对半边旗黄酮提取量的影响
料水比为1:50(m/V)，用微波处理不同时间后，于
80℃浸提1 h，研究不同微波作用时间对半边旗黄酮提
取量的影响。图3可知，随微波作用时间的延长，黄酮
提取量先升高再降低，在微波作用时间为3 min时，黄
酮提取量出现峰值。这可能是由于在火力为40％时，
微波在短时间内对细胞膜的破碎作用就比较大，溶出
物多，黄酮提取量也就高。随时间增加，膜进一步破
裂，样品中粘液质等杂质就会进入浸出液，使得浸出
液粘度增大，从而扩散速度变慢，过滤也变得困难，
使较多黄酮残留于滤渣而损失。同时，处理时间过长，
可能引起半边旗中蛋白变性对黄酮有吸附作用，反而
降低提取率。

图3 微波处理时间对黄酮提取率的影响
Fig.3 Effect of treating time of microwave on extraction ratio of
the total flavonoids of Pteris semipinnata
2.1.4 微波火力对半边旗黄酮提取率的影响

图4 微波火力对黄酮提取率的影响
Fig.4 Effect of firepower of microwave on extraction ratio of the
total flavonoids of Pteris semipinnata
料水比为 1:50(m/V)，分别在不同微波火力条件下
处理 3 min 后，于 80℃浸提 1 h。图 4 结果可知，在
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微波火力为 40％时有较高的黄酮提取率。微波火力太
低时，微波对细胞膜的破碎作用比较小，分子运动也
不剧烈，故黄酮浸出率不高；随着微波功率不断增加，
分子运动加剧，细胞膜破碎程度加大。但当微波炉功
率超过 60%时，细胞膜并不会无限制破碎，而微波对
细胞内物质的选择性加热性能差异则减小，一些易溶
于水的物质先被溶解，从而造成黄酮提取率的降低。
2.2 二次通用旋转实验设计[4]的结果
2.2. 1 提取工艺条件优化数学模型的建立
在单因素试验基础上，考虑安全性及经济性，以
水作提取剂，微波火力 40%的条件下，以微波作用时
间、提取温度、料液比为影响因素，采用三因子二次
通用旋转试验方案对提取工艺条件进行了优化，确定
各因素不同水平对半边旗黄酮提取量的影响。因素水
平设置见表 1，结果见表 2。
对表 2 的试验结果进行统计分析得到影响黄酮的
提取率( Y) 的回归方程为:
Y=2.743095-0.00336X1-0.09284X2-0.04018X3+
0.00944X12–0.034X22-1.08718X32+0.023478X1X2
-0.00839X1X3 + 0.013764X2X3
其中：X1= (Z1-5)/1，X2 =(Z2-3)/0.6，X3 =(Z3-50)/5；
Z1 、Z2 、Z3分别是提取工艺条件中对应的浸提温度、
微波时间、料水比。
表1 二次通用旋转设计因素编码表
Tab.1 Factors and levels of quadratic general rotation union
test design of microwave extraction conditions for the total
flavone from Pteris semipinnata
Xxj 提取温度/℃ 微波处理时间/min 料液比
+r 93 4 1:58.4
1 85 3.6 1:55
0 80 3 1:50
-1 75 2.4 1:45
-r 67 2 1:41.6
△j 5 0.6 5
r = 1. 682
2.2.2 数学模型的应用分析
对数学模型进行降维分析，将三因素中的二个分
别固定在零水平，观察各单因素在各水平上对黄酮提
取率的影响效应，得到以其中一个因素为决策变量的
偏子回归模型。将各因素不同水平值分别代入各偏子




回归模型，经计算机绘图，得到浸提温度、微波时间、
料水比单因子影响黄酮提取率的曲线。即将回归方程
中 X1、X2、X3 分别固定为 0，得出 3 个曲线方程为：
Y1=2.743-0.00336X1+0.009448X1^2,
Y2=2.743-0.09284X2-0.0034X2^2,
Y3=2.743-0.04018X3-0.08718X3^2
表2 二次通用旋转试验结果
Tab.2 The extraction results of the total flavone from Pteris
semipinnata with microwave by quadratic general rotation
union test design
试验
号
浸提温
度/℃
微波处理
时间/min
料水比
/g:mL
黄酮含
量/%
1 85 3.6 1:55 2.4016
2 85 3.6 1:45 2.5612
3 85 2.4 1:55 2.6533
4 85 2.4 1:45 2.8111
5 75 3.6 1:55 2.4762
6 75 3.6 1:45 2.5454
7 75 2.4 1:55 2.7650
8 75 2.4 1:45 2.9461
9 93 3 1:50 2.8489
10 67 3 1:50 2.6945
11 80 4 1:50 2.7156
12 80 2 1:50 2.7614
13 80 3 1:58.4 2.5268
14 80 3 1:41.6 2.5156
15 80 3 1:50 2.6085
16 80 3 1:50 2.7372
17 80 3 1:50 3.0167
18 80 3 1:50 2.9254
19 80 3 1:50 2.4981
20 80 3 1:50 2.7469
作出曲线见图 5、6、7。比较单因子模型曲线图
可知：微波时间、料水比对黄酮提取率有较大影响。
各因素的最佳条件为：微波处理时间为 2.85min，料
水比为 1:48.75（m/V），在 80℃下浸提 1 h。
2.3 半边旗黄酮提取液对自由基的清除作用
用不同浓度的黄酮提取液对 O2-·、·OH 进行清除。
由图 8 可知，该黄酮提取液对 O2-·、·OH 有明显的清
除作用，且清除效果随着提取液浓度的增加而增大。
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图5 浸提温度对黄酮提取率的影响
Fig.5 Effect of extraction temperature on extraction ratio of the
total flavonoids of Pteris semipinnata with microwave

图6 微波时间对黄酮提取率的影响
Fig.6 Effect of treating time of microwave on extraction ratio of
the total flavonoids of Pteris semipinnata with microwave

图 7 料水比对黄酮提取率的影响
Fig.7 Effect of the ratio of material to liquid on extraction ratio
of the total flavonoids of Pteris semipinnata with microwave

图8 提取液对超氧自由基清除作用
Fig.8 OH · and O2。· scavenging effect of flavonoids from Pteris
semipinnata
3 结论
利用微波(功率：800 W，火力：40%)辅助提取半
边旗中总黄酮，采用二次通用旋转试验转设计得到了
提取的最佳工艺参数。结果表明最佳条件为：用水作
为溶剂，料水比为 1:48.75（m/V），微波处理 2.85 min
后，于 80 ℃下浸提 1 h，此条件下的黄酮提取率为
3.13%。此方法具有提取量高，准确、快速，操作成
本和原料预处理成本低，并且对环境无污染等优点。
半边旗黄酮提取液对 O2-·、·OH 自由基有明显的
清除作用，且清除效果随着提取液浓度的增加而增大。
本研究结果给半边旗植物的进一步开发利用提供
了科学依据。
参考文献
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