全 文 ：第 24 卷第 4 期
2009 年 12月 安　徽　工　程　科　技　学　院　学　报Journal o f Anhui Univer sity o f Techno log y and Science Vo l.24.No.4Dec., 2009
收稿日期:2009-01-04　
基金项目:安徽工程科技学院教研重点基金资助项目(2008yjy10)
作者简介:朱秀灵(1978-),女 ,河南周口人 , 硕士 ,讲师.
文章编号:1672-2477(2009)04-0004-04
超声波辅助提取莴笋叶中黄酮类物质工艺的研究
朱秀灵 ,戴清源 ,季长路 ,陈　飞
(安徽工程科技学院 生化工程系 ,安徽 芜湖　241000)
摘要:在单因素试验基础上 ,采用正交试验法 , 对超声波辅助提取莴笋叶中黄酮类物质的工艺进行了优化.确
定其最佳提取工艺为:90%乙醇作为浸提剂 ,超声功率 500 W , 超声时间 50 min , 液料比 4 m L/g.在此条件下 ,
黄酮类物质的提取率为 0.35%.
关　键　词:莴笋叶;黄酮类物质;超声波辅助提取;正交试验
中图分类号:R151.3;TS202.1　　　　文献标识码:A
黄酮类物质是植物光合作用产生的一类天然有机物 ,在植物界分布非常广泛.黄酮类物质的生理活性多
种多样 ,具有降低血管脆性及异常的通透性 、降血压 、降血脂 、抑制血小板凝集及血栓形成 、抗氧化 、抗菌 、抗
病毒等作用[ 1-6] .黄酮类物质大都包含在植物材料(如细胞壁 、果胶等)中 ,并且通常和葡萄糖 、鼠李糖 、阿拉伯
糖 、木糖 、芹菜糖或葡萄醛酸结合以糖苷的形式存在[ 7] ,采用传统的索氏提取法和回流提取法进行提取时 ,溶
剂消耗量大 ,提取时间长 ,操作步骤多且提取率低.而超声波辅助提取可大大缩短提取时间 ,减少溶剂消耗且
提取率高而逐渐得到应用.超声波作用于液体 ,由于超声空化作用引起的机械力和热作用 ,空泡在液体中产
生 、长大 、压缩 、闭合 、崩溃 、快速重复的运动过程 ,会产生瞬时高温和高压 ,并伴随强烈的冲击波和高速射流 ,
致使植物细胞中细胞壁破裂 ,加速溶剂向细胞内进入 ,促进细胞中总黄酮类物质直接 、快速地向溶剂中溶解 、
转移 ,加速了转化速度 ,以便快速提取[ 8] .本实验选用莴笋叶为原料 ,采用超声波辅助提取法对莴笋叶中黄酮
类物质的提取工艺进行了探讨 ,以促进农副产品的开发利用 ,提高农副产品的附加值.
1　材料与方法
1.1　材料
新鲜莴笋 ,购于芜湖市鸠江区农贸市场;芦丁标准品 ,生化试剂 ,中国医药集团上海化学试剂公司;亚
硝酸钠 、硝酸铝 、氢氧化钠 、三氯化铝等均为国产分析纯.
1.2　主要仪器
JJ-2组织捣碎匀浆机 ,江苏省金坛市恒丰仪器厂;JY92-ⅡD超声波细胞粉碎机 ,宁波新芝生物科
技有限公司;754型紫外可见分光光度计 ,上海光谱仪器有限公司.
1.3　实验方法
(1)标准曲线的绘制.参照文献[ 9]所述方法进行绘制.
(2)莴笋叶中黄酮类物质的提取 、测定.挑选一定质量 、无腐烂莴笋叶 ,匀浆 ,然后准确称取 20 g 莴笋
叶匀浆 ,置于广口瓶中 ,再加入一定体积 、一定体积分数的乙醇 ,在一定功率下 ,进行超声波辅助提取 ,达到
预定超声时间(包括间歇时间 ,其中每超声 30 min ,间歇 30 min)后 ,温度 50 ℃,滤纸过滤 ,记录滤液体积.
滤液经石油醚萃取弃去油脂及色素层 ,非醚层滤液备用.
提取液中黄酮类物质含量的测定.取待测非醚层滤液 2.5 mL ,置于 50 mL 的容量瓶中 ,加入 30%乙
醇 5 mL 、5%亚硝酸钠溶液 1.5mL ,摇匀 ,静置 5 min;再加入 10%硝酸铝溶液 1.5 mL ,摇匀 ,静置 5 min;
再精确加入 1mo l/L 的氢氧化钠溶液 20 mL ,最后加30%乙醇至刻度 ,放置 10 min ,在510 nm 波长处测定
吸光度.同时 ,取上述非醚层滤液 2.5 mL置于 50 mL 的容量瓶中 ,加 30%乙醇至刻度作为对照溶液.根据
测得的吸光度 ,利用标准曲线计算黄酮类物质的含量.
(3)计算.
黄酮类物质提取率 =(n ×C×V)/(m ×103)×100%　,
式中:C为待测液中黄酮类物质的质量浓度(mg/mL);V为待测液的体积(mL);n为稀释倍数;m为样品质量(g).
2　结果与分析
2.1　标准曲线的绘制
按照 1.3(1)方法 ,以吸光度为纵坐标 ,芦丁质量浓度为横坐标 ,作线性图(见图 1).利用最小二乘法 ,
得线性回归方程为Y =-0.003 2 +20.094 3X , R =0.999 9.其中 X 为待测液中黄酮类物质的质量浓度
C ,Y 为吸光度 A .
2.2　乙醇体积分数对黄酮类物质提取率的影响
准确称取 7份各 20 g 样品匀浆 ,分别加入 2倍体积 ,70%、75%、80%、85%、90%、95%、无水乙醇 ,超
声功率 400 W ,50 ℃超声处理 30 min ,然后过滤 ,滤液经石油醚萃取弃去油脂及色素层 ,以下操作同 1.3
(2),计算提取率 ,结果如图 2所示.随着乙醇体积分数的增加 ,黄酮类物质提取率逐渐增加 ,当乙醇体积分
数为 95%时 ,提取率最大为 0.33%.故乙醇浸提时选择 95%乙醇作为最适浸提体积分数.
图 1　芦丁标准曲线 图 2　乙醇体积分数对黄酮类物质提取率的影响
2.3　超声时间对黄酮类物质提取率的影响
准确称取 7份各 20 g 样品匀浆 ,分别加入2倍体积 95%乙醇 ,超声功率 400 W ,50 ℃分别超声处理 20
min 、30 min 、40 min 、50 min 、60 min 、70 min 、80 m in ,然后过滤 ,以下操作同 1.3(2),计算提取率 ,结果如图
3所示.黄酮类物质的提取率随着超声时间的延长而逐渐增大 ,当超声时间由 20 ～ 40 min的过程中 ,提取
率逐渐增加 ,尤其在 30 ～ 40 m in内 ,提取率随着时间延长而急剧增加;当时间超过 40 min后 ,提取率不在
增加 ,并略呈下降趋势 ,可能是长时间超声处理造成黄酮类物质破坏或者发生不良化学反应所致.故超声
时间选择 40 min较为合适.
2.4　液料比对黄酮类物质提取率的影响
准确称取 7份各 20 g 样品匀浆 ,分别加入液料比为 1 mL/g 、2 mL/g 、3 mL/g 、3.5 mL/g 、4 mL/g 、
4.5 mL/g 、5 mL/g 的 95%乙醇 ,超声功率 400W ,温度 50 ℃,超声处理 40 min ,然后过滤 ,以下操作同1.3
(2),计算提取率 ,结果如图 4所示.液料比从 1 mL/g 增加到 4 mL/g 时 ,提取率随液料比的增加而增加;
当液料比大于 4 mL/g 时 ,随着液料比的增加提取率缓慢增加 ,但溶剂用量过大时 ,回收溶剂成本增加 ,综
合考虑 ,选择液料比 4 mL/g 作为最适条件.
图 3　超声时间对黄酮类物质提取率的影响 图 4　液料比对黄酮类物质提取率的影响
2.5　超声功率对黄酮类物质提取率的影响
准确称取 6份各 20 g 样品匀浆 ,分别加入 4 倍体积的 95%乙醇 ,超声功率分别为 300 W 、400 W 、
500 W 、600 W 、700 W 、800 W ,50 ℃超声处理 40 min ,然后过滤 ,以下同 1.3(2),计算提取率 ,结果如图 5
·5·第 4 期 朱秀灵 ,等:超声波辅助提取莴笋叶中黄酮类物质工艺的研究
图 5 超声功率对黄酮类物质提取率的影响
所示.当超声功率为 500 W时 ,黄酮类物质提取率最高 ,当
超声波输出功率减小或增大 ,黄酮类物质的提取率都会降
低.超声功率反映了超声波能量的大小 ,与植物细胞壁的
破碎程度有关[ 10] .超声功率增大 ,有利于液体中空穴的形
成 ,产生更多空化泡 ,使细胞结构破坏 ,便于细胞内黄酮类
物质的释放.但超声功率达到 500 W时 ,再增大超声功率 ,
黄酮类物质的提取率不再增加 ,反会有所下降 ,可能是超
声作用产生大量热导致黄酮类物质结构破坏所致.故超声功率选择 500 W 作为最适条件.
2.6　超声波辅助提取黄酮类物质最优化条件的确定
在单因素试验基础上 ,采用 L9(34)正交试验优化超声波辅助乙醇提取工艺.试验重复两次 ,因素水平
见表 1 ,正交试验及结果分析见表 2 ,方差分析见表 3.
表 1　正交试验因素水平表
因素水平 超声功率(A)/W 超声时间(B)/ min 乙醇浓度(C)/ % 液料比(D)/(m L· g -1)
1 550 30 无水乙醇 3
2 500 40 95 4
3 450 50 90 5
表 2　乙醇提取黄酮类物质正交试验及结果分析
试验号 超声功率(A)/W
超声时间
(B)/ min
乙醇体积
分数(C)/ %
液料比(D)
/(mL · g-1)
提取率/ %
Ⅰ Ⅱ Y/ %
1 1(550) 1(30) 1(无水乙醇) 1(3) 0.29 0.28 0.285
2 1 2(40) 2(95) 2(4) 0.34 0.34 0.340
3 1 3(50) 3(90) 3(5) 0.33 0.30 0.315
4 2(500) 1 2 3 0.29 0.30 0.295
5 2 2 3 1 0.33 0.33 0.330
6 2 3 1 2 0.35 0.35 0.350
7 3(450) 1 3 2 0.30 0.30 0.300
8 3 2 1 3 0.26 0.27 0.265
9 3 3 2 1 0.28 0.28 0.280
k1 0.311 4 0.292 3 0.299 5 0.298 7
k2 0.324 2 0.312 6 0.304 5 0.328 2
k3 0.282 6 0.313 3 0.314 1 0.291 2
R 0.041 6 0.021 0 0.014 6 0.037 0
注:Y 为提取率 Ⅰ 、Ⅱ 平均值
表 3　方差分析表
方差来源 平方和 自由度 均方 F 值 F 临界值
因素 A 0.005 436 2 0.002 718 39.89＊＊ F0.01(2 , 9)=8.02
因素 B 0.001 704 2 0.000 852 12.50＊＊ F0.05(2 , 9)= 4.26
因素 C 0.000 660 2 0.000 330 4.84＊
因素 D 0.004 579 2 0.002 290 33.60＊＊
误差 0.000 613 9 0.000 068
S T 0.012 993 17
注:＊＊表示显著;＊表示较显著.
由表 3方差分析结果可知 ,超声功率 、超声时间及液料比对黄酮类物质提取率影响显著 ,乙醇体积分
数对结果影响较显著.表明本研究选择的因素水平对黄酮类物质提取率的影响是有研究意义的.
从表 2正交试验结果 R值看出 4个因素对试验影响的大小顺序依次为:R A >RD >RB >R C ,即超声
功率 >液料比 >超声时间 >乙醇体积分数.从水平值 k1 、k2 、k3 大小判断各个因素最佳水平组合为:
A 2B3C3D 2 ,而从正交试验的结果Y 值看 ,A 2B3C1D2 为较好组合.
为确定 A 2B3C3D 2 和 A 2B3C1D2 这两个组合何为最佳组合 ,本研究分别对这两个组合进行试验 ,各重
复三次 ,取平均值 ,得到 A 2B3C3D2 组合黄酮类物质提取率为 0.35%;A 2 B3C1D 2 组合黄酮类物质提取率
·6· 安　徽　工　程　科　技　学　院　学　报 第 24 卷
为 0.34%.由此看出 ,最佳组合应该为 A 2 B3C3D2 ,即超声功率 500 W ,超声时间 50 min , 90%体积分数乙
醇作为浸提剂 ,液料比 4 mL/g.在此条件下 ,黄酮类物质的提取率为 0.35%.
3　讨论
样品为鲜样 ,含水量较高 ,因此 ,可直接打浆后进行超声波辅助提取黄酮类物质.用石油醚对浸提滤液
进行处理 ,目的是去除脂溶性杂质如蜡质 、叶绿素等.何书美等[ 11] 在研究芹菜中黄酮类物质的提取中发
现 ,由色素引起的误差为 5%,所以检测黄酮类物质需要石油醚去除色素及脂溶性杂质.超声波处理时易
产生大量的热 ,随着温度的升高 ,黄酮类物质的提取率也逐渐升高 ,但温度过高时 ,大量醇溶性杂质溶解速
度也加快 ,与黄酮类物质竞争溶解于乙醇中 ,干扰黄酮类物质提取 ,同时 ,还可能引起黄酮类物质结构被氧
化破坏 ,从而导致黄酮类物质提取率的下降.为减少杂质干扰及保证实验安全(乙醇沸点为 78.4 ℃),本试
验将温度控制在 50 ℃.
4　结论
在单因素试验基础上 ,通过正交试验对超声波辅助提取莴笋叶中黄酮类物质的工艺条件进行优化.结
果表明影响莴笋叶中黄酮类物质提取率因素的主次顺序为:超声功率>液料比>超声时间>乙醇体积分
数.最佳提取工艺条件为:90%乙醇作为浸提剂 ,液料比 4 mL/g ,超声功率 500 W ,超声处理 50 min.在此
工艺条件下 ,黄酮类物质的提取率为 0.35%.超声波辅助提取可缩短提取时间 ,提高有效成分的提取率 ,
减少溶剂消耗 ,降低生产成本.
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Study on Ultrasonic-assisted Extraction of
Flavonoids from Lettuce Leaves
ZHU Xiu-ling , DAI Qing-y uan , JI Chang-lu , CH EN Fei
(Dept.of Bio ch.Engn., Anhui Univ ersity of Technology and Science , Wuhu 241000 , China)
Abstract:O rthogonal design w as used to optimize the ult rasonic-assisted ext raction on the basis of sing le
facto r expe riments.The opt imum ult rasonic-assisted ex t ract ion condit ions of f lavonoids f rom let tuce
leaves w ere obtained as follow s:90%ethanol as solvents , 500 W ult rasonic pow er for 50min ex t raction
duration wi th ra tio of liquid to material 4 mL/g.Under the above ext raction condi tions , the ex t raction
rate of f lav onoids w as 0.35%.
Key words:le ttuce leaves;f lavonoid;ul trasonic-assisted ex t raction;orthogonal test
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