全 文 ：第 14 期
收稿日期：2014－02－19
基金项目：山西省化学优势重点学科建设项目（912019）
作者简介：连林旺（1989-），男，山西忻州人，在读硕士研究生，研究方向为植物分子生态学，（电话）18634713299（电子信箱）
747202065＠qq．com；通讯作者，闫桂琴（1956－），女，山西临猗人，教授，博士，主要从事植物分子生态学研究，（电话）0357－2051009
（电子信箱）gqyan＠126．com。
第 53 卷第 14期
2014年 7 月
湖北农业科学
Hubei Agricultural Sciences
Vol． 53 No.14
Jul．，2014
齿果酸模（Rumex dentatus L．）为蓼科酸模属植
物，根入药，亦作同属药用植物羊蹄的代用品，广泛
分布于我国的华北、西北、华中等地区［1］，是常见的食
用野菜，具有清热解毒、活血止血、通便杀虫的功效，
用于治疗肠炎、痢疾、血崩、咳血、便秘、湿疹等。 齿果
酸模中含有 17 种氨基酸， 总含量为 252．35 mg ／ g，
有很好的食用开发前景［2］。但长期以来，该野菜资源
的营养特性和食用价值没有受到应有的关注，人们
还没有对其进行深入的研究和开发利用。
黄酮类化合物是一类多酚化合物，泛指两个苯
环通过中央三碳链相互连结而成的一系列 C6－C3－
C6化合物。天然黄酮类化合物多是此基本结构的衍
生物，且多以糖苷形式存在［3］。现有黄酮提取方法主
要为乙醇索氏法或超声法，索氏法仅适于小规模提
取，不适于工业化生产［4，5］。近年来，人们采用超声波
技术从植物中提取挥发油、黄酮与黄酮苷、萜类、葸
醌、甾类及芪类等生物活性物质，结果表明，超声波
技术比常规提取法耗时少、得率高，且化学成分没
齿果酸模叶片总黄酮超声波辅助提取工艺及抗氧化性
连林旺，张直峰，李瑜婷，赵 磊，闫桂琴
（山西师范大学生命科学学院，山西 临汾 041004）
摘要：采用超声波辅助法提取齿果酸模（Rumex dentatus L．）叶片中的总黄酮，同时研究其总黄酮的抗氧
化性。 以总黄酮得率为指标，以液料比、提取时间、提取温度为考察因素，在单因素试验基础上，采用响应
面法对齿果酸模总黄酮超声波辅助提取工艺进行优化， 过聚酰胺柱后对其清除 DPPH 自由基进行了分
析。 结果表明，齿果酸模叶片中总黄酮超声波辅助提取最佳工艺条件为：液料比 18∶1（（mL∶g）、提取时间
35 min、提取温度 80 ℃，在此条件下提取 2 次，实际测得的总黄酮得率为 6．91％，模型预测值为 7．01％，证
明该模型得出的齿果酸模总黄酮提取的参数是可行的，所提取的总黄酮对 DPPH 自由基有一定的清除能
力，过柱纯化后的总黄酮清除效果更好。
关键词：齿果酸模（Rumex dentatus L．）；总黄酮；响应面法；抗氧化性
中图分类号：TQ464．9；R284．1 文献标识码：A 文章编号：0439－8114（2014）14－3379－04
Ultrasonic－assisted Extraction and Antioxidant Activity of Flavonoids
from the Rumex dentatus Leaves
LIAN Lin－wang，ZHANG Zhi－feng，LI Yu－ting，ZHAO Lei，YAN Gui－qin
（College of Life Science Shanxi Normal University，Linfen 041004，Shanxi，China）
Abstract： Ultrasonic assisted method was used to extract the flavonoids from the Rumex dentatus L． leaves and the antioxi-
dant capacity of the flavonoids was studied． The factors affecting the extraction of flavonoids including the ratio of liquid to ma-
terial， extraction time and temperature were investigated through the yield of flavonoids from Rumex dentatus L． Based on the
results of single－factors test， the Response Surface Methodology （RSM） was used to optimize the extraction of flavonoids from
Rumex dentatus． The antioxidant activities were evaluated by scavenging capability of DPPH free radicals． The results showed
that the optimal conditions were the ratio of liquid to material of 18∶1 （mL ／ g）， extraction time of 35 min， extraction temperature
of 80 ℃. Under these conditions， the yield of flavonoids reached 6．91％ while the predictive yield of the model was 7．01％．
The flavonoids of Rumex dentatus L． had certain antioxidant activities. The effect was better after further of purification．
Key words： Rumex dentatus L．； flavonoids； the response surface methodology； antioxidant activity
湖 北 农 业 科 学 2014 年
有变化。 本研究在单因素试验的基础上， 应用 De-
sign－Expert 7．0 软件， 采用 Central－Composite 中心
组合设计原则，响应面法优化齿果酸模总黄酮的超
声波法提取条件 ［6］，为更好地开发以齿果酸模总黄
酮为主的药物及功能食品提供理论依据。
1 材料与方法
1．1 材料与试剂
2013 年 6 月在山西临汾郊区采摘齿果酸模全
株， 洗净于 55 ℃烘干， 使用万能粉碎机粉碎后过
60～80目筛备用。
石油醚、正丁醇、氯仿、聚酰胺（粒径 0．51～1．1
mm，柱层析用）、95％乙醇、无水乙醇、硝酸铝、亚硝
酸钠、 氢氧化钠、 芦丁等均为分析纯。 DPPH 购于
Sigma试剂公司。
1．2 方法
1．2．1 齿果酸模叶片总黄酮的提取［7］ 称取齿果酸
模叶片粉末 1．000 g，用石油醚作为溶剂，经索氏提
取脱脂处理 2 次，每次 1．5 h，待石油醚挥发完全后，
将叶片粉末置于烧杯中， 以 70％乙醇溶液作溶剂，
超声波辅助提取 30 min，4 000 r ／ min 离心，将上清液
用氯仿萃取，减压浓缩后，真空干燥，最后用相应体
积分数的乙醇溶液将粉末定容到 50 mL 容量瓶中，
得齿果酸模叶总黄酮提取液。
1．2．2 绘制标准曲线［8］ 精密称取无水芦丁 10．8 mg，
将其置于 100 mL 的容量瓶中， 可得到芦丁质量浓
度为 0．108 mg ／ mL 的标准溶液。 分别精密吸取芦
丁标准溶液 0．5、1．0、1．5、2．0、2．5 mL 于 10 mL 容
量瓶中，分别加入 5％ NaNO2溶液 0．4 mL 摇匀，放
置 6 min，加 10％ Al（NO3）3溶液 0．4 mL，放置 5 min，
加入 4 mL 1 mol ／ L NaOH 溶液，摇匀，用 60％乙醇
溶液定容，10 min 后，以空白试剂作参比，在 510 nm
处测吸光度，根据质量浓度 （Y，mg ／ mL）和吸光度
（X） 关系建立回归方程：Y＝0．125 2X＋0．004 7，R2＝
0．993 7。
1．2．3 齿果酸模叶片总黄酮的测定［9］ 取“1．2．1”中
总黄酮提取液 2 mL 于 10 mL 容量瓶中， 按“1．2．2”
的方法进行显色后，以不加显色剂的总黄酮提取液
作参比，在 510 nm 处测吸光度，并根据回归方程计
算提取液中总黄酮质量浓度。
1．2．4 响应面试验设计 根据单因素试验确定液
料比、提取时间、提取温度 3 个因素的水平范围，应
用 Design－Expert 7．0 软件， 根据 Central－Composite
中心组合试验设计原理， 利用响应面试验结果，确
定齿果酸模总黄酮的最佳提取条件。 具体因素与水
平设置见表 1。
1．2．5 总黄酮抗氧化活性测定 参照刘俊苹等 ［10］
的方法，精确量取按照“1．2．1”所述制备的齿果酸模总
黄酮 20 mL，过聚酰胺树脂柱，70％乙醇洗脱 200 mL，
流速 1 mL ／ min。 将纯化后的总黄酮溶液浓缩，真空
干燥，用于抗氧化活性的研究。
精密称取 DPPH 3．4 mg，用无水乙醇定容于 50
mL 棕色容量瓶中，得到 0．2 mmol ／ L 的储备液，冷藏
备用。 取 2 mL待测液及 2 mL 0．2 mmol ／ L DPPH 溶
液加入同一具塞试管中，加入 l mL 无水乙醇使反应
总体积达到 5 mL，摇匀，反应 30 min，在 517 nm 处
测定其吸光度，以考察叶中总黄酮粗提液及纯化后
总黄酮的抗氧化性［11－13］。 抑制率计算公式为：
抑制率＝［1－（Ai－ Aj） ／A0］×100％
其中，Ai：2 mL DPPH 溶液＋2 mL 样品液＋l mL
无水乙醇定容到 5 mL；A0：2 mL DPPH 溶液＋2 mL
样品溶剂＋1 mL 无水乙醇定容到 5 mL；Aj：2 mL 无
水乙醇＋2 mL样品液＋1 mL无水乙醇定容到 5 mL。
2 结果与分析
2．1 单因素试验结果
采用单因素法研究了提取总黄酮时的液料比、
提取时间、提取温度、超声波功率等因素对总黄酮
得率的影响。
2．1．1 液料比对总黄酮得率的影响 试验选择
5∶1、10∶1、15∶1、20∶1、25∶1 的液料比，70 ℃超声波提
取 30 min，结果见图 1。 在试验范围内，随着液料比
的增加，总黄酮得率先增大后降低直至平缓。 当液
料比为 15∶1 时，总黄酮得率达到最大。 这可能是随
着提取体积的增加，后续浓缩、除蛋白工艺的操作
增多，损失了部分总黄酮。 因此，液料比应选择 10∶
1～20∶1为宜。
表 1 因素与水平
水平
-1
0
1
液料比（A）// mL∶g
10∶1
15∶1
20∶1
提取时间（B）// min
10
30
50
提取温度（C）//℃
60
70
80
因素
图 1 液料比对齿果酸模总黄酮得率的影响
5∶1 10∶1 15∶1 20∶1 25∶1
液料比//mL∶g
6.6
6.4
6.2
6.0
5.8
5.6
5.4
5.2
5.0
4.8
总
黄
酮
得
率
//%
3380
第 14 期
2．1．2 提取时间对总黄酮得率的影响 选择液料
比为 15∶1，70 ℃超声波提取 10、30、50、70、90 min，
结果见图 2。 由图 2 可知，随着提取时间的延长，总
黄酮得率先增加后缓慢下降，30 min 时得率较高。
这是由于超声波的空穴效应加速细胞内的有机物
释放到提取液中，前 30 min 破碎细胞中的大部分总
黄酮释放出来，总黄酮得率增加。 但随着提取时间
的延长总黄酮基本已经释放充分，再继续延长提取
时间可能会对总黄酮有一定的破坏，所以提取时间
应选择 10～50 min为宜。
2．1．3 提取温度对总黄酮得率的影响 选择液料
比为 15∶1，在 50、60、70、80、90 ℃条件下超声波提取
30 min，结果见图 3。 由图 3 可知，随着提取温度的
增加，总黄酮得率迅速增大，当达到 70 ℃时，总黄酮
得率基本保持不变。 而且随着温度的提高，耗时耗
能，因此，提取温度应选择 60～80 ℃为宜。
2．2 响应面结果分析
提取 2 次，以液料比、提取时间、提取温度为自
变量，以齿果酸模总黄酮得率为响应值（R），进行响
应面分析试验结果见表 2。
利用 Design－Expert 7．0 软件进行试验结果的
数据分析，根据试验结果建立的数学模型为：
R＝6．336 09＋0．488 00 A＋0．204 00 B＋1．163 00 C＋
0．156 25 AB＋0．153 75 AC－0．011 250 BC－0．557 73 A2－
0．627 73 B2－0．612 73 C2， 根据响应面二次模型的方
差分析得出表 3。 从表 3 的分析结果来看， 模型的
P＜0．000 1，表明该二次方程模型高度显著。 液料比
和提取温度对总黄酮得率的影响达极显著水平，提
取时间对总黄酮得率的影响不显著。 在试验范围
内，3 因素对总黄酮得率的影响依次为提取温度、液
料比、提取时间。除了二次项 AB、BC、AC不显著外，
其他二次项都显著。 方程的失拟项不显著，表明该
方程对试验拟合情况好， 试验误差小。 该模型 R2＝
0．964 7， 说明自变量与响应值之间线性关系显著。
R2 Adj＝0．932 9 和 R2Pred＝0．895 9 表明试验预测值和实
际值基本相符，试验误差小。 综上所述，此回归模型
拟合程度良好。
表 2 响应面试验设计及结果
试验号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
A
0
-1
0
0
1
0
0
0
1
1
-1
-1
0
-1
0
-1
-1
0
1
1
B
-1
-1
0
0
1
0
0
1
-1
0
-1
1
0.
0
0
1
0
0
1
1
C
0
-1
0
1
-1
0
0
0
1
0
1
-1
0
0
-1
1
0
0
1
-1
黄酮得率//%
5.83
2.99
6.26
6.75
3.14
6.28
6.25
5.96
6.70
6.01
5.02
3.21
6.19
6.20
4.35
5.02
5.01
6.52
6.68
4.01
表 3 二次模型的方差分析结果
方差来源
模型
A
B
C
AB
AC
BC
A2
B2
C2
残差
失拟项
纯误差
总离差
平方和
28.570
2.380
0.420
13.530
0.200
0.190
0.001
0.860
1.080
1.030
1.080
0.490
0.590
29.650
自由度
9
1
1
1
1
1
1
1
1
1
10
5
5
19
均方
3.170
2.380
0.420
13.530
0.200
0.190
0.001
0.860
1.080
1.030
0.110
0.097
0.120
F 值
29.430
22.080
3.860
125.39
1.810
1.750
0.009
7.930
10.050
9.570
0.820
P 值
< 0.000 1
0.000 8
0.077 9
< 0.000 1
0.208 1
0.214 9
0.924 7
0.018 3
0.010 0
0.011 4
0.582 6
图 2 提取时间对齿果酸模总黄酮得率的影响
10 30 50 70 90
时间//min
6.5
6.4
6.3
6.2
6.1
6.0
5.9
5.8
5.7
总
黄
酮
得
率
//%
图 3 提取温度对齿果酸模总黄酮得率的影响
50 60 70 80 90
温度//℃
7.0
6.5
6.0
5.0
5.0
4.5
4.0
总
黄
酮
得
率
//%
连林旺等：齿果酸模叶片总黄酮超声波辅助提取工艺及抗氧化性 3381
湖 北 农 业 科 学 2014 年
图 4 至图 6 直观的反应了各因素之间对总黄
酮得率的交互影响。 从图 4 可以看出，提取温度一
定时，液料比和提取时间的交互作用对总黄酮得率
的影响不显著。 图 5 响应面曲线最为陡峭，表明提
取时间一定时，液料比和提取温度的交互作用对总
黄酮得率的影响最大。 图 6 表明液料比一定时，提
取时间和提取温度的交互作用对总黄酮得率的影
响显著。 比较三组图可知，提取温度对总黄酮得率
的影响最大，液料比次之，提取时间的影响最小。
2．3 模型的验证性试验
通过 Design－Expert 7．0 软件分析得到齿果酸
模总黄酮超声提取优化后的条件为液料比为 18．05∶1
（mL∶g），提取时间 34．6 min，提取温度为 80 ℃。 在验
证试验中，根据实际情况选择液料比为 18∶1，提取
35 min，在 80 ℃下提取 2 次，进行 3 次平行试验，实
际测得的总黄酮得率为 6．91％ ， 模型预测值为
7．01％， 证明该模型得出的齿果酸模总黄酮提取的
参数是可行的。
2．4 齿果酸模总黄酮清除 DPPH自由基能力
齿果酸模粗提总黄酮过柱子纯化后的总黄酮
及芦丁标准品对 DPPH 的清除作用见图 7。 由图 7
可知， 随着浓度的增加， 三者对 DPPH的清除率增
加，相同浓度下，纯化后总黄酮的清除率最高，芦丁
次之。
3 小结与讨论
超声波由于其独特的机械效应、热学效应及空
穴效应已经应用到植物有效成分的提取中，特别在
植物总黄酮、萜类等物质的提取中，采用超声辅助
提取工艺，可获得较好的效果。 通过响应面分析获
得的齿果酸模总黄酮超声波辅助提取的最佳工艺
条件为液料比 18∶1（mL∶g），提取时间 35 min，提取温
度 80 ℃； 在此条件下提取 2 次时， 总黄酮得率
6．91％。
DPPH 含有氮自由基，在乙醇溶液中呈紫色，在
327、517 nm 处有吸收峰，由于黄酮类物质在紫外光
区也有相应的吸收峰， 而在可见光区没有吸收峰，
故在 517 nm 处测定，自由基在黄酮类化合物的作用
下会退色，退色程度与黄酮类物质浓度有一定量效
关系［14，15］。纯化后的齿果酸模总黄酮氧化能力强，且
强于芦丁标准品，说明纯化后的总黄酮还有别的抗
氧化物质在起协调作用， 还需要进一步分离纯化，
将齿果酸模的化学成分进行精细研究，使之具有更
大的研究价值［16］。
参考文献：
［1］ 朱晶晶，张朝凤，张 勉，等．齿果酸模化学成分研究［J］．中国中
图 4 液料比与提取时间对总黄酮得率的交互影响
6.9
6.325
5.75
5.175
4.6
1.00
-0.50
0.50
0.00
-1.00-1.00
-0.50
0.00
0.50
1.00
R
提取时间//min 液料比//mL∶g
图 5 液料比与提取温度对总黄酮得率的交互影响
提取温度//℃
7.1
6.225
5.35
4.475
3.6
1.00
-0.50
0.50
0.00
-1.00-1.00
-0.50
0.00
0.50
1.00
液料比//mL∶g
R
图 6 提取时间与提取温度对总黄酮得率的交互影响
提取温度//℃ 提取时间//min
R
-0.50
0.50
0.00
-1.00-1.00
-0.50
0.00
0.50
1.00
7
6.175
5.35
4.52
3.7
1.00
图 7 齿果酸模总黄酮清除 DPPH 自由基的能力
0 20 40 60 80 100
浓度//μg/mL
100
80
60
40
20
0
清
除
率
//%
粗提总黄酮
芦丁标准品
纯化总黄酮
（下转第 3401页）
3382
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的最大距离为 49 mm， 保证了核桃都能够落入螺旋
槽里，被螺旋槽带动破壳。 螺旋筒的底部槽深只有
4 mm，这时定锥形筒的半径为 115 mm，容纳核桃空
腔的最大距离为 19 mm，如果是较小直径的山核桃，
也能够得到充分的滚压变形，从而获得较高比例的
高路仁。 图 6为动螺旋槽筒三维图。
6 小结
实现核桃产业的自动化是时代的需求和人类
发展的必然，采用机器代替人工进行核桃的破壳以
及后续深加工是行之有效的途径，它既能提高加工
质量，又能明显减轻劳动强度，从而大大降低了生
产成本，带来显著的经济效益。 因此核桃破壳机的
设计不仅实现了核桃加工的自动化，提高了生产效
率，而且充分利用了核桃的有效成分，为核桃加工
领域注入了一股新动力，有着美好的应用前景。
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（责任编辑 龙小玲）
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（上接第 3382页）
图 6 动螺旋槽筒的三维图
（责任编辑 屠 晶）
奉山森等：滚压式核桃破壳机的设计 3401