全 文 ：食 品 科 技
FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY 2011年 第36卷 第1期
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微波-纤维素酶联合提取芒萁黄酮及
抗氧化研究
丁利君，黄泽华
(广东工业大学轻工化工学院，广州 510006)
摘要：目的：研究微波-纤维素酶联合提取芒萁总黄酮的最佳工艺条件。方法：利用微波消解
仪辅助提取，主要研究微波处理时间、微波功率、微波压强、料液比等单因素对芒萁中的总黄
酮提取得率的影响；采用纤维素酶提取，主要研究纤维素酶浓度、酶解时间、pH、酶解温度对
提取芒萁黄酮提取效果的影响。在单因素实验基础上，通过三元二次旋转设计实验，确定最佳
提取条件。结果：以60~80目的芒萁叶干粉为原料，水为提取剂，料液比为1:30，用微波消解仪
(微波工作压强0.3 MPa，微波功率682 W)处理92 s后，采用纤维素酶处理，用0.10%的纤维素酶，
于59 ℃酶解2 h，提取效果最好。在最佳条件下，黄酮的提取率为11.35%；该提取物对羟基自由
基、超氧自由基都有一定的清除作用。结论：芒萁中的黄酮含量高，原料易得，有很高的开发
利用价值。
关键词：蕨类植物；黄酮；微波；抗氧化；纤维素酶
中图分类号：R 284.2 文献标志码：A 文章编号：1005-9989(2011)01-0172-05
Study on extraction of flavonoids from Dicranopteris with joint
extraction microwave-cellulase and its antioxidative activity
DING Li-jun, HUANG Ze-hua
(College of Chemical Engineering and Light Industry, Guangdong University of Technology,
Guangzhou 510006)
Abstract: Objective: To research the extract process and its antioxidative activity from Dicranopteris.
Methods: The extraction of total flavonoids from Dicranopteris was studied with microwave-Cellulase, and
the antioxidative activity was studied with the scavenging rate on radicals. Results: The optimum extraction
conditions were: Take Dicranopteris leaves powder(60~80 mesh) as raw materials, the ratio of solid to liquid
1:30，microwave power 682 W, microwave pressure 0.3 MPa , microwave time: 2 min, then hydrolysis with
0.10% cellulase for 2 h at 59 ℃. Flavonoids extraction rate of 11.35% was obtained under these conditions.
In addition, the extracts scavenged hydroxyl radical and Superoxide radical. The content of flavonoids from
Dicranopteris was high, and the extract had good antioxidative activity. The study provide a sound theory
basis for exploring Dicranopteris.
Key words: Dicranopteris; flavonoids; microwave; antioxidative activity; cellulase
收稿日期：2010-04-27
基金项目：广东省自然基金项目(8151009001000029)；广东省科技厅计划项目(2008B021100013)。
作者简介：丁利君(1965—)，女，教授，主要从事食品化学、食品加工等方面的教学与研究工作。
提取物与应用
DOI:10.13684/j.cnki.spkj.2011.01.002
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2011年 第36卷 第1期
芒萁又称铁狼萁，为药用蕨类植物中的里白
科植物，全草入药，可清热利尿，化瘀，止血[1]。
芒萁含有丰富的黄酮物质，有研究表明，黄酮类
化合物具有降血脂、降血糖、增强人体免疫力的
功能，并对糖尿病、高血压、冠心病、中风等疾
病有辅助疗效；它还是一种天然抗氧化剂，具有
清除体内超氧离子自由基、抗衰老的作用。并且
有研究证实，食用黄酮类化合物与降低癌症率有
关[2]，对治疗冠心病脑血栓和消除自由基等方面也
有显著效果。蕨类黄酮提取的方法主要有热水提
取法、乙醇浸提法、微波消解法、超声波提取法
等。近来微波法得到广泛地应用[3]，例如，安守强
等[4]通过微波辅助提取苦荞籽粒中的黄酮类化合物
进行研究，时间短，工艺简单，提取率高，无需
加热，简化了工艺流程，具有很高的开发利用价
值。纤维素酶能破坏细胞壁，能促进细胞内的有
效成分的提取。马田田将纤维素酶用于黄柏提取
小聚碱[5]。陈庆庆、夏黎明等利用纤维素酶提取豆
粕异黄酮[6]；王万能等利用纤维素酶-超声波提取
豆粕中异黄酮[7]。本文主要采用纤维素酶-微波联
合提取芒萁黄酮，并对其抗氧化性进行了研究，
为芒萁的开发利用提供理论依据。
1 材料和方法
1.1 材料
芒萁原料，采自广州番禺。样品处理方法：
洗净，干燥(60 ℃)，粉碎，粉末过筛，收集备用。
芦丁：上海润捷化学试剂有限公司；纤维素
酶：广州裕立宝生物技术有限公司；邻二氮菲、
邻苯三酚、NaNO2：分析纯。
VIS-7220可见分光光度计：北京瑞利分析仪
器公司；XT-9900型智能微波消解仪：上海新拓微
波溶样测试技术有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 总黄酮的测定[8] 芦丁标准溶液的制备：
准确称取120 ℃干燥恒质量的芦丁10 mg，用60%
乙醇定容至100 mL，得浓度为0.1 mg/mL的标准应
用液。采用亚硝酸钠比色法，制作标准曲线，测
定值经过最小二乘法进行线性回归，分析得出回
归方程： Y=0.9646x+0.0032，R2=0.9988 ，范围为
0.095~0.484。
样品溶液制备与黄酮含量测定：准确称取1
mL样品液，加入比色管中，加入5%亚硫酸钠溶液
0.3mL，摇匀，静置6 min后，加入10%硝酸铝溶液
0.3 mL，摇匀，静置6 min后，加入1 mol/L NaOH溶
液4 mL，用蒸馏水稀释至10 mL刻度线， 摇匀，静
置15~20 min，在波长510 nm处测定各比色管中溶
液的吸光度，空白是用蒸馏水代替样品液。测定
吸光度，利用标准曲线方程计算出样品的黄酮含
量，黄酮相对提取率公式为：
p(%)= ×100
y×V1
m×V1×10
3
式中：p为总黄酮类物质提取率，%；
y为从回归方程计算求得样品中黄酮类
物质含量，mg；
V1为样液定容总体积，mL；
V为测定取样体积，mL；
m为芒萁样品投料量，g。
微波辅助提取芒萁黄酮的方法：准确称量芒
萁干粉于消解罐中，加提取剂——蒸馏水，微波
消解后，浸提，过滤，定容，测定黄酮含量。
纤维素酶提取芒萁黄酮的方法：准确称量芒
萁粉末，加入纤维素酶，按料液比1:30加入蒸馏
水，在不同条件下处理后，过滤，定容，测定黄
酮的百分含量。
1.2.2 芒萁总黄酮提取物对羟基自由基的清除作
用[8] 取 5 mmol/L邻二氮菲溶液1.5 mL，加入 pH为
7.4的磷酸缓冲液(PBS)4.0 mL ，充分混匀后加入
7.5 mmoL/L硫酸亚铁溶液 1.0 mL，每加 1管立即混
匀，加入 2.5 mL去离子水以补充体积 ，最后加入
1% H2O2 1.0 mL，反应体系在 37 ℃保温1 h，于536
nm处测定吸光度A1。然后依上法实验，加入下表
不同体积的芒萁黄酮提取液后加H2O2，测定A2。
不加 H2O2和提取液，加入 3.5 mL去离子水以补充
体积测定A3。表观·OH清除率按下式计算：
消除率(%)= ×100
A2-A1
A3-A1
1.2.3 芒萁总黄酮提取物对超氧自由基的清除作
用[8] 取 50 mmol/L的tris- HCl缓冲溶液(pH为8.2)4.5
mL，加入4.2 mL去离子水，立即加入5 mmol /L的
邻苯三酚0.3 mL(以10 mmol/L的HCl代替邻苯三酚作
为空白)，计时并定容至10 mL，充分反应3 min后
于325 nm处以紫外分光光度计进行时间扫描，每
隔30 s测定一次吸光度，得出溶液吸光度随时间的
变化率F0。然后依上法实验，加入下表不同体积的
芒萁黄酮提取液，再加入3.2 mL去离子水，得出吸
光度随时间的变化率Fx。将F0 和Fx代人下式计算
提取物与应用
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提取液对 O- 2·的清除率。
消除率(%)= ×100
F0-FX
F0
2 结果与分析
2.1 芒萁植物不同部位的黄酮含量比较
以水作为溶剂，分别取芒萁的根、茎、叶粉
末0.5 g，按料液比1:30加入蒸馏水，在60 ℃恒温浸
提2 h，过滤，定容至50 mL，测吸光度，计算各部
位的总黄酮含量。
小，浓缩需要消耗能源。为了后续实验的方便和
更好地节约资源，本实验料液比选择1:30。
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图１ 芒萁不同部位的黄酮含量
图1结果表明，根的含量最高，其次是叶、
茎。芒萁叶中黄酮的含量仅次于根，资源丰富，本
实验采用芒萁叶干燥后的粉末。
2.2 粉碎度对芒萁黄酮提取率的影响
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图2 粉碎度对芒萁黄酮提取率的影响
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图3 料液比对芒萁黄酮得率的影响
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图4 微波功率对芒萁黄酮提取率的影响
2.4 微波辅助提取芒萁中黄酮的技术参数
2.4.1 微波功率对提取芒萁中的黄酮的影响
准确称量的芒萁粉末，按料液比为1:30加入
适量的蒸馏水，微波消解仪工作压力为0.2 MPa，
处理120 s后，浸提40 min，过滤，测总黄酮。
准确称量不同目数粉末各0.5 g，按照料液比
为1:30加水，在60 ℃恒温浸提2 h，过滤，定容，
测总黄酮。图2结果可知，粉碎度越高，提取的黄
酮越多，但达到100 目时，由于粉末太细难以过
滤，影响黄酮的提取，80 目时效果最佳。以下实
验均采用60~80 目的芒萁叶粉末为原料。
2.3 料液比对芒萁黄酮提取率的影响
准确称取60~80 目的芒萁叶粉末，分别按不
同的料液比加入蒸馏水，在60 ℃浸提分别40、120
min，过滤，定容，测吸光度。图3可以看出，料
液比的增大，黄酮提取率也随之增大，但增加的
幅度小，且料液比增加，提取液中的黄酮浓度减
1:20 1:30 1:40 1:50
图4结果表明，芒萁黄酮提取率随着微波功率
的提高而增大，在功率为700 W时，黄酮提取率最
大，这是因为功率增大时，细胞内的黄酮类物质
受到的电磁波更强烈，产生剧烈的振荡，分子获
得足够的能量摆脱细胞壁的束缚，黄酮的溶解性
增大。但微波功率超过800 W时，由于微波加热的
选择性和不均匀性，使局部的温度过高，外部硬
化，影响了细胞内容物的溶出。
2.4.2 微波时间对提取芒萁中黄酮的影响 准确
称量芒萁粉末，按料液比为1:30加入蒸馏水，在
微波功率700 W，工作压力0.2 MPa的条件下处理
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图5 微波处理时间对芒萁黄酮提取率的影响
提取物与应用
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消解与纤维素酶处理的先后顺序发现，先微波消
解，能更好地破坏细胞壁，更有利于芒萁黄酮的
提取(图8)。
不同时间后，浸提40 min，测总黄酮得率。
从图5可看出，随着微波处理时间的延长，黄
酮得率略有增加，但微波处理时间在3 min后，黄
酮得率的增加幅度明显减小。
2.4.3 微波消解仪压强对微波辅助提取芒萁中的
黄酮影响
微波消解仪可以调节压强是由于在密封的
消解罐中，溶液受热挥发使罐内的压强增大，
通过调节微波的强度可以控制操作压强。准确
称量芒萁粉末，按料液比为1:30加入蒸馏水，
于微波功率700 W下处理180 s，浸提40 min，测
黄酮得率。
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图6 压强对芒萁黄酮得率的影响
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图7 酶解时间对芒萁黄酮得率的影响
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图8 纤维素酶、微波处理的先后顺序对芒萁黄酮得率的影响
运用SPSS软件分析，结果如下：模型的相关
表2 芒萁总黄酮提取工艺条件的三元二次回归设计方案及
实验结果
实验
号
微波处理
时间/s x
1
微波功
率/W x
2
酶解温
度/℃ x3
吸光度 提取率y/%
1 1 1 1 0.936±0.002 10.670±0.012
2 1 1 -1 0.875±0.001 10.538±0.023
3 1 -1 1 0.837±0.001 10.644±0.023
4 1 -1 -1 0.859±0.002 10.872±0.012
5 -1 1 1 1.109±0.001 10.464±0.023
6 -1 1 -1 1.097±0.002 11.339±0.012
7 -1 -1 1 0.936±0.001 10.670±0.023
8 -1 -1 -1 0.687±0.004 10.389±0.008
9 1.215 0 0 0.959±0.002 9.909±0.012
10 -1.215 0 0 1.018±0.002 10.520±0.012
11 0 1.215 0 0.846±0.003 9.937±0.002
12 0 -1.215 0 0.821±0.002 9.878±0.012
13 0 0 1.215 1.008±0.002 10.417±0.012
14 0 0 -1.215 1.041±0.001 10.759±0.023
15 0 0 0 0.880±0.001 9.890±0.023
从图6可以看出，黄酮得率随着压强的增大
而升高，在压强为0.3 MPa时，黄酮含量达到最大
值，而在大于0.3 MPa黄酮含量降低，这主要是因
为在功率大于0.3 MPa时，芒萁原料中所含的糖类
等物质溶解量迅速增多并且黄酮类物质受到长时
间的高温会分解，从而影响测量结果。
2.5 纤维素酶法辅助提取芒萁黄酮的技术参数
准确称量芒萁粉末，按料液比1:30加水，纤
维素酶使用浓度为0.1%，分别酶解(温度为50 ℃，
pH6)不同时间后，于60 ℃浸提2 h，过滤，定容，
测黄酮得率。
图7表明，黄酮含量随酶解时间的延长而增
大，这是因为纤维素酶能有效的分解细胞壁中的
纤维素，使细胞中有效物质快速溶出。比较微波
2.6 三元二次回归正交组合设计实验及其结果
考虑到各因素之间的相互影响，在单因素的
基础上，选取微波处理时间、微波功率、酶解温
度等3个因素对微波-纤维素酶联合提取参数进行
设计三元二次回归正交组合实验，实验因素水平
设计见表1。
表1 芒萁总黄酮提取工艺条件的三元二次
回归旋转设计编码表
编码 微波处理时间x1
/s
微波功率x
2
/
W
酶解温度x
3
/℃
+γ 420 700 50
+1 388 682 51
0 240 600 55
-1 92 518 59
-γ 60 500 60
注： 此实验设计中，查表γ=1.215。
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系为0.960、相关系数的平方为0.922，表明其方
程的拟合度好。同时，由于F值的显著性概率为
0.026，小于0.05，所以回归达到显著水平，说明
芒萁黄酮提取率和其各因素之间存在显著的回归
关系，本实验设计正确，选用三元二次正交回归
组合设计也是正确的，回归方程有意义，各因素
的显著程度为微波处理功率>微波处理时间>酶解
温度。强制回归处理，得到方程的各系数，回归
方程式为：
y=10.436-0.179x1+0.154x2-1.3E-005x3-
0.087x1x2+0.107x1x3-0.144x2x3+0.249x
2
1+0.041x
2
2+0.5
02x32
比较微波、纤维素酶、微波-纤维素酶联合
对芒萁黄酮的提取效果，联合提取的黄酮得率最
作用逐渐增强，说明有良好的抗氧化作用。
3 结论
以微波-纤维素酶联合提取芒萁黄酮，通过
单因素、三元二次正交回归组合实验，得出提取
芒萁黄酮最优的工艺条件为：以60~80目的芒萁
叶干粉为原料，水为提取剂，在料液比为1:30，
微波工作压强0.3 MPa，微波功率682 W处理92 s
后，采用纤维素酶处理，用0.10%的纤维素酶，
于59 ℃酶解2 h。此条件的芒萁黄酮提取率为
1 1 . 3 5 % 。 芒 萁 黄 酮 提 取 液 对 羟 自 由 基 、 超 氧
自由基都有明显的清除作用，表现出良好的抗
氧化性。采用纤维素酶与微波联合提取芒萁黄
酮，强化对细胞壁的破坏，更好地促进胞内成
分的释放，显著地提高芒萁黄酮的得率，这对
芒萁的开发利用有一定的参考价值。
参考文献：
[1] 卢海生 ,庄惠如 .福建福州鼓山药用蕨类植物资源调
查[J].亚热带通讯,1999,28(2):42-46
[2] 蔡建秀,吴文珊,吴凌云,等.22种药用蕨类植物的总黄
酮含量的研究[J].福建师范大学学报,2000,16(4):63-
66
[3] 安守强,李瑞国,等.微波提取苦荞籽粒总黄酮最佳工
艺的研究[J].安徽农业科学,2007,35(10):2833-2834
[4 ] Ariel M.Sarotti, Rolando A Spanevello, Alejandra
G Sua´rez. An efficient microwave-assisted green
transformation of cellulose into levoglucosenone.
Advantages of the use of an experimental design approach
[J]. Green Chemistry,2007,9,1137-1140
[5] 马田田.纤维素酶用于中药提取的初步研究[J].中草
药,1994,25(3):1-23
[6] 陈庆庆 ,夏黎明 .纤维素酶对豆粕异黄酮提取的影响
[J].化工学报,2007,58(1):136-140
[7] 王万能 ,等 .纤维素酶协同超声波法提取豆粕异黄酮
的研究[J].高校化学工程学报,2007,21(3):370-374
[8] 丁利君 ,苏桂良 .微波辅助提取蜈蚣草黄酮及其抗氧
化研究[J].食品与生物技术学报,2009,28(5):623-626
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图9 不同提取方法的效果比较
图10 芒萁黄酮对自由基清除率
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2.7 芒萁黄酮提取液的抗氧化性研究
由图10可知，芒萁黄酮提取液对羟自由基、
超氧自由基都有一定的清除作用，在一定的浓度
范围( 黄酮含量0~1.0 mL)，随黄酮浓度增加，清除
高(图9)。
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