全 文 ：试验研究 中国食品添加剂ChinaFoodAdditives
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海金沙中多酚的超声提取工艺研究
许秋雁 , 欧阳玉祝＊
(吉首大学化学化工学院 , 吉首　416000)
　　摘　要:研究了从海金沙中提取多酚的工艺条件。通过单因素实验考察了超声辅助提取过程中的乙醇浓
度 、 超声处理时间 、 提取温度 、 料液比等因素对海金沙中多酚得率的影响。并采用正交试验进行优化。 结果
得出最佳提取工艺条件:以 70%乙醇作为溶剂 , 料液比为 1∶10, 提取时间为 60min, 提取温度为 70℃, 海金
沙中多酚得率为 16.50%。
关键词:海金沙;多酚;超声提取;正交设计
中图分类号:TS20　　　文献标识码:A　　　文章编号:1006-2513(2009)06-0067-05
Studyonextractiontechnologyoftotalpolyphenols
fromlygodiumjaponicumbyultrasound
XUQiu-yan, OUYANGYu-zhu＊
(ColegeofChemistryandChemicalEngineering, JishouuniversityJishou416000 China)
Abstract:ExtractiontechnologyoftotalpolyphenolsfromLygodiumjaponicumbyultrasoundwasstudied.Andthe
effectoftheethanolconcentration, extractiontemperature, extractontime, andsolid-liquidratioontheextraction
yieldoftotalpolyphenolswasinvestigatedbysinglefactorexperimentmethodandoptimizedbyorthogonaldesign.The
resultsindicatedtheoptimumtechnologicalconditionswereasfolows:70% ofethanolassolvent, 70℃ofextraction
temperature, 60minofextraction, andthesolid-liquidratioof1 ∶10.Undertheoptimizedextractionconditions,
theextractionyieldoftotalpolyphenolsreached16.50%.
Keywords:lygodiumjaponicum;totalpolyphenols;ultrasonicextraction;orthogonaldesign
海金沙草 (Lygodium japonicum (Thunb.)
Sw)系海金沙科 (Lygodiaceae)海金沙属 Lygodi-
um多年生蕨类植物海金沙的地上部分 , 又称迷离
网 , 鸡胶莽 , 洗碗藤 、 金砂蕨等 [ 1] 。主产于广
东 、江苏 、 浙江 、湖南 、 湖北 、 四川 、陕西及甘
肃等地。全草或者干燥成熟孢子入药 , 昧甘淡 ,
性寒 , 有清热解毒 、 利湿利胆消肿的功效 , 为治
疗尿路感染 、尿路结石 、 湿热肿满 、 泌尿系统感
染等症的常用中草药[ 2-3] 。张雷红等 [ 4-6]从海金
沙中分离出黄酮类化合物和酚酸等活性化合物。
VaudoisB.[ 7] 等从海金沙中分离得到山奈酚以及
一些低聚黄酮醇类化合物。
目前 , 植物多酚的研究与应用是具有非常大
的市场 , 在食品工业领域 , 植物多酚类物质可以
用于饮料和酒类的澄清 , 或作为食品的抗氧化
剂 , 还能够改善食品风味色泽[ 8] 。海金沙中酚类
化合物提取工艺研究尚未见报道 , 超声辅助提取
技术近年来发展起来的一种新方法 , 具有快速 、
收稿日期: 2009-03-30　　　　　＊通讯作者
基金项目:湖南省科技厅资助项目 (No. 2008FJ3007), 湖南省大学生创新性实验计划项目 (湘教通 [ 2008] 269)
作者简介:许秋雁 (1984-), 男 (汉族), 硕士研究生 , 研究方向为天然产物分离分析。
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省时 、 节能等优点 , 在国外已被用于一些植物成
分的提取[ 9-11] , 为了更好地开发利用海金沙中多
酚类化合物 , 本文研究超声辅助提取海金沙中多
酚类化合物提取工艺 , 通过单因素实验 , 并采用
正交试验以多酚的得率为参考指标优化了海金沙
中多酚的超声辅助提取工艺条件。
1　材料与方法
1.1　材料
试剂包括无水乙醇 、 硫酸亚铁 、 酒石酸钾
钠 、磷酸氢二钠 、磷酸二氢钾等 , 均为国产分析
纯 , 没食子酸标准品为色谱纯 、海金沙采集于浏
阳 , 经吉首大学资环学院陈功锡教授鉴定为海金
沙全草 (Lygodiumjaponicum(Thunb.)Sw)
1.2　主要仪器
UV-2450紫外可见分光光度计 (日本岛
津)、 RE-301旋转蒸发仪 (上海民桥精密科学
仪器有限公司)、 FA2104N电子分析天平 (上海
民桥精密科学仪器有限公司)、 KQ-250E型超声
波清洗器 (昆山市超声波仪器厂)、 FZ102型微
型植物粉粹机 (天津市泰斯特仪器有限公司)、
循环水多用真空泵 (郑州长城科工有限公司)
1.3　实验方法
1.3.1　海金沙中多酚的测定
多酚含量的测定按照 GB8313-87采用酒石
酸亚铁比色法。
1.3.2　标准曲线的建立
精确吸取 10mg/mL的没食子酸母液 1.0、
2.0、 3.0、 4.0、 5.0、 6.0、 7.0、 8.0、 9.0、
10.0mL分别置于 100mL容量瓶中 , 加蒸馏水定
容至刻度 , 摇匀 , 分别吸取各标准液 1.0mL, 置
于 25mL容量瓶中 , 加体积为 4.0mL水 , 再各加
入 5.0mL酒石酸亚铁溶液 , 用 pH为 7.5的磷酸
缓冲液定容至 25mL, 混匀 , 静置 20min, 在
540nm波长处测定吸光度 。然后以其吸光度为横
坐标 , 没食子酸标准液的含量为纵坐标作标准曲
线如图 1, 计算回归方程为:y=1.7475x, 相关
系数 R=0.9992。
1.3.3　供试液的制备
将海金沙于 50℃下真空干燥 , 然后将干燥后
的海金沙用粉碎机粉碎 , 过 60目筛备用。准确称
图 1　没食子酸标准曲线
Fig1　Thestandardcurveofgallicacid
取 5.00g的海金沙粉末 , 用不同浓度的乙醇按一
定的固液比超声提取一定的时间 , 然后抽滤 , 减
压浓缩回收乙醇 , 用蒸馏水定容 (250mL), 摇
匀 , 即为供试液。
1.3.4　样品的测定
吸取 1mL供试液放入 25mL的容量瓶中 , 加
入 4mL蒸馏水 , 5.0mL的酒石酸亚铁溶液 , 摇
匀。用 pH7.5磷酸缓冲液稀释至刻度 , 摇匀 。按
实验方法测定吸光度 , 计算多酚得率 。
多酚得率 (%)=提取液中多酚质量(g)原料质量(g) ×
100%
2　结果与讨论
2.1　单因素提取实验
2.1.1　乙醇浓度对海金沙中总多酚得率的影响
称取 5.00g的海金沙粉末 , 在固液比为 1 ∶
10 (g/mL), 提取温度为 60℃, 超声提取时间为
60min的条件下 , 乙醇浓度对海金沙中总多酚得
率的影响见图 2。
由图 2可知 , 随着乙醇浓度的增大 , 海金沙
中的多酚得率也随着增大 , 但到乙醇浓度为
70%, 海金沙总多酚的得率达峰值后 , 海金沙中
总多酚的得率随着乙醇浓度增大而减小 。这是因
为多酚是易溶于乙醇的 , 植物多酚易与植物组织
中的蛋白质 、 生物碱 、 多糖 、 花色苷等物质复
合。有机溶剂与水的混合液可打断多酚类物质与
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蛋白质 、多糖等物质的结合键 , 有利于多酚的提
取 。但乙醇浓度太高又会使细胞因失水而造成纤
维紧缩 , 影响多酚的渗出 , 在浸泡过程中 , 乙醇
对细胞的破坏作用比水强。综合考虑 , 选取乙醇
浓度 70%进行后续实验 。
图 2　乙醇浓度对海金沙中总多酚得率的影响
Fig2　Effectoftheconcentrationofethanoloncontent
oftotalpolyphenolsfromLygodiumjaponicum
2.1.2　固液比对海金沙中总多酚得率的影响
称取 5.00g的海金沙粉末 , 在乙醇浓度为
70%, 提取温度为 60℃, 超声提取时间为 60min
的条件下 , 固液比对海金沙中总多酚得率的影响
见图 3。
图 3　料液比对海金沙中总多酚得率的影响
Fig3　Effectoftheratioofsolidtoliquidoncontent
oftotalpolyphenolsfromLygodiumjaponicum
由图 3可知 , 随着料液比的增大其得率有增
大的趋势 , 但在料液比达到 1 ∶10时海金沙总多
酚得率达到最高 , 其后随着固液比的增加而多酚
得率降低 , 料液比达到 1 ∶12后基本保持在一定
水平 。为保证原料得到充分的浸泡使有效成分有
足够的溶出的介质空间 , 选择料液比为 1∶10。
2.1.3　提取温度对海金沙中总多酚得率的影响
称取 5.00g的海金沙粉末 , 在乙醇浓度为
70%, 固液比为 1 ∶10 (g/mL), 超声提取时间
为 60min的条件下 , 提取温度对海金沙中总多酚
得率的影响见图 4。
图 4　提取温度对海金沙中总多酚得率的影响
Fig4　Effectofextractiontemperatureoncontent
oftotalpolyphenolsfromLygodiumjaponicum
由图 4可知 , 随着提取温度升高其得率都有
增大的趋势 , 但到了提取温度为 60℃以后 , 随着
温度升高海金沙中多酚得率增长趋势变化非常缓
慢。考虑到温度太高会破坏多酚的分子结构 , 加
速多酚类化合物的氧化。在工艺上 , 低温有利于
多酚的稳定 , 从而选择提取温度为 60℃。
2.1.4　提取时间对海金沙中总多酚得率的影响
称取 5.00g的海金沙粉末 , 在乙醇浓度为
70%, 固液比为 1 ∶10 (g/mL), 超声提取温度
为 60℃的条件下 , 提取温度对海金沙中总多酚得
率的影响见图 5。
由图 5可知 , 随着时间的延长 , 多酚浸出量
也随之增加 , 也即增加浸提的时间有利于海金沙
中多酚的浸出 , 但随着时间的延长 , 海金沙中多
酚在溶液中因为温度的影响而破坏多酚的分子结
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构发生氧化损耗 。考虑超声波产生的强烈振动 、
高加速度 、 强烈空化效应 、 搅拌作用等都可加速
有效成分进入溶剂 , 使多酚可以在较短的时间充
分溶解于溶剂中 。为了节约能耗 , 选择 90min进
一步实验。
图 5　提取时间对海金沙中总多酚得率的影响
Fig5　Effectofextractiontimeoncontent
oftotalpolyphenolsfromLygodiumjaponicum
2.1.5　提取次数对海金沙中总多酚得率的影响
称取 5.00g的海金沙粉末 , 在乙醇浓度为
70%, 固液比为 1 ∶10 (g/mL), 超声浸提时间
为 60min, 提取温度为 60℃的条件下 , 对海金沙
中总多酚得率的影响见图 6。
由图 6可知 , 在第一次超声提取中 , 海金沙
中大部分多酚基本浸出。在工业生产中 , 为了降
低能耗和考虑节约成本 , 因此实验中选择进行一
次提取 。
2.2　海金沙中多酚提取工艺优化
2.2.1　正交实验结果与分析
根据单因素实验基础上 , 重点考察提取温
度 、浸提时间 、 料液比 、 乙醇浓度四因素 , 选择
四因素三水平 L9(34)正交表进一步优化提取工
图 6　提取次数对海金沙中总多酚得率的影响
Fig6　Effectofextractiontimesoncontent
oftotalpolyphenolsfromLygodiumjaponicum
艺 , 水平因素表如表 1所示 , 实验方案及结果分
析见表 2。
由直观分析可以看出 , 提取温度等几个因素
对海金沙中多酚得率影响顺序为 C>B>D>A,
即提取温度 >料液比 >提取时间 >乙醇浓度 。正
交实验结果表明 , 海金沙中多酚最佳提取工艺组
合为 A2B1C3D2。
方差分析结果表明 , 提取温度对海金沙中多
酚的提取影响达到了显著水平 (P<0.05), 是影
响提取效果的最重要因素。而料液比 、 提取时
间 、 乙醇浓度对海金沙中多酚的提取的影响不
大 , 三者都没有达到显著性水平 。
2.2.2　验证实验
根据正交试验优化提取工艺条件 A2B1C3 D2 ,
做了三组验证实验 , 得出结果为海金沙中多酚得
率为 16.30%、 16.58%、 16.61%, 平均得率为
16.50%, RSD=1.05%。结果表明 , 在上述工艺
条件下多的多酚得率相对比较稳定 , 达到了优化
的目的。
表 1　L9(34)正交实验因素水平设计表
Table1　Orthogonaldesignoffactorandlevel
水平 A乙醇浓度 /% B提取时间 /min C浸提温度 /℃ D料液比 /g∶mL
1 50 60 50 1∶5
2 70 90 60 1∶10
3 90 120 70 1∶15
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表 2　正交实验结果表
Table2　Resultsoforthogonaltest
试验号 A乙醇浓度 /% B提取时间 /min C提取温度 /℃ D料液比 /g∶mL 多酚得率 /%
实验 1 1 1 1 1 10.61
实验 2 1 2 2 2 9.79
实验 3 1 3 3 3 12.51
实验 4 2 1 2 3 10.03
实验 5 2 2 3 1 12.02
实验 6 2 3 1 2 12.26
实验 7 3 1 3 2 14.87
实验 8 3 2 1 3 9.06
实验 9 3 3 2 1 9.28
k1 10.970 11.837 10.643 10.637
k2 11.437 10.290 9.700 12.307
k
3 11.070 11.350 13.133 10.533
R 0.467 1.547 3.433 1.774
表格 3　方差分析表
Table3　Thetableofvarianceanalysis
因素 偏差平方和 自由度 F值 F临界值 显著性 P
A乙醇浓度 /% 0.362 2 1.000 19.000
B提取时间 /min 3.753 2 10.367 19.000
C提取温度 /℃ 18.878 2 52.149 19.000 ＊
D料液比 /g∶mL 5.944 2 16.420 19.000
误差 0.36 2
F0.05 (2, 2) =19
3　结论
(1)本实验发现 , 海金沙越细越有利于海金
沙中多酚的提取 , 但是海金沙越细却很不利于滤
液的过滤 , 非常耗费时间 , 粉碎也不容易 , 而且
提取物容易被氧化。所以 , 确定海金沙粉碎到 60
目为好 , 既便于提取又使过滤时间较短。
(2)通过单因素和正交试验 , 确定了海金沙
中总多酚最佳提取工艺条件:为乙醇浓度 70%,
料液比为 1∶10, 超声提取时间为 60min, 提取温
度为 70℃, 海金沙中多酚得率可达 16.50%。
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