全 文 ：工 艺 技 术 Vol . 32 , No . 10 , 2011
2011年第10期
微波光波组合辐射辅助提取
赤小豆黄酮的机制分析
彭 游1，李同建2
（1. 九江学院化学与环境学院，江西九江 332005； 2. 九江学院生命科学学院，江西九江 332000）
摘 要：考察赤小豆总黄酮的微波光波组合辐射提取法，并对提取机理进行分析。 发现微波光波提取法以功率800W
（微波55%与光波45%）加热6min后，70%乙醇萃取得总黄酮，总黄酮的提取率为1.24%，与相应的常规加热回流提取法
接近，该法有操作简单快速、成本低等优点。 利用荧光显微镜FM、 IR对微波提取机理进行初步研究表明，微波光波
可能是从对植物组织细胞结构的影响上来改善次生代谢产物的提取效率。
关键词：赤小豆黄酮，微波光波，提取机理，红外光谱
Study on extraction mechanism of total flavone from red phaseolus
bean by microwave and light wave radiation
PENG You1, LI Tong-jian2
（1. Department of Chemistry and Environment Engineering, Jiujiang University, Jiujiang 332005, China；
2. Department of Life Science, Jiujiang University, Jiujiang 332000，China）
Abstract：The extraction method and mechanism of total flavonoids from red phaseolus bean had been studied
using microwave and light wave radiation. The total flavonoids were extracted with ethyl alcohol after heating the
sample for 6min with power 800W (microwave 55% and light wave 45%). The extraction rate of total flavonoids
was 1.24%，which closes with the conventional extraction process. This method has many merits，such as simple，
rapid，low cost，and so on. Extraction mechanism was investigated preliminarily with high magnification
fluorescence microscope FM，IR. It indicated that the improvement of extraction efficiency of secondary
metabolite maybe due to the plant tissue cell structure that were broken by microwave and light wave.
Key words：red phaseolus bean flavones；microwave and light-wave；extraction mechanism；IR
中图分类号：TS201.2 文献标识码：B 文 章 编 号：1002-0306（2011）10-0361-03
收稿日期：2011－06－07
作者简介：彭游（1971-），男，博士，副教授，研究方向：食品化学与营养。
基金项目：江西省自然科学基金（2010GZN0106）；江西省教育厅科技
项目（GJJ11626）。
赤小豆（semen phaseoli）为豆科植物赤小豆vigna
umbeuata Ohwi et Ohashi的干燥成熟种子，具有利水
消肿、解毒排脓的功能[1]。赤小豆既是常用中药，又是
我国广泛食用的豆类。赤小豆始载于《神农本草经》，
其后历代本草、医方亦多有记载。现代药理研究表
明，赤小豆具有抗氧化、增强免疫、抗菌等药理作用，
广泛应用于临床治疗急性肾炎、肝硬化腹水、水痘、
腮腺炎等[2]。赤小豆主要含有五环三萜皂苷类、黄酮
类、鞣质等化合物。其黄酮类化合物具有较强的体外
抗氧化作用，是预防和治疗肿瘤、肝病等疾病的有效
成分。其黄酮化合物的提取仅有常归回流醇提报
道[3]，未见采用微波光波组合对赤小豆黄酮进行提取
的文献报道，特别是赤小豆异黄酮的微波光波无溶
剂提取工艺及机理的研究在理论与应用两方面均有
重要的意义。微波提取技术是天然产物提取中一种
十分有发展潜力的新技术。微波是一种频率在
300MHz～300GHz之间的电磁波，具有波动性、高频
性、热特性和非热特性四大基本特性。自Ganglier等
最早利用微波萃取法从羽扇豆中提取鹰爪豆生物碱
后，该技术成为天然产物提取的有力工具[4]。本实验
室对微波提取沙棘黄酮做了初步探索[5]，本文主要报
道赤小豆总黄酮的微波光波干法提取机理分析的研
究工作。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
赤小豆 产自内蒙通辽；芦丁标准品 中国药品
生物检定所；其它试剂 为分析纯或化学纯。
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DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2011.10.033
Science and Technology of Food Industry 工 艺 技 术
2011年第10期
G8023CSL-K3型格兰仕光波/微波炉，Nicocet 5700
FT-IR红外光谱仪（IR），Olympus荧光显微镜（FM）。
1.2 赤小豆黄酮的微波光波组合干法辅助提取
称取样品10g粉碎至0.022~0.056mm，置于光波炉
中，微波光波组合方式加热，功率800W（微波55%与
光波45%）加热6min后，用50mL 70%的乙醇分两次萃
取（回流30min）得总黄酮提取物。用外标法以芦丁为
标准品测定按文献[3]的方法测定总黄酮的含量。
1.3 黄酮的提取机理研究
同一赤小豆样品在微波辐射前、微波辐射后提
取前、提取后的粉末研细后与KBr一起压片，经IR扫
描分别进行结构测定。对同一样品在微波辐射前、
微波辐射后提取前、提取后的粉末用FM直接观察并
拍照。
2 结果与讨论
2.1 平行实验优选法优化微波提取工艺
大多数黄酮类化合物在乙醇中的紫外吸收光谱
由两个主要吸收带组成。出现在300～400nm之间的
吸收带称为带Ⅰ，出现在240～280nm之间的吸收带称
为带Ⅱ。赤小豆的乙醇提取物的UV吸收在270nm有
强的吸收，落在240～280nm之间。
以赤小豆总黄酮的提取率来考察赤小豆黄酮的
提取效果，提取率（%）为总黄酮的质量与样品质量
之比。
2.1.1 不同微波加热方式对黄酮提取的影响 分别
取10g样品用不同的微波光波组合方式提取其中的
黄酮，加热时间为6min，微波为100%的火力（800W），
结果见表1。
由表1可见，在辐射总功率不变的情况下，仅用
微波加热或光波加热提取效果均不太理想，特别是只
用光波加热，提取率最低为0.34%。而选用微波光波
组合提取率明显上升，30%微波+70%光波已与常规
加热回流提取接近[3]。特别是55%微波和45%光波组
合方式，提取效果最好，可能是光波的迅速致热比只
用微波有更高的加热温度，使细胞内溶物沸腾，配合
微波的内加热与分子搅拌功能，加快植物细胞的破裂
更有利于黄酮的分离。
2.1.2 微波辐照时间对黄酮提取的影响 分别取10g
样品用同一微波光波组合方式（55%微波+45%光波）
加热，不同的辐照时间提取其中的黄酮，微波均为100%
的火力（800W），结果见表2。
由表2可以看出：微波辐射6min后，延长微波辐
照时间对收率并没有明显提高。相反在实验中，还带
来了褐色的，既不溶水、也不溶于乙醇等有机溶剂的
油状物。
通过平行实验优选法优化的赤小豆微波提取工
艺：微波光波组合加热（55%微波+45%光波），800W，
加热时间为6min，该法赤小豆总黄酮的提取率为1.24%。
与相应的常规提取文献[3]相比接近，但该法有操作
简单快速、成本低等优点，值得进一步研究。
2.2 赤小豆黄酮的微波光波干法提取机制分析
2.2.1 赤小豆样品的FM拍照结果 用FM对同一赤
小豆在微波辐照前，微波辐照后提取前，提取后的粉
末样品经固绿染色后观察并拍照（放大倍数为400），
结果见图1。由图1可以明显看出：微波辐照前赤小豆
样品组织细胞完整并清晰可见（A），微波辐照后样品
的部分细胞发生破裂（B），提取后细胞破裂成多块（C）。
由于微波辐照后样品的部分细胞发生破裂，乙醇溶剂
能在短时间30min内就能使细胞破裂成多块，使黄酮
等次生代谢产物充分被萃取出来。
2.2.2 赤小豆样品的IR谱图 用IR对同一赤小豆样
品在微波辐射前，微波辐射后提取前，提取后的结构
测定（图2~图4）。赤小豆样品的特征物质的红外相对
吸收强度见表3。
由图2和图3可以看出，微波前后，样品的IR图谱
几乎没有变化，这与微波前后样品的物质组成几乎没
有改变相一致；对比图4，IR图谱发生了根本变化。根
据相关文献[6-7]，对部分谱带进行归属：3391cm-1处
为-O-H的伸缩振动峰；2930、1395cm-1附近为CH2-
和CH3-的吸收峰；1651、1539、1463cm-1附近为苯环
的骨架振动峰；1242cm-1附近为=C-O-C 的反对称伸
缩振动峰。
图2~图4表明，三者在1050cm-1附近有强度较强、
峰形尖锐而底宽的吸收峰，是C-O键伸缩振动导致的
吸收峰，并且1049cm-1附近吸收峰强度高于1651cm-1
附近峰的强度，说明其内含有一定量的甙类物质[8-9]。
由表3可知，提取前后的峰强比相等，表明在乙醇条
件下，赤小豆中的五环三萜皂苷类物质并没有被提取，
这里用1049cm-1附近吸收峰强来代表甙类物质的含
量。由文献[10]可知，1242cm-1处的峰强与总黄酮含量
有比较直接的相关关系，本文用该特征峰强比来定性
判断黄酮的含量，根据1242cm-1处的峰强与1049cm-1附
近吸收峰强来代表样品中黄酮的含量。由表3可以看
到，从标定=C-O-C的相对吸收强度，在微波前后都
等于1，而提取后为0.83，说明提取后的样品的黄酮含
量要比提取前要少，红外光谱能够正确反映赤小豆中
表1 不同微波组合加热方式对黄酮提取的影响
组合 微波
30%微波+
70%光波
55%微波+
45%光波 100%光波
功率（W） 800 240+560 440+360 800
提取率（%） 1.07 1.11 1.24 0.34
注：微波组合方式与最大功率为仪器本身所固定。
表2 微波辐照时间对黄酮提取的影响
时间（min） 4 6 8
提取率（%） 0.35 1.24 1.10
A B C
图1 三种赤小豆样品的FM相片
注：A：原料；B：微波后样品；C：提取后样品。
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工 艺 技 术 Vol . 32 , No . 10 , 2011
2011年第10期
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（上接第360页）
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黄酮的提取情况。
3 结论
本实验优选了一种植物总黄酮的清洁、高效、简
便的微波/光波组合提取新方法，并对微波辅助提取
机理加以分析。运用IR与FM手段进行微波提取机制
进行研究，从微波对植物细胞结构的影响上阐明植
物次生代谢产物的微波提取机制。研究表明：次生代
谢产物如黄酮存在于植物细胞的液泡中，微波辐照
下，极性的黄酮分子、水分子等高速旋转，破坏了黄
酮分子与周围分子的分子间力平衡。同时光波的迅
速致热比只用微波有更高的加热温度，有利于植物细
胞壁的破裂与液泡中介质沸腾而冲破液泡，同时木质
素细胞壁中的强极性分子糖类同样在微波下高速旋
转，而加快破裂，从而有利于黄酮等次生代谢产物与
组织细胞的分离。
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表3 赤小豆样品的特征物质的红外相对吸收强度
样品 提取后
峰位（cm-1） 1106 1653 1240 1112 1656 1234 1049 1651 1241
峰强（吸光度A） 1.184 1.176 1.179 0.940 0.935 0.939 1.51 1.51 1.25
相对峰强比A/A0 1.00 0.99 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.83
微波前 微波后
图2 赤小豆样品微波辐射前的红外谱图
Wavenumbers（cm-1）
1.21
1.20
1.19
1.18
1.17
1.16
1.15
1.14
1.13
1.12
1.11
1.10
Ab
s
4000 3000 2000 1000
2881
2363
2149
1653
14591240
1106
854
756
494
432
图3 赤小豆样品微波辐射后的红外谱图
Wavenumbers（cm-1）
0.97
0.96
0.95
0.94
0.93
0.92
0.91
0.90
0.89
0.88
0.87
0.86
0.85
0.84
Ab
s
4000 3000 2000 1000
3855
3753
3622 2919 2361
2152
1656
1553
1463
1234
1113
847
682
506
427
图4 总黄酮提取后赤小豆样品的红外谱图
Wavenumbers（cm-1）
1.6
1.5
1.4
1.3
1.2
1.1
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
Ab
s
4000 3000 2000 1000
3391
2930
1651
1539
1395
1242
1049
852
571
433
363