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辣木叶超微粉总黄酮提取工艺的优化研究



全 文 :广 东 化 工 2016年 第 20期
· 86 · www.gdchem.com 第 43卷总第 334期

辣木叶超微粉总黄酮提取工艺的优化研究
曹玉坡 1,常刚 1,周伟 1,林丽静 1,
郭长青 2,王丽萍 2,雷少玲 3,陈军 4,李积华 1*
(1.中国热带农业科学院农产品加工研究所,广东 湛江 524001;2.河南金辣木生物科技有限公司,河南 鹤壁 458000;
3.广西领鲜自然农业发展有限公司,广西 南宁 530000;4.广西轻工业科学技术研究院,广西 南宁 530000)

[摘 要]为了探究辣木叶超微粉中的总黄酮提取工艺,在单因素试验的基础上,通过建立四因素三水平的正交试验,分别考察乙醇浓度、提
取温度、料液比、提取时间对辣木叶超微粉中总黄酮提取的影响,得出辣木叶超微粉总黄酮的最佳提取工艺条件。结果表明为:辣木叶超微粉
总黄酮最佳提取条件为 70 %浓度的乙醇溶液作为提取剂,提取温度为 80 ℃,料液比为 1∶25,提取时间为 1.5 h,测得总黄酮的含量为 7.61 %,
比普通采用辣木叶为原料提取所得的总黄酮含量要高得多。
[关键词]辣木叶;总黄酮;提取;正交试验
[中图分类号]TQ [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2016)20-0086-03

Optimization Study on the Extraction Technology of Total Flavonoids from
Superfine Grinding Moringa Leaf Powder

Cao Yupo1, Chang Gang1, Zhou Wei1, Lin Lijing1, Guo Changqing2, Wang Liping2, Lei Shaoling3, Chen Jun4, Li Jihua1*
(1. Agricultural Products Processing Research Institute, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Zhanjiang 524001;
2. Henan Gold Moringa Biotechnology Co., Ltd., Hebi 458000;
3. Guangxi Lingxian Natural Agriculture Development Co., Ltd., Nanning 530000;
4. Light Industry Research Institute of Guangxi, Nanning 530000, China)

Abstract: The extraction technology of total flavonoids from Superfine Grinding Moringa leaf powder was studied using a single factor test and orthogonal
experiment. The effects of four factors including concentration of ethanol, temperature, ratio of solid-liquid and extraction time were investigated. And the optimum
conditions for the extraction were obtained as follows: concentration of ethanol was 70 %, the temperature was 80 ℃, the ratio of solid-liquid was one to twenty and
the extraction time was 2 hours. The yield of total flavonoids was 7.61 percent on the optimal condition, which was quite higher than the similar extraction studies
using Moringa leaf.
Keywords: Moringa leaf;total flavonoids;extraction;orthogonal experiment

辣木(Moringa oleifera),为辣木科辣木属多年生落叶乔木,
是原产于印度北部喜马拉雅山麓的速生树种,耐旱强,喜生于沙
壤土,目前已被世界上 30 多个国家引种[1]。,我国也于 1998 年
前后将其作为一种干热河谷地区植被恢复的优良树种,从印度等
地引种栽培成功,在我国的热带和亚热带地区如云南、福建、广
东等省的许多地方被广泛种植[2]。辣木的根、茎、枝、叶、花、
种子和树皮均含有丰富的营养和药用活性成分,被西方科学家誉
为“奇迹之树”[3]。黄酮作为辣木的重要活性成分之一,成为广
大学者的研究重点[4-5]。目前,已有大量研究表明,辣木叶中黄酮
类化合物具有调节血脂、清除自由基、抗氧化、抗肿瘤、抗病毒、
抗炎、抗病毒等多种作用[6-8]。而多数关于辣木中总黄酮成分提取
的报道都是以辣木叶为研究对象[9-10]。
本研究以辣木叶超微粉为研究对象,采用回流提取法提取黄
酮类物质,以总黄酮提取含量为指标,采用单因素实验和正交试
验优化总黄酮提取工艺,为辣木叶超微粉在食品工业上的应用提
供了重要的理论基础。
1 材料与方法
1.1 试验材料与仪器
辣木叶超微粉:河南金辣木生物科技有限公司提供;儿茶素
(sigma 公司);亚硝酸钠(分析纯);氯化铝(分析纯);氢氧化钠(分
析纯);100 %乙醇(分析纯);
仪器:MRS120-3 型水分快速测定仪(德国 KERN 公司);
Nicomp 380ZLS型激光粒度仪(美国 PSS公司);集热式恒温加热
磁力搅拌器(巩义市予华仪器有限公司);101-1A 型数显电热鼓风
干燥箱(上海沪南科学仪器联营厂);UV-1780 型紫外可见分光光
度计(日本岛津仪);万能高速粉粹机(上海菲力博食品机械有限公
司);RE-2000 型旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂);循环水式多
用真空泵(郑州长城科工贸有限公司)。
1.2 试验方法
1.2.1 辣木叶超微粉水分和粒径测定
水分含量:利用德国 MRS120-3 水分快速测定仪测定辣木叶
粉水分含量。
粒径:参照 Zhang等[11]人的方法,利用激光粒度仪测定辣木
叶粉的粒径。
1.2.2 辣木叶总黄酮的提取
准确称取辣木叶超微粉 5 g,置于圆底烧瓶中,根据单因素实
验设计和正交试验设计,加入一定比例的乙醇溶液,在相应的温
度、时间下于恒温磁力搅拌器中回流提取,然后将提取液抽滤,
滤液用旋转蒸发仪蒸发浓缩(温度 60~70 ℃)至 3~5 mL,从得到的
浓缩液中移取 1 mL溶液置于 100 mL容量瓶中,加入相对应浓度
的乙醇至刻度,摇匀,即得样品溶液,备用。
1.2.3 总黄酮含量测定
总黄酮含量测定参照黄晓兵等人的方法[12],图 1为本实验中
获得的标准曲线,计算得到回归方程为:Y=0.0035X+0.0041,
R2=0.9998。


图 1 总黄酮含量测定标准曲线图
Fig.1 The standard curve of the quantitative test for total flavonoids

1.2.4 单因素试验
分别研究不同的乙醇浓度(40 %、50 %、60 %、70 %、80 %);
[收稿日期] 2016-09-08
[基金项目] 广西科学研究与技术开发计划项目(桂科攻 15248003-18);中国热带农业科学院院本级基本科研业务费专项资金(1630062015015);湛江市科技计划
项目(2015A03024)
[作者简介] 曹玉坡(1982-),男,山东枣庄人,助理研究员,主要研究方向为热带农产品加工工艺。*为通讯作者。
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不同提取温度(50、60、70、80、90 ℃);不同料液比(1∶10、1∶
15、1∶20、1∶25、1∶30);不同提取时间(0.5 h、1.0 h、1.5 h、
2.0 h、2.5 h、3.0 h、3.5 h)等单因素对辣木叶超微粉总黄酮含量的
影响。
1.2.5 多因素试验[13-14]
为了获得提取辣木叶超微粉总黄酮的最佳工艺参数,以乙醇
浓度、提取温度、料液比、提取时间为考察因素,以测得的辣木
叶样品中总黄酮含量为考察指标,采用四因素三水平 L9(34)进行
正交试验,见表 1。

表 1 正交试验因素水平表
Tab.1 The factors of orthogonal test
水平 A乙醇浓度/% B温度/℃ C料液比/倍 D时间/h
1 60 70 15 1.5
2 70 80 20 2.0
3 80 90 25 2.5

1.3 统计学分析
数据主要以 Excel软件做极差分析,以 SPSS 19.0软件进行方
差分析,本文中采用的置信区间为 95 %。采用 Excel软件制作图
形。
2 结果与分析
2.1 辣木叶超微粉水分和粒径测定结果

表 2 辣木叶超微粉碎水分含量、粒径测定结果
Tab.2 The results of moisture content and particle size of superfine
grinding Moringa leaf powder
项目 水分含量/% 平均粒径/μm
测定结果 5.78±0.12 24.08±2.54

2.2 单因素试验
2.2.1 乙醇浓度对辣木叶超微粉总黄酮提取的影响


图 2 不同乙醇浓度提取辣木叶超微粉的总黄酮含量
Fig.2 Effect of ethanol concentration on the extraction wield of total
flavonoids

在提取温度为 80℃,料液比为 1∶20,提取时间为 2h条件下,
分别测定用不同浓度乙醇提取出的总黄酮的含量,见图 2。随着
乙醇浓度的增加,提取的总黄酮含量呈上升趋势,在 70%乙醇浓
度达到最大值,7.08 %。之后随着乙醇浓度增加,含量明显下降,
原因可能是乙醇浓度过高,导致黄酮类化合物的溶解度下降,而
脂溶性物质溶出量增加,从而使得黄酮类化合物的浸出率下降。
2.2.2 提取温度对辣木叶超微粉总黄酮提取的影响


图 3 不同提取温度提取辣木叶超微粉的总黄酮含量
Fig.3 Effect of temperature on the extraction wield of total
flavonoids
在提取剂(乙醇)浓度为 70 %,料液比为 1∶20,提取时间为 2
h 条件下,分别测定用不同提取温度提取出的辣木叶超微粉总黄
酮的含量,见图 3。结果表明,随着提取温度的升高,提取出的
总黄酮类含量也不断地增加,在 70~80 ℃时提取出的总黄酮类化
合物的含量陡增,并在 80 ℃时达到最高。之后其含量开始下降,
原因可能是提取温度过高,黄酮类物质结构被破坏,一些黄酮类
化合物被氧化分解,使其含量下降。
2.2.3 料液比对辣木叶超微粉总黄酮提取的影响


图 4 不同料液比提取辣木叶超微粉的总黄酮含量
Fig.4 Effect of solid-liquid ratio on the extraction wield of total
flavon

在提取剂(乙醇)浓度为 70 %,提取温度为 80 ℃,提取时间为
2 h条件下,分别测定用不同料液比提取出的辣木叶超微粉总黄酮
的含量,见图 4。由图 4 可知,随着乙醇用量的增加,提取出的
总黄酮含量也增加。主要是因为溶剂用量越大,浓度梯度越大,
物质溶出越多。在 15 倍到 20 倍时增加的最快并在料液比为 1∶
20 时提取的总黄酮含量达到最高,高于 20 倍之后提取出的总黄
酮含量下降并达到平衡。原因是当浓度提取达到一定值,总黄酮
的溶出会达到平衡,在此之后即使加大提取剂用量变化也不明显。
因此料液比为 1∶20时最好。
2.2.4 提取时间对辣木叶超微粉总黄酮提取的影响


图 5 不同提取时间提取辣木叶超微粉的总黄酮含量
Fig.5 Effect of extraction time on the extraction wield of total
flavonoids

在提取剂(乙醇)浓度为 70 %,提取温度为 80 ℃,料液比为 1∶
20的条件下,分别测定不同提取时间下的辣木叶超微粉总黄酮的
含量,见图 5。可知,在提取时间为 0.5~1.5 h内总黄酮提取量变
化不大,提取时间在 2 h时陡增并达到最大值。表明当提取达到
一定时间时,有效成分大量溶出。当继续延长提取时间时,总黄
酮含量反而降低,在提取温度到达 3 h时,总黄酮提取含量降低
到一定值并达到平衡。这是因为提取时间过长,部分乙醇挥发而
导致沸点增大,破坏某些黄酮类化合物。
2.3 正交试验
对试验结果进行分析,从表 2和表 3可知,辣木叶超微粉在
回流提取时,各个因素对总黄酮类物质的提取影响程度不一样,
从表 2的极差分析可知,各因素的影响程度依次为:乙醇浓度>
提取温度=料液比>提取时间,其中乙醇浓度对总黄酮类物质的影
响最大,而提取时间的影响程度最小,均为达到显著水平。根据
正交试验结果知,从辣木叶超微粉中提取总黄酮类物质的最佳工
艺条件为 A2B2C3D1,即乙醇浓度为 70 %,提取温度为 80 ℃,料
液比为 1∶25,提取时间为 1.5 h,在最佳条件下,辣木叶超微粉
总黄酮的含量为 7.61 %,比一般采用辣木叶作为提取原料的研究
中获得的总黄酮含量要高得多[9-10,13,15]。
广 东 化 工 2016年 第 20期
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表 3 正交试验结果
Tab.3 The results of orthogonal experiment
试验号 A乙醇浓度 B提取温度 C料液比 D提取时间 总黄酮含量/%
1 60 % 70 ℃ 1∶15 1.5 h 6.85
2 60 % 80 ℃ 1∶20 2.0 h 7.00
3 60 % 90 ℃ 1∶25 2.5 h 6.75
4 70 % 70 ℃ 1∶20 2.5 h 6.87
5 70 % 80 ℃ 1∶25 1.5 h 7.61
6 70 % 90 ℃ 1∶15 2.0 h 6.67
7 80 % 70 ℃ 1∶25 2.0 h 6.15
8 80 % 80 ℃ 1∶15 2.5 h 5.94
9 80 % 90 ℃ 1∶20 1.5 h 6.07
K1 20.60 19.87 19.47 20.53
K2 21.17 20.56 19.95 19.84
K3 18.15 19.51 20.51 19.57
k1 6.87 6.62 6.49 6.84
k2 7.06 6.85 6.65 6.61
k3 6.05 6.50 6.84 6.52
R 1.01 0.35 0.35 0.32

表 4 方差分析结果表
Tab.4 Effect of solid-liquid ratio on the extraction wield of total
flavonoids
方差来源 平方和 自由度 均方 F值 显著性
乙醇浓度 1.714 2 0.857 10.388 显著
提取温度 0.189 2 0.0945 1.145 显著
料液比 0.182 2 0.091 1.103 显著
提取时间 0.165 2 0.0825 1 显著

4 结论
醇提法提取辣木叶超微粉总黄酮类物质的最佳工艺条件是,
提取剂乙醇浓度为 70 %,提取温度为 80 ℃,料液比为 1∶25,提
取时间为 1.5 h,在此条件下,辣木叶超微粉总黄酮含量为 7.61 %,
比普通采用辣木叶为原料提取所得的总黄酮含量要高得多。此法
的提取工艺简单,条件容易控制,提取效率高,提取剂乙醇无毒
性,本研究为辣木叶超微粉总黄酮类物质的开发和利用提供了有
价值的参考,为以后辣木超微粉在食品工业上的应用提供了理论
基础。

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(本文文献格式:曹玉坡,常刚,周伟,等.辣木叶超微粉总黄酮
提取工艺的优化研究[J].广东化工,2016,43(20):86-88)