全 文 ： 收稿日期：2014-10-25
基金项目：福建省教育厅科技项目(JA13264、JB03230)；泉州市科技计划项目(2013Z126)；泉州师范学院科技计划项目(2013KJ22)
作者简介：陈洪彬，硕士，讲师，从事农产品加工与贮藏研究。E-mail: yummyway@qq.com
注：蔡英卿为通讯作者。E-mail: caiyidong28@vip.qq.com

余甘子总黄酮超声波辅助提取工艺的优化
陈洪彬 1,2，周 婕 1，吴锦惠 1，蔡英卿 1,2，张妙霞 1,2
（1.泉州师范学院 化学与生命科学学院, 福建 泉州 362002; 2.近海资源生物技术福建省高校重点实验室, 福建 泉州
362002）

摘 要：以余甘子干粉为材料，利用超声波辅助提取余甘子总黄酮。单因素试验分析液料比、乙醇浓度、超声
时间、超声功率对余甘子总黄酮提取率的影响，在此基础上，利用响应面分析法对提取工艺进行优化。结果表
明，余甘子总黄酮最佳提取条件为：液料比 82:1(V/W)、乙醇浓度 45%、超声时间 41 min、超声功率 210 W，
在此条件下余甘子总黄酮的实际提取率为 6.12%。
关键词：余甘子；总黄酮；超声波辅助；响应面分析
Doi: 10.3969/j.issn.1009-7791.2014.04.006
中图分类号：R284.2 文献标识码：A 文章编号：1009-7791(2014)04-0293-05

Optimization of Extracting Technology of Total Flavonoids in
Phyllanthus emblica by Ultrasonic-assisted
CHEN Hong-bin1,2, ZHOU Jie1, WU Jin-hui1, CAI Ying-qing1,2, ZHANG Miao-xia1,2
(1.College of Chemistry and Life Sciences, Quanzhou Normal University, Quanzhou 362002, Fujian China; 2.Key Laboratory of
Offshore Resources and Biological Technology, Fujian Province University, Quanzhou 362002, Fujian China)

Abstract: The emblica flavonoid was extracted from dried emblica powders by ultrasonic-assisted
extraction, four factors (liquid-material ratio, ethanol concentration, ultrasonic times and ultrasonic
powers) were investigated by the single factor experiments. The process parameters were optimized
by response surface analysis method. The optimum extraction conditions of Phyllanthus emblica total
flavonoids were determined as: liquid-material ratio 82:1 (V/W), ethanol concentration 45%,
ultrasonic times 41 min and ultrasonic powers 210 W. Under this condition, the extraction of total
flavonoids was 6.12%.
Key words: Phyllanthus emblica fruit; total flavonoids; ultrasonic-assisted; analysis of response surface

余甘子 Phyllanthus emblica 又名余甘、油柑、滇橄榄等，主要分布在我国南方福建、广东、广西、
云南等省（区），是南方亚热带地区的特产果树[1—2]。余甘子含有丰富的榭皮素、圣草酚、山奈酚、汉
黄芩素等黄酮类化合物，具有抗氧化、抗菌、抗肿瘤、延缓机体衰老、增强机体免疫等功效[3—6]。超声
波辅助溶剂浸提法已被广泛应用于提取植物的有效生物活性成分，超声波所产生的空化效应可以增大
溶剂的穿透力，增强浸出的活性成分扩散能力，有效增加总黄酮提取率，降低成本[7—9]。目前，有关余
甘子黄酮的研究主要在其抗氧化活性评价[8,10]，而对其提取工艺优化的研究较少。本研究以福建主栽余
甘子品种‘粉甘’果实为试验材料，采用超声波辅助乙醇提取法提取总黄酮，在单因素试验的基础上
采用响应面分析法对余甘子总黄酮的提取工艺进行优化，以期为余甘子的进一步开发利用提供理论指
导和实验依据。

2014,43(4): 293 ~ 297.
Subtropical Plant Science
第 43 卷 ﹒294﹒
1 材料与方法
1.1 材料
供试‘粉甘’余甘子 Phyllanthus emblica ‘Fengan’采摘于福建惠安县紫山镇蓝田村；芦丁标准品购
于上海金穗生物科技有限公司；氢氧化钠、亚硝酸钠、硝酸铝、无水乙醇等均为国产分析纯试剂。
试验所用仪器：ZN-02型万能粉碎机、GZX-9240MB数显鼓风干燥箱、BS124S电子天平、KQ-300VDE
型双频数控超声波清洗器、TGL-16G 冷冻高速离心机、V-1100 型可见分光光度计等。
1.2 方法
1.2.1 余甘子粉末制备 余甘子经过 60 ℃恒温干燥后，采用万能粉碎机粉碎，80 目筛网过滤得到余甘
子粉末，置于干燥箱保存备用。
1.2.2 标准曲线制作 参考陈洪彬等[7]的方法，以芦丁为标品，采用 NaNO2-Al(NO3)3 显色法制作标准曲
线（y= 0.886x + 0.007，r= 0.998）。
1.2.3 总黄酮含量测定 参考陈洪彬等[7]的方法，并根据标准曲线计算提取液中黄酮浓度及提取率。
1.2.4 单因素试验设计 （1）液料比：在超声时间 30 min，超声功率 300 W，乙醇浓度 60%，提取温
度 70 ℃条件下，液料比（V/W）分别为 20:1、40:1、60:1、80:1、100:1；（2）乙醇浓度：在超声时间
30 min，超声功率 300 W，提取温度 70 ℃，液料比 40:1（V/W），乙醇浓度分别为 0、20%、40%、60%、
80%、100%；（3）超声时间：在超声功率 300 W，乙醇浓度 60%，提取温度 70 ℃，液料比 40:1（V/W）
下，超声时间分别为 10、20、30、40、50 min；（4）超声功率：在超声时间 30 min，乙醇浓度 60%，
液料比 40:1（V/W），提取温度 70 ℃下，超声功率分别为 120、150、180、210、270、300 W。
1.2.5 响应面优化试验 在单因素试验的基础上，选取液料比、乙醇浓度、超声时间、超声功率 4 个因
素，根据 Box-Benhnken 中心组合设计原理，以余甘子总黄酮提取率为响应值，设计四因素三水平的响
应面优化试验。
2 结果与分析
2.1 单因素试验
2.1.1 液料比对余甘子总黄酮提取率的影响 余甘子总黄酮提取率随着液料比增大而逐渐增加，在液料
比为 80:1（V/W）时，总黄酮提取率最高，当液料比超过此比例后，总黄酮提取率降低（图 1：a）。这
是因为液料比较低时，余甘子中总黄酮的浸出率降低；而液料比高时，浸提液中总黄酮的浓度低，大
大降低了后续浓缩的效率。故确定提取过程最佳液料比为 80:1（V/W）。
2.1.2 乙醇浓度对余甘子总黄酮提取率的影响 乙醇浓度为 20%～40%时，余甘子总黄酮提取率随着浓
度升高逐渐增加，且在 40%时提取率最高，之后逐渐下降（图 1：b）。这是因为余甘子黄酮类化合物
以圣草酚-7-O-β-D 葡萄糖苷为主，水溶性相比其他游离黄酮高。同时，过高的乙醇浓度会增加余甘子
脂溶性色素的浸出，干扰因素增加，不利于后续对余甘子黄酮类物质进一步分离。故确定提取过程最
佳乙醇浓度为 40%。
2.1.3 超声时间对余甘子总黄酮提取率的影响 余甘子中总黄酮提取率随着超声时间的延长而逐渐增
加，在超声时间为40 min后增幅有所减少（图1：c）。超声浸提时间太久会增加其他高分子杂质浸出，
不利于后续余甘子黄酮类物质分离。故确定提取过程最佳超声时间为40 min。
2.1.4 超声功率对余甘子总黄酮提取率的影响 余甘子总黄酮提取率随着超声功率的增加而逐渐提高，
在超声功率为 210 W 时，总黄酮提取率最高，之后总黄酮提取率下降（图 1：d）。一般而言，增大超
声功率，会增加细胞的破碎程度，提高总黄酮的浸出率；但超声功率提高会增加能耗，提高浸提成本。
故确定提取过程最佳超声功率为 210 W。

第 4 期 陈洪彬,等：余甘子总黄酮超声波辅助提取工艺的优化 ﹒295﹒

0
1
2
3
4
5
6
7
20:1 40:1 60:1 80:1 100:1
液料比/(V/W )
总
黄
酮
提
取
率
/%

0
1
2
3
4
5
6
7
0 20 40 60 80 100
乙醇浓度/%
总
黄
酮
提
取
率
/%

0
1
2
3
4
5
6
7
10 20 30 40 50
超声时间/ min
总
黄
酮
提
取
率
/%

0
1
2
3
4
5
6
7
120 150 180 210 240 300
超声功率/ W
总
黄
酮
提
取
率
/%

图1 液料比(a)、乙醇浓度(b)、超声时间(c)和超声功率(d)对余甘子总黄酮提取率的影响
Fig. 1 Effects of liquid-material ratio (a), ethanol concentration (b), ultrasonic times (c), ultrasonic powers (d) on
the extraction rate of total flavonoids from emblica fruit
2.2 响应面优化试验
2.2.1 响应面试验设计与结果 根据单因素试验结果，分别选取液料比、乙醇浓度、超声时间、超声功
率 4 个因素，每个因素 3 个水平，以总黄酮提取率为响应值（表 1）。
表1 因素和水平表
Table 1 Factors and levels in response surface design
水平 A液料比(V/W) B乙醇浓度/% C超声时间/min D超声功率/W
-1 60:1 20 30 180
0 80:1 40 40 210
1 100:1 60 50 240
利用Design-Expert8.05软件对响应面试验结果（表2）进行分析，得到以余甘子总黄酮提取率Y（%）
为响应值的回归方程：Y = -36.074 + 0.147A + 0.414B + 0.421C + 0.175D - 4.29 × 10-4AB + 5.524 × 10-4AC + 5.076
× 10-4AD - 1.382 × 10-3BC - 6.777 × 10-4BD - 7.915 × 10-5CD - 1.555×10-3A2 - 2.023B2 - 4.776 × 10-3C2 - 4.442
× 10-4D2。
由方差分析可知（表3），回归模型极显著，而失拟项不显著，说明该模型合适；回归方程的复相
关系数R2为0.9356，说明该方程拟合度较高，可利用该模型分析和预测超声辅助乙醇提取余甘子总黄酮
的提取率。由表3亦知，液料比（A）和乙醇浓度（B）对余甘子总黄酮提取率影响极显著；4因素的二
次项也极显著影响余甘子总黄酮提取率；同时，交互项BD极显著影响余甘子总黄酮提取率，交互项AD
和BC显著影响余甘子总黄酮提取率，其他交互项对余甘子总黄酮提取率的影响不显著。
a b
c d
第 43 卷 ﹒296﹒
2.2.2 响应面试验因素的相互影响 根据回
归模型方差分析（表3）可知，乙醇浓度和超
声功率的交互项对余甘子总黄酮提取率影响
最显著，将液料比和超声时间固定在零水平，
得到乙醇浓度和超声功率对余甘子总黄酮提
取率交互影响的响应曲面图（图2）。由图2
可知，乙醇浓度和超声功率之间的等高线形
状呈扁椭圆形，响应曲面坡度也非常陡峭，
说明乙醇浓度和超声功率之间的交互作用
强，对余甘子总黄酮提取率影响大，达极显
著水平。
2.2.3 最佳工艺参数确定及验证性试验 进
一步分析回归方程，得到余甘子总黄酮的最
佳提取工艺：液料比81.82:1（V/W）、乙醇浓
度45.38%、超声时间40.57 min、超声功率
205.76 W，在此条件下总黄酮提取率的理论
值为5.91%。为进一步验证该模型的可靠性，
根据实际可操作情况，对理论上最佳提取工
艺进行取整优化，即：液料比82:1（V/W）、
乙醇浓度45%、超声时间41 min、超声功率
210 W，在此条件下进行验证性试验（n=3），
得到余甘子总黄酮实际提取率为6.12%，与
预测值5.91%较接近，具有实际可行性。
表3 方差分析
Table 3 Analysis of variance
项目 平方和 自由度 均方 F 值 P 值 显著性
模型 10.43426 14 0.74530 14.52584 < 0.0001 **
A-液料比 0.45963 1 0.45963 8.95813 0.0097 **
B-乙醇浓度 2.00635 1 2.00635 39.10345 < 0.0001 **
C-超声时间 0.15958 1 0.15958 3.11016 0.0996
D-超声功率 0.01065 1 0.01065 0.20760 0.6556
AB 0.11781 1 0.11781 2.29612 0.1519
AC 0.04882 1 0.04882 0.95141 0.3459
AD 0.37102 1 0.37102 7.23110 0.0176 *
BC 0.30542 1 0.30542 5.95254 0.0286 *
BD 0.66128 1 0.66128 12.88820 0.0030 **
CD 0.00226 1 0.00226 0.04395 0.8370
A2 2.50865 1 2.50865 48.89309 < 0.0001 **
B2 4.24878 1 4.24878 82.80794 < 0.0001 **
C2 1.47930 1 1.47930 28.83130 < 0.0001 **
D2 1.03641 1 1.03642 20.19952 0.0005 **
残差 0.71832 14 0.05131
失拟项 0.63052 10 0.06305 2.87228 0.1605 不显著
纯误差 0.08781 4 0.02195
总和 11.15258 28
注：*表示差异显著(P<0.05)；**表示差异极显著(P<0.01)。R2=0.9356，R2Adj=0.8712，C.V.%=4.64，Adeq Precision=13.55。
表2 响应面试验设计及结果
Table 2 Response surface design arrangement and results
总黄酮提取率/% 序号 A B C D
试验值 预测值
1 1 0 -1 0 4.62 4.71
2 0 0 0 0 5.95 5.84
3 1 0 1 0 5.12 5.16
4 0 0 1 -1 5.46 5.13
5 0 -1 1 0 4.17 4.54
6 -1 1 0 0 4.87 4.79
7 0 -1 0 1 4.67 4.60
8 0 1 0 1 4.54 4.60
9 0 0 0 0 5.86 5.84
10 1 0 0 -1 4.78 4.74
11 0 1 -1 0 5.44 5.12
12 0 1 1 0 4.62 4.80
13 0 0 1 1 5.23 5.02
14 0 0 -1 -1 4.73 4.85
15 1 0 0 1 5.42 5.29
16 -1 0 0 -1 4.77 4.96
17 -1 -1 0 0 3.76 3.63
18 1 1 0 0 4.80 4.84
19 0 -1 -1 0 3.88 3.75
20 0 1 0 -1 5.38 5.48
21 -1 0 -1 0 4.55 4.54
22 0 0 -1 1 4.60 4.84
23 -1 0 0 1 4.19 4.29
24 -1 0 1 0 4.61 4.55
25 0 0 0 0 5.64 5.84
26 0 0 0 0 6.01 5.84
27 1 -1 0 0 4.38 4.37
28 0 0 0 0 5.75 5.84
29 0 -1 0 -1 3.88 3.85
第 4 期 陈洪彬,等：余甘子总黄酮超声波辅助提取工艺的优化 ﹒297﹒

图2 乙醇浓度和超声功率两因素交互作用对余甘子总黄酮提取率影响的等高线和响应面图
Fig. 2 Response surface plots and contour of ethanol concentration and ultrasonic powers interactive effects on
the extraction rate of total flavonoids from emblica fruit
3 结论
本研究通过单因素和响应面优化设计试验，对超声波辅助提取余甘子总黄酮的工艺进行优化、修
正和验证，得到余甘子总黄酮提取的最佳工艺条件：液料比 82:1（V/W）、乙醇浓度 45%、超声时间
41 min、超声功率 210 W。在此条件下，余甘子总黄酮实际提取率为 6.12%，说明试验采用响应面分析
法优化余甘子总黄酮的提取具有实际可行性，可为余甘子的综合开发利用提供有价值的参考依据。余
甘子总黄酮的提取效果可能还与提取温度、提取溶剂、浸提次数、余甘子的采收期、粉碎粒径大小及
采后存放环境等有关，对此还需深入研究。
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B 乙醇浓度/% B 乙醇浓度/% D 超声功率/W
黄酮提取率/%
黄
酮
提
取
率
/%






D
超
声
功
率
/W

20 28 36 44 52 60
240
234
228
222
216
210
204
198
192
186
180