全 文 ： 2012, Vol. 33, No. 08 食品科学 ※工艺技术18
超声波辅助乙醇提取垂盆草中总黄酮及其
抗氧化活性
张俊生，陈莉华，侯孝璇，段琛圭，何 莉
(吉首大学化学化工学院，湖南 吉首 416000)
摘 要：用超声波辅助乙醇提取湘西垂盆草中的总黄酮。通过单因素和正交试验讨论料液比、乙醇体积分数、超
声时间、温度等因素对提取效果的影响，考察黄酮提取物对油脂的抗氧化性能及对羟自由基的清除效果，并与一
些天然抗氧化剂作比较。结果表明：在 80℃条件下，选择 40%乙醇为提取剂、料液比 1:25(g/mL)、超声 40min，
提取率达到 1.968%。提取物对羟自由基的清除作用明显，并能增加植物油和动物油的抗氧化能力，在相同条件下
该提取物对油脂的抗氧化效果强于柠檬酸而弱于VC。
关键词：垂盆草；总黄酮；油脂；羟自由基；抗氧化
Ultrasonic-Assisted Ethanol Extraction and Antioxidant Activity of Total Flavonoids from
Sedum sarmentosum Bunge
ZHANG Jun-sheng，CHEN Li-hua，HOU Xiao-xuan，DUAN Chen-gui，HE Li
(College of Chemistry and Chemical Engineering, Jishou University, Jishou 416000, China)
Abstracts：Total flavonoids were extracted from Sedum sarmentosum Bunge using ethanol as extraction solvent with the aid
of ultrasonic treatment. The effects of the extraction parameters material-to-liquid ratio (g/mL), ethanol concentration, ultrasonic
treatment time and extraction temperature on extraction efficiency were explored by one-factor-at-a-time and orthogonal array
design methods. The lipid peroxidation inhibitory activity and hydroxyl free radical scavenging activity of total flavonoids
extract were evaluated and compared with those of several natural antioxidants. The extraction rate of total flavonoids was up to
1.968% after 40 min of ultrasonic treatment for extraction with 40% ethanol at 80 ℃ and a material-to-liquid ratio of 1:25. The
resulting extract revealed obvious scavenging activity on hydroxyl free radicals and antioxidant effect on oil and fat. Under the
same conditions, it was superior to citric acid but inferior to vitamin C in terms of antioxidant effect on oil and fat.
Key words：Sedum sarmentosum Bunge；total flavonoids；extraction；fat and oil；hydroxyl free radicals；antioxidation
中图分类号：O623.54 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2012)08-0018-06
收稿日期：2011-03-21
基金项目：科技部科技型中小企业技术创新基金项目(10C26214302421)
作者简介：张俊生( 19 85 —)，女，硕士研究生，研究方向为天然植物中生理活性成分提取分离及应用。
E-mail：zhangjunshenggirl@163.com
垂盆草(Sedum sarmentosum Bunge)为景天科多年生
肉质草本植物，收载于《中国药典》2 00 5 版一部[ 1 ]，
具有保肝护肝、抗病毒、抗肿瘤、调节免疫力等作
用[ 2 -4 ]。垂盆草中含多种化学成分，包括生物碱、三萜
类、垂盆草苷及黄酮类成分等[ 4 -6 ]。近期研究认为垂盆
草苷与黄酮类成分均为抗肝炎活性成分[4]，垂盆草总黄
酮是垂盆草中重要的保肝降酶活性部位之一，并有明显
的保护肝脏的作用[ 7 ]。黄酮类化合物除具有通常的抗
菌、清热解毒、抑制脂肪氧化酶等生物活性外，在油
脂抗氧化方面也有显著效果，从植物中提取安全、天
然的黄酮类物质以取代人工合成抗氧化剂是油脂或含油
食品添加剂的发展趋势[8-11]。
本实验提取垂盆草中总黄酮，并研究提取物对羟自
由基(·OH)的清除作用及对油脂的抗氧化作用，以期为
垂盆草的进一步开发利用提供一定参考。
1 材料与方法
1.1 材料、试剂与仪器
19※工艺技术 食品科学 2012, Vol. 33, No. 08
垂盆草、猪油、植物油 市购。
无水乙醇、鞣酸、柠檬酸、K I、冰醋酸、三氯
甲烷、N a O H、H C l、N a N O 2、石油醚、A l (N O 3) 3、
F e S O 4、H 2O 2、水杨酸等均为分析纯。
Gzx-9070MBE数显鼓风干燥箱 上海博迅实业有限
公司医疗设备厂；UV75TCRT紫外分光光度计 日本岛
津公司；K-201B-Ⅱ旋转蒸发器 郑州长城科工贸有限
公司；KQ-250E型超声波清洗机；电子天平；FM-1植
物粉碎机。
1.2 方法
1.2.1 总黄酮的提取及含量测定
将清除杂质后的垂盆草放于药盘内，放入 60℃温度
下于数显鼓风干燥箱中烘干。用植物粉碎机粉碎，准
确称取垂盆草粉末 1g，放于 250mL锥形瓶中，加入不
同体积分数的乙醇水溶液，在超声波的协同下提取，抽
滤得到粗液，用石油醚萃取除去色素并分离，用旋转
蒸发器除去乙醇并回收再利用，得到高浓度的醇提液。
1.2.2 总黄酮含量测定
以芦丁为对照品，按照NaNO2-Al(NO3)3-NaOH法[12-13]
绘制芦丁标准曲线，测定提取物中总黄酮含量。黄酮质
量浓度(c)在0～0.05mg/mL范围内与吸光度(A)有良好的线
性关系，回归方程为：c ＝ 0.0939A，R 2＝ 0.9998。
1.2.3 总黄酮清除羟自由基能力测定
参照 Fe n t on 反应[ 1 4 ]建立羟自由基生成模型，在
15mL比色管中依次加入 3mL 2mmol/L FeSO4，3mL
6mmol/L H2O2，摇匀，接着加入 9mL 6mmol/L水杨酸
溶液。加入 1mL蒸馏水，未加粗提取物比色管所测的
吸光度为 A0，其余比色管根据实验条件加入不同浓度的
提取物 1mL，在 40℃水浴中放置 15min后取出，以蒸馏
水为参比，于波长 510nm处测吸光度 A x。
　　
A0－Ax
羟自由基清除率 /%＝—————× 100
　　 A0
式中：A x 为加入提取液后的吸光度；A 0 为空白对
照的吸光度。
1.2.4 过氧化值的测定
在无水酸性条件下，油脂中的过氧化物使 I－定量氧
化成 I2，I2与 I－结合生成易溶于水的 I3－，利用 I3－的吸光
度与标准碘液吸光度进行比较定量。
按照文献[15 ]方法，在 353nm 波长下，I 2 含量
(W/μg)对吸光度(A)的线性回归方程为：A＝ 0.00435W－
0.24996，R2＝ 0.9875。
黄酮提取物对油脂的抗氧化性：采用国际上通用的
烘箱强化贮存法[6-7]。用适量浓度的黄酮提取溶液加到温
热动物油或植物油中，搅匀，在恒温箱中储存，以不
加任何抗氧化剂作对照组，不同时间取样测定动物油与
植物油的过氧化值。另分别用 VC和柠檬酸溶液按上述
方法测定过氧化值，比较各种抗氧化剂的抗氧化能力。
在 100mL三角瓶中加入24mL油 -黄酮溶液(5:1，V/V)。
在一定条件下反应，间隔 70min取待测样品(大约 3滴．
不超过 0.12g)于干燥的 15mL比色管中，加入氯仿 -冰醋
酸溶液 3mL，混匀，加入 KI饱和碱液 0.12mL，轻摇
30s，置暗处 3min。然后加蒸馏水至刻度，加塞，颠
倒混匀 2～3次，静置约 5～l0min，待水相澄清后，取
上清液于 1cm石英比色皿中，在 353nm处以空白作参
比，读取各管的吸光度 A 并计算出碘生成量，按下式
计算过氧化值(peroxide value，POV)。
　 样品中含 I2量 /μg
POV/%＝—————————× 100
　 样品量 /g× 10
6
2 结果与分析
2.1 单因素试验
以垂盆草总黄酮的提取率为指标，在 40W 超声功
率、13kHz超声频率及 250W加热功率的条件下，考察
不同的料液比、乙醇体积分数、超声时间、温度等各
单因素对其提取率的影响。
2.1.1 料液比对提取的影响
精密称取垂盆草粉末 1.000g，按不同的料液比(垂盆
草粉质量 50%乙醇溶液体积 g/mL)加入 50%乙醇溶液，
在温度 80℃条件下超声协同萃取 20min，过滤，收集滤
液，用 50%乙醇溶液定容至 50mL，测定总黄酮并计算
提取率。考察了不同料液比对黄酮提取的影响，结果
见图 1 。
随着料液比的增大，黄酮的提取率也逐渐上升，
当上升到 1:20(g/mL)后，提取率开始下降。为提高生产
成本以及不浪费溶剂，后续实验选用 1:20的料液比进行
提取。
2.1.2 乙醇体积分数对黄酮提取率的影响
图 1 料液比对黄酮提取率的影响
Fig.1 Effect of material-to-liquid ratio on extraction rate of total
flavonoids
2.00
1.95
1.90
1.85
1.80
1.75
黄
酮
提
取
率
/%
料液比(g/mL)
1:10 1:15 1:20 1:25 1:30 1:35 1:40
2012, Vol. 33, No. 08 食品科学 ※工艺技术20
由图 2可以看出，黄酮提取率随乙醇体积分数的增
大而增大，在乙醇体积分数 50% 时达到最大，此后乙
醇体积分数再增大提取率反而降低。所以选用 50%乙醇
溶液作为提取溶剂。
2.1.3 超声时间对黄酮提取率的影响
超声波独具的物理特性能促使植物细胞组织破壁或
变形，短时间内即可获得最佳提取率，在 40W 超声功
率、13kHz超声频率条件下超声时间对黄酮提取率的影
响如图 3 所示。
由图 3 可知，黄酮提取率随超声时间增大而增大，
在 20min时达到极值，此后在 20～60min时间内，提取
率随超声时间增大反而降低。原因可能为：有效成分浓
度差是超声提取的主要动力，在提取初期，有效成分
浓度差大，超声时间增大则提取率也增加明显；随着提
取时间的延长，溶剂中有效成分浓度逐渐增大，与固
相中的浓度差逐渐变小，所以提取率慢慢降低，且随
着超声时间延长，超声过程不断产热，黄酮类物质本
身易被氧化破坏使其活性成分造成损失，也使总黄酮提
取率减小；但当超声时间太长(70min)时，超声波的作
用促使或加速某些化学反应生成某些还原性物质(如染料
的水溶液经超声处理后会变色或退色)，使提取率又略
有提高，选用超声时间 20min。
2.1.4 超声温度对黄酮提取率的影响
由图 4可知，黄酮提取率随超声温度增大先缓慢增
大，在 70～80℃时急剧增大，并在 80℃达到极值，此
后温度再升高提取率反而急剧降低。由于 80℃左右温度
的变化导致提取率变化幅度较大，且温度过高容易导致
活性物质失效，故选择 7 0℃为宜。
2.2 垂盆草中黄酮提取正交试验及验证实验
2.2.1 正交试验设计
根据单因素试验结果，选用 L9(34)正交表，选取料
液比、乙醇体积分数、超声波处理温度、超声时间为
考察因素，因素水平表如表 1 所示，结果见表 2。
表 1 正交试验因素水平表
Table 1 Factors and levels of orthogonal tests
水平 A乙醇体积分数 /% B超声时间 /min C温度 /℃ D料液比(g/mL)
1 30 20 60 1:20
2 40 30 70 1:25
3 50 40 80 1:30
试验号 A B C D 提取率 /%
1 1 1 1 1 1.905
2 1 2 2 2 2.004
3 1 3 3 3 1.962
4 2 1 2 3 2.009
5 2 2 3 1 2.079
6 2 3 1 2 2.176
7 3 1 3 2 2.054
8 3 2 1 3 1.983
9 3 3 2 1 2.071
k1 5.871 5.968 6.063 6.054
k2 6.263 6.066 6.084 6.234
k3 6.108 6.2089 6.094 5.953
R 0.3927 0.2398 0.031 0.2803
表 2 垂盆草黄酮提取工艺 L9(34)正交试验设计及结果
Table 2 Results of orthogonal tests
图 2 乙醇体积分数对黄酮提取率的影响
Fig.2 Effect of ethanol concentration on extraction rate of total
flavonoids
2.10
2.05
2.00
1.95
1.90
1.85
1.80
1.75
黄
酮
提
取
率
/%
乙醇体积分数 /%
10 20 30 40 50 60 70
图 4 超声温度对总黄酮提取率的影响
Fig.4 Effect of ultrasonic extraction temperature on extraction rate of
total flavonoids
2.05
2.00
1.95
1.90
1.85
1.80
黄
酮
提
取
率
/%
超声温度 /℃
30 40 50 60 70 80 90
图 3 超声时间对黄酮提取率的影响
Fig.3 Effect of ultrasonic extraction time on extraction rate of total
flavonoids
2.2
2.1
2.0
1.9
1.8
1.7
黄
酮
提
取
率
/%
超声时间 /min
10 20 30 40 50 60 70
21※工艺技术 食品科学 2012, Vol. 33, No. 08
由表 2可知，超声波技术提取垂盆草中黄酮各因素
对提取率影响的主次顺序为：A＞ D＞ B＞ C，即乙醇
体积分数＞料液比＞超声时间＞提取温度，并由 k 值得
出超声波辅助提取垂盆草中黄酮的最佳工艺方案为
A 2B 3C 3D 2。
2.2.2 验证实验
采用最佳工艺条件进行验证实验，平行提取 3 次，
提取率分别为 1.968%、1.963%、1.970%，结果表明该
工艺条件稳定性好，重现度高。
2.3 黄酮对羟自由基的清除研究
2.3.1 质量浓度对羟自由基的清除效果的影响
由图 5可知，垂盆草提取物有很强的清除羟自由基
的作用，且黄酮提取物质量浓度越大，对羟自由基的
清除能力越强，在 35～285μg/mL范围内清除率与质量
浓度呈正相关。
2.3.2 温度对垂盆草黄酮清除羟自由基效果的影响
以质量浓度213.7μg/mL的黄酮提取物研究温度对黄
酮清除羟自由基效果的影响，结果见表 3。
温度 /℃ 30 40 50 60 70 80
清除率 /% 26.42 11.73 6.39 －5.26 －22.35 －41.66
表 3 温度对垂盆草黄酮清除羟自由基效果的影响 (黄酮提取物
213.7μg/mL)
Table 3 Effect of temperature on hydroxyl free radical scavenging
capacity (at 213.7 μg/mL)
由表 3 可知，温度对清除率有较大影响。温度越
高，垂盆草对黄酮羟自由基的清除率越小，在 30℃时
的清除率最大。原因可能是温度逐渐升高时黄酮本身氧
化加剧，减弱了对羟自由基的清除能力，当高温(80
℃)时，黄酮结构完全破坏，完全失去对羟自由基的清
除能力并被羟自由基所影响，使清除率反而为负值。
2.4 黄酮对油脂的抗氧化性研究
2.4.1 烘箱强制保温时间对黄酮抗油脂氧化的影响
40℃条件下，将植物油及动物油在烘箱强制保温一
定时间，在不同时间段取出测定过氧化值，试验黄酮
提取物对油脂的抗氧化性，结果见表 4、5。
时间/min 220 290 360 430 510
POV/% (动物油) 0.1088 0.08975 0.1529 0.1193 0.1674
POV/% (动物油 +黄酮) 0.09777 0.08768 0.1343 0.1153 0.1284
POV降低率/% 10.11 2.30 12.13 3.38 23.30
表 4 黄酮提取物对动物油的抗氧化活性
Table 4 Antioxidant activity of total flavonoids extract on fat
表 4 表明，在烘箱强化保存时间越长，动物油的
过氧化值越高，说明油脂氧化程度越大；添加黄酮后，
过氧化值均有不同程度的下降，说明黄酮提取物对油脂
的氧化均有不同程度的抑制作用；同样浓度的黄酮提取
物能使在烘箱放置时间长达 510min、氧化程度很高的油
脂其过氧化值降低 23.30%，说明黄酮对氧化程度很深的
动物油有较好的保护作用。
时间/min 210 280 350 420 490
POV/%(植物油) 0.1201 0.1230 0.1350 0.1300 0.1371
POV/% (植物油 +黄酮) 0.1100 0.1190 0.1270 0.1250 0.1302
POV降低率 /% 8.43 3.20 5.93 5.77 5.16
表 5 黄酮提取物对植物油的抗氧化活性
Table 5 Antioxidant activity of total flavonoids extract on oil
表 5 表明，在烘箱强化保存时间越长，植物油的
过氧化值越高，说明油脂氧化程度越大；添加黄酮后，
过氧化值均有不同程度的下降，说明黄酮提取物对油脂
的氧化均有不同程度的抑制作用；同样浓度的黄酮取物
使植物油过氧化值降低最大只有 8.43%，说明黄酮对植
物油有较好的保护作用，但保护作用不像对动物油的保
护作用那么大。
2.4.2 垂盆草黄酮质量浓度对油脂抗氧化性的影响
图 5 提取物质量浓度对羟自由基清除作用的影响
Fig.5 Hydroxyl free radical scavenging capacity of total flavonoids
extract at various concentrations
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
羟
自
由
基
清
除
率
/%
提取物质量浓度/(μg/mL)
0 50 100 150 200 250 300
0.19
0.18
0.17
0.16
0.15
0.14
0.13
0.12
0.11
0.10
0.09
0.08
PO
V
/%
时间 /min
200 250 300 350 400 450 500
空白
5
4
3
2
1
A
2012, Vol. 33, No. 08 食品科学 ※工艺技术22
由图 6 可知，当烘箱强制放置时间相同时，垂盆
草黄酮质量浓度越大，则油脂的 POV 值越小，当放置
时间为 220min时，0.3524mg/mL黄酮使动物油的 POV降
低 4.60%，0.7952mg/mL的黄酮使动物油的 POV降低
29.81%；当放置时间 430min时，0.3524mg/mL黄酮使动
物油的 POV降低 3.88%，0.7952mg/mL的黄酮使使动物
油的 POV降低 11.02%。图 6曲线变化趋势显示，尽管
有抗氧化剂存在，但随着在烘箱强制放置时间越长，油
脂的氧化程度越来越大，表明黄酮对油脂的抗氧化程度
不但受黄酮浓度影响同时也受在烘箱强制放置时间长短
的影响。
2.4.3 不同温度对黄酮抗油脂氧化的影响
图 7 表明，黄酮能较好的保护动物油(图 7A )，当
烘箱温度升高且放置时间延长时，保护率呈总体上升趋
势，而温度升高黄酮对植物油脂(图 7B)的保护率下降，
且随在烘箱放置时间延长，保护效果越来越弱。
2.5 黄酮提取物与其他抗氧化剂的比较
在烘箱温度 40℃条件下，将添加了垂盆草黄酮、柠
檬酸、V C 溶液的油样在烘箱强化保存了不同时间后，
检测了植物油(图 8A)及动物油(图 8B)的过氧化值。
图 8表明，不同的抗氧化剂对植物油的抗氧化能力
不同，在烘箱放置时间小于 100min时，柠檬酸的抗氧
化能力强于垂盆草提取物，其他时间段，特别是放置
时间超过210min后，垂盆草黄酮与比常用的柠檬酸、VC
的抗氧化能力强，使 POV 值降低更大，在动物油中垂
盆草黄酮抗氧化能力比柠檬酸强比VC 弱。
3 结 论
结果表明，选择 40%乙醇为提取剂、料液比 1:25
(g/mL)、40W超声功率超声 40min，垂盆草总黄酮提取
率达到 1.968%。该提取物能很好地清除羟自由基和抑制
油脂的氧化作用，对动物油脂的抗氧化能力稍弱于 VC
强于柠檬酸，对植物油的抗氧化能力则强于柠檬酸与
V C。垂盆草黄酮是天然抗氧化剂，作为食品添加剂，
不仅可以延长食品的贮存时间，而且具有保健功效，符
合当前的绿色低碳环保的生活理念。
图 7 不同温度下黄酮对动物油 (A)和植物油 (B)的保护率
Fig.7 Protection rate of total flavonoids extract on fat and oil at
different temperatures
35
30
25
20
15
10
5
0
保
护
率
/%
时间/min
0 100 200 300 400 500
40℃
50℃
60℃
A
35
30
25
20
15
10
5
0
保
护
率
/%
时间/min
0 100 200 300 400 500
40℃
50℃
60℃
B
图 8 不同抗氧化剂对植物油 (A)及动物油 (B)抗氧化性的影响
Fig.8 Comparative antioxidant effects of total flavonoids extract and
several natural antioxidants on oil and fat
5～1 分别为垂盆草黄酮质量浓度 0 .2048、0 .3524、0 .5000、
0.6472、0.7952mg/mL；空白为不加黄酮提取物的样品；温度40℃。
图 6 垂盆草黄酮质量浓度对动物油 (A)和植物油 (B)
抗氧化性的影响
Fig.6 Effect of dose on POV of fat and oil in the presence of total
flavonoids extract
0.13
0.12
0.11
0.10
0.09
0.08
0.07
PO
V
/%
时间 /min
200 250 300 350 400 450 500
空白
5
4
3
2
1
B
0.18
0.17
0.16
0.15
0.14
0.13
0.12
0.11
0.10
0.09
0.08
0.07
0.06
PO
V
/%
时间 /min
0 100 200 300 400 500
空白
柠檬酸
VC
垂盆草
A
0.17
0.16
0.15
0.14
0.13
0.12
0.11
0.10
0.09
0.08
0.07
0.06
0.05
0.04
PO
V
/%
时间 /min
200 250 300 350 400 450 500
空白
柠檬酸
VC
垂盆草
B
23※工艺技术 食品科学 2012, Vol. 33, No. 08
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