全 文 ：中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 42 卷 第 11 期 2011 年 11 月

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木豆叶中黄酮微波提取工艺研究
金 时 1, 2，杨 梅 1, 2*，孔 羽 1, 2，姚晓慧 1, 2，魏作富 1, 2，祖元刚 1, 2，付玉杰 1, 2*
1. 东北林业大学 森林植物生态学教育部重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150040
2. 东北林业大学 林业生物制剂教育部工程研究中心，黑龙江 哈尔滨 150040
摘 要：目的 选取适合提取木豆叶中黄酮的方法，并优化提取工艺参数。方法 以木豆叶中荭草苷、木犀草素和总黄酮的
提取率及提取物抗氧化活性为指标，将微波辅助提取与热回流、超声波及浸泡提取方法相比较，并采用中心组合设计对影响
荭草苷和木犀草素提取效果的微波辅助提取工艺参数进行了优化。结果 通过比较确定微波辅助提取法较为适合木豆叶中黄
酮的提取；优化得到荭草苷和木犀草素最佳微波提取工艺参数为：木豆叶粒径为 50 目，乙醇体积分数为 80%，料液比 1∶
20，提取温度 60 ℃，提取次数 4 次，提取时间 10 min，微波功率 500 W；荭草苷和木犀草素的提取率分别为（4.42±0.01）、
（0.10±0.01）mg/g。结论 采用微波辅助提取木豆叶中的黄酮具有提取时间短、提取率高、产物抗氧化效果好的特点，优
化的工艺参数具有可行性和实际应用价值。
关键词：木豆；黄酮；荭草苷；木犀草素；微波辅助提取；抗氧化活性
中图分类号：R284.2 文献标志码：A 文章编号：0253 - 2670(2011)11 - 2235 - 05
Microwave-assisted extraction of flavonoids from Cajanus cajan leaves
JIN Shi1, 2, YANG Mei1, 2, KONG Yu1, 2, YAO Xiao-hui1, 2, WEI Zuo-fu1, 2, ZU Yuan-gang1, 2, FU Yu-jie1, 2
1. Key Laboratory of Forest Plant Ecology, Ministry of Education, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China
2. Engineering Research Center of Forest Bio-preparation, Ministry of Education, Northeast Forestry University, Harbin 150040,
China
Abstract: Objective To select the proper method for extracting flavonoids from Cajanus cajan leaves and optimize the extraction
parameters. Methods Taking the extracting rate of orientoside, luteolin, and total flavonoids from C. cajan leaves and anti-oxidative
activity as indexes, microwave-assisted method was compared with heat reflux extraction, ultrasound-assisted extraction, and
maceration extraction. Central composite design was used for optimization of parameters affecting the extraction of orientoside and
luteolin using microwave-assisted method. Results The results showed that microwave-assisted extraction was the best method and
the optimal conditions were: 50 mesh particle size, 80% ethanol aqueous, 1 : 20 material/ethanol aqueous, temperature 60 ℃, 4 times
cycle, 10 min extraction time, 500 W extraction power. The extraction yields of orientoside and luteolin were (4.42 ± 0.01) and (0.10 ±
0.01) mg/g from dry C. cajan leaves, respectively. Conclusion The microwave-assisted method is feasible with less time, higher
extraction yield, and better anti-oxidative activity.
Key words: Cajanus cajan (L.) Millsp.; flavonoids; orientoside; luteolin; microwave-assisted extraction; anti-oxidative activity

木豆 Cajanus cajan (L.) Millsp.系豆科木豆属
植物，广泛分布于热带和亚热带地区。木豆是一种
多用途木本豆类作物，可食用。此外，木豆在国内
外民间药中广泛用于镇痛、肝炎、结石、黄疸、小
儿水痘和糖尿病等症[1-2]。药理学调查显示木豆中有
效活性成分主要是黄酮类和芪类化合物等[3]。木豆
叶中含有多种黄酮，包括木犀草素、芹菜素、球松
素、荭草苷、牡荆苷等[4]。其中，木犀草素及其八
位碳苷（荭草苷）是植物体中重要的黄酮，具有抗
炎、抗氧化、多靶点抗菌、舒张血管平滑肌、降低
血浆黏度、抗辐射、调节免疫力等显著药理作用[5-6]。
微波辅助提取技术作为新发展的一种提取方法具有

收稿日期：2011-03-21
基金项目：林业公益性行业科研专项经费项目（201004040）；科技部农业科技成果转化资金项目（2009GB23600514）
作者简介：金 时（1987—），女（回族），黑龙江大庆人，硕士研究生，主要从事天然产物研究。Tel: (0451)82190535 E-mail: zorff@163.com
*通讯作者 付玉杰 Tel: (0451)82190535 E-mail: fuyujie1967@yahoo.com.cn
杨 梅 Tel: 13852869337 E-mail: guilingangan@163.com
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提取时间短、溶剂消耗少、效率高、无环境污染等
优势。本实验将微波辅助提取与传统热回流、超声
波及浸泡提取方法相比较，并采用中心组合设计对
影响微波辅助提取工艺的参数进行了优化，旨在为
从木豆叶中提取黄酮提供经济、高效、绿色的途径。
1 材料与仪器
木豆叶 2009 年 9 月采摘于海南省，当年生，阴
干，经东北林业大学森林植物生态学教育部重点实
验室聂绍荃教授鉴定为豆科植物木豆 Cajanus cajan
(L.) Millsp.的干燥叶。将叶粉碎，过筛分为 20、30、
40、50、60 目。保存于−20 ℃冰箱中，备用。
1, 1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）及荭草苷、
木犀草素和芦丁对照品（质量分数均大于 98%）购
于 Sigma 公司；甲醇为色谱纯，双蒸水自制；其他
试剂均为分析纯。
KQ—250DE 型数控超声清洗器（昆山市超声
仪器有限公司）；MAS—II 微波反应罐（新仪微波
化学科技有限公司）；安捷伦 1200 系列高效液相色
谱仪包括：G1322A 脱气机、G1311A 泵、G1365B
多波长检测器。
2 方法与结果
2.1 总黄酮的测定
参照毕和平等[7]测定总黄酮的方法。取 1 mL 提
取液于 10 mL 量瓶中，加入 5% NaNO2 0.3 mL，混
匀，静置 6 min；加入 10% AlCl3·6H2O 0.3 mL，混
匀，静置 6 min；加入 1 mol/L NaOH 4 mL，混匀，
静置 15 min；75%乙醇加至刻度线，混匀，于 510 nm
处测定吸光度（A）值。
精密称取芦丁对照品 10.03 mg，置于 10 mL 量
瓶中，用 75%乙醇定容，再取 5 个 10 mL 量瓶，分
别配制成 50.15、100.30、200.60、300.90、601.80
μg/mL 芦丁对照品溶液。按上述方法制作标准曲线，
其回归方程为 A＝1.271 C－0.013 5，r2＝0.999 6，
表明芦丁在 50.15～601.80 μg/mL 线性关系良好。
2.2 荭草苷和木犀草素的 HPLC 测定
参考 Liu 等[8]的 HPLC 法测定木豆幼苗中荭草
苷和木犀草素的方法。
2.2.1 色谱条件 色谱柱为 HIQ sil C18 W 柱（150
mm×4.6 mm，5 μm）；柱温 30 ℃；体积流量 1
mL/min；进样体积 10 μL；流动相为 0.1%甲酸水溶
液（A）-0.1%甲酸甲醇溶液（B），梯度洗脱：0～
15 min，33%～33% B；15～40 min，33%～75% B；
40～45 min，75%～33% B。检测波长 254 nm（木
犀草素）、330 nm（荭草苷）。
2.2.2 线性关系考察 分别精确称量木犀草素及荭
草苷对照品 3.40、2.70 mg 于 10 mL 量瓶中，加入
色谱纯甲醇溶解、混匀，配制成含木犀草素 0.340
mg/mL、荭草苷 0.270 mg/mL 混合对照品溶液。分
别取混合对照品溶液 0.25、1.00、1.50、2.50、5.00 mL
置于 5.0 mL 量瓶中，加甲醇定容，滤过，分别进样
10 μL，记录峰面积。以峰面积对质量浓度进行线性
回归，得回归方程分别为木犀草素 Y＝41 363.64
X＋26.33，r2＝0.999 1；荭草苷 Y＝11 469.4 X－39.6，
r2＝0.999 0；表明木犀草素在 17.00～340.00 μg/mL、
荭草苷在 13.50～270.00 μg/mL 线性关系良好。
2.3 抗氧化能力的测定
参照 Wu 等[3]的方法，对 DPPH 自由基清除能
力进行比较。取 4 种提取方法所得质量浓度分别为
4.00、2.00、1.00、0.50、0.25、0.125 mg/mL 提取液
100 μL，分别加入 75%乙醇 1.4 mL，混匀；再加入
0.004% DPPH 乙醇溶液 1 mL，混匀，室温避光静
置 70 min，于 510 nm 测定 A 值。
2.4 数据分析
采用中心组合试验设计，实验均重复 3 次，数
据分析处理使用 Stastitica 6.0 软件。
2.5 不同方法样品制备及结果比较
2.5.1 样品制备 分别取 20、30、40、50、60 目的
木豆叶粉末 5.00 g 混匀，备用。参照文献 [9] 以不
同方法提取。
（1）热回流提取 取上述木豆叶粉末（5.00 g）
加入 75%乙醇 75 mL，于 80 ℃条件下热回流提取，
分别提取 30、60、90、120 min 各 3 次，提取液滤
过、合并，定容，测定。
（2）超声提取 取上述木豆叶粉末（5.00 g）加
入 75%乙醇 75 mL，于 45 ℃、功率 250 W 条件下
超声提取 3 次，提取时间分别为 30、45、60、90 min，
提取液滤过、合并，定容，测定。
（3）浸泡提取 取上述木豆叶粉末（5.00 g）加
入 75%乙醇 75 mL，于室温浸泡 6、12、24、36 h
各 3 次，提取液滤过、合并，定容，测定。
（4）微波提取 取上述木豆叶粉末（5.00 g）加
入 75%乙醇 75 mL，于 55 ℃、功率 500 W 条件下
微波提取 5、10、15、20 min 各 3 次，提取液滤过、
合并，定容，测定。
2.5.2 不同提取方法提取率的比较 热回流、超声、
浸泡和微波提取提取总黄酮、荭草苷及木犀草素的
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最佳结果见表 1，总黄酮最高提取率分别为 36.08、
31.58、29.58、33.29 mg/g，最佳提取时间分别是 60、
90 min、12 h、10 min，其中热回流的效果最佳。而
与总黄酮不同，荭草苷和木犀草素提取率最高是微
波 10 min，分别为 3.85、0.09 mg/g。

表 1 不同方法最高提取率的结果及差异显著性分析
Table 1 Analysis of significant difference between
the highest yields from different methods
提取率/(mg·g−1) 提取方式
总黄酮 荭草苷 木犀草素
提取时间
微波提取 33.29 ab 3.85 a 0.090 a 10 min
热回流提取 36.08 a 3.41 b 0.073 b 60 min
超声提取 31.58 bc 3.22 bc 0.077 b 90 min
浸泡提取 29.56 c 3.02 c 0.071 b 12 h
不同的小写字母表示该列数据存在显著差异（P＜0.05）
Different lowercase letters mean significant difference (P＜0.05)
对不同方法最高提取率的差异显著性分析（表
1）可知，热回流虽然对总黄酮提取率最高，但与微
波相比差异不显著，而微波提取荭草苷和木犀草素
与其他方法比较差异显著（P＜0.05）。由此可知，
微波辅助提取在从木豆叶中提取黄酮具有明显的优
势，其主要原因是微波具有由内而外同时加热的特
点。微波提取时高频电磁波能穿透萃取介质到达材
料内部的维管束和细胞系统引起溶剂加热，使细胞
内部的温度升高、压力超过细胞空间膨胀的能力，
从而导致细胞破裂，其内的有效成分自由流出被周
围的溶剂溶解，达到提取的目的[10]。常规方法如热
回流，浸泡的提取机制是溶质分子热运动和溶质在
不同浓度溶液之间的扩散，细胞壁破裂困难，有效
成分释放慢，故提取率低。超声波提取虽有产生空
化破壁的作用，但破壁效果不及微波，提取率远远
小于微波，且消耗的时间长。
2.5.3 DPPH 自由基清除能力的比较 不同方法提
取物对 DPPH 自由基的清除效果见图 1。微波提取
物清除 DPPH 自由基效果最佳，0.125～4.00 mg/mL
提取物清除率由（39.68±3.88）%增加至（95.18±
2.00）%。其 IC50 值为 0.26 mg/mL，明显低于超声、
浸泡和热回流提取（0.45、0.41、0.39 mg/mL），结果
说明微波辅助提取物能够具有较强的抗氧化活性。
综合比较提取物中化合物的得率，消耗的溶剂
和时间及清除 DPPH 自由基效果，微波辅助提取都
具有明显的优势，适合提取木豆叶中的黄酮荭草苷
和木犀草素。因此，基于提取时间的比较，以下的
0 1 2 3 4
0
20
40
60
80
100






图 1 不同方法提取物的清除 DPPH 自由基的活性
Fig. 1 DPPH free radical-scavenging activity
of extracts by different methods

试验选择 10 min 用于的微波提取。通过预试验知微
波的功率（决定加热速率）对提取率影响不显著，
因为实验使用 MAS—Ⅱ微波反应罐（新仪微波化学
科技有限公司）是采用间歇加热方式，加热到达提
取温度后停止加热，待降温后再补足，因此试验选
用微波功率固定值 500 W。
2.6 微波工艺参数的优化及结果
2.6.1 中心组合设计 采用 25 的中心组合设计优
化微波提取木豆叶中荭草苷和木犀草素工艺参数，
包括：X1 材料粒径（目）、X2 乙醇体积分数（%）、
X3 温度（℃）、X4 料液比和 X5 提取次数（次），因
素水平见表 2。
2.6.2 回归方程的建立与分析 不同实验设计条件
下，木犀草素与荭草苷提取率的预测值与实验值见
表 3。利用实验数据进行多元拟合分析建立二次方
程模型。对方程进行方差分析，表明两个回归模型
在极显著水平（P＜0.001）；r2 分别为 0.969 和 0.976，
说明模型拟合程度良好，实验误差小。对拟合的二
次多项式各项的 F 估计值分析可知 X32 即温度平方
项对荭草苷提取率影响最显著；乙醇体积分数平方
表 2 中心组合设计试验因素水平编码表
Table 2 Factors and levels of central composite design
水平 X1 X2 X3 X4 X5
−2 20 50 50 5 1
−1 30 60 55 10 2
0 40 70 60 15 3
1 50 80 65 20 4
2 60 90 70 25 5
清
除
率
/%

热回流
超声
浸泡
微波
总黄酮/(mg·mL−1)
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表 3 中心组合设计方案及试验结果
Table 3 Scheme and results of central composite design
木犀草素/(mg·g−1) 荭草苷/(mg·g−1)
编号 X1 X2 X3 X4 X5 实验值 预测值 实验值 预测值
1 1 1 1 1 1 0.105 0.102 2.51 2.68
2 1 1 1 −1 −1 0.408 0.044 1.71 1.75
3 1 1 −1 1 −1 0.054 0.051 1.97 1.93
4 1 1 −1 −1 1 0.066 0.064 3.21 3.16
5 1 −1 1 1 −1 0.053 0.051 2.95 3.01
6 1 −1 1 −1 1 0.051 0.049 2.69 2.73
7 1 −1 −1 1 1 0.063 0.062 2.19 2.15
8 1 −1 −1 −1 −1 0.042 0.041 1.86 1.70
9 −1 1 1 1 −1 0.072 0.070 2.60 2.71
10 −1 1 1 −1 1 0.059 0.058 3.13 3.22
11 −1 1 −1 1 1 0.078 0.078 3.69 3.70
12 −1 1 −1 −1 −1 0.041 0.040 3.39 3.28
13 −1 −1 1 1 1 0.063 0.063 2.86 2.96
14 −1 −1 1 −1 −1 0.039 0.038 2.19 2.18
15 −1 −1 −1 1 −1 0.051 0.052 2.99 2.89
16 −1 −1 −1 −1 1 0.054 0.055 3.69 3.58
17 −2 0 0 0 0 0.062 0.062 3.41 3.27
18 2 0 0 0 0 0.059 0.064 3.02 3.15
19 0 −2 0 0 0 0.046 0.046 3.17 2.87
20 0 2 0 0 0 0.066 0.071 2.86 3.16
21 0 0 −2 0 0 0.058 0.058 2.99 2.88
22 0 0 2 0 0 0.061 0.066 2.47 2.57
23 0 0 0 −2 0 0.042 0.045 2.14 2.13
24 0 0 0 2 0 0.078 0.081 3.48 3.49
25 0 0 0 0 −2 0.044 0.047 2.61 2.71
26 0 0 0 0 2 0.081 0.083 3.99 3.89
27 0 0 0 0 0 0.084 0.083 4.15 4.15
28 0 0 0 0 0 0.085 0.083 4.43 4.15
29 0 0 0 0 0 0.081 0.083 4.17 4.15
30 0 0 0 0 0 0.086 0.083 3.93 4.15
31 0 0 0 0 0 0.082 0.083 4.00 4.15
32 0 0 0 0 0 0.087 0.083 4.23 4.15

项 X22 对木犀草素影响最显著。而 X1、X2、X3、X1X3、
X1X4、X2X5、X3X4、X3X5、X4X5 项对荭草苷提取率
方程各项的 F 值小于 P＝0.05 的对应值，X1、X1X2、
X1X3、X1X4、X1X5、X3X5、X4X5 对木犀草素提取率
的各项的 F 值小于 P＝0.05 的对应值，即对提取率
影响不显著，在不影响方程模型的基础上忽略对回
归方程影响不显著的项，对荭草苷和木犀草素提取
率的二次多项式简化如下：
Y 荭草苷＝4.15－0.06 X1＋0.14 X2－0.15 X3＋0.68
X4＋0.59 X5＋0.32 X1X2＋0.35 X1X5－0.28 X2X3＋
0.45 X2X4－0.47 X12－0.57 X22－0.71 X32－0.67 X42－
0.43 X5
Y 木犀草素＝0.083＋0.012 3 X2＋0.040 8 X3＋0.017 7
X4＋0.017 8 X5＋0.061 7 X2X3＋0.062 6 X2X4＋0.060 5
X2X5＋0.066 2 X3X4 －0.099 1 X12－0.012 2 X22－
0.010 4 X32－0.010 X42－0.008 9 X52
2.6.3 响应面分析 荭草苷是木犀草素糖苷，荭草
苷分子结构是在木犀草素 8 位 C 上连一个葡萄糖。
如图 2、3 所示，对影响荭草苷和木犀草素提取率的
各因素响应面分析可知不同因素对两个化合物的影
响及因素之间相互作用趋势基本相同。例如，溶剂
是提取过程的基础，如图 2、3 所示，荭草苷和木犀
草素的提取率都随着乙醇质量分数升高先增加后减
少，但木犀草素是苷元，极性小，提取最适乙醇质
量分数比荭草苷大，因此需要通过优化乙醇质量分
数提高目标化合物总体提取率。而荭草苷和木犀草
素提取率（图 2、3）随着温度升高，先快速增加，
后不变或稍有减少。这一结果说明荭草苷和木犀草
素在微波高温辐射时分解。增加温度，可加快化合
物从植物材料的游离和增加目标化合物的溶解度，
但当温度过高时会引起热敏性化合物分解[11]。因
此，适当的温度可以使目标化合物获得最大的提
取率。
2.6.4 优化提取工艺参数 由中心组合设计及响应
面分析得到的最佳工艺条件为：木豆叶粒径 46.97
目，乙醇体积分数 80.39%，提取温度 59.60 ℃，料
液比 1∶20.41，提取 4.40 次，荭草苷和木犀草素的
提取率为 4.43 mg/g 和 0.10 mg/g。
3 讨论
本实验比较了微波辅助提取技术与传统热回
流、超声波及浸泡的方法提取木豆叶中荭草苷、木
犀草素和总黄酮提取率及提取物的抗氧化活性，实
验表明微波辅助提取能利用短的时间获取更高的提
取率且提取物具有更好的抗氧化能力，适合用于从
木豆叶中提取黄酮类化合物。
利用中心组合设计对微波辅助提取木豆叶中荭
草苷和木犀草素的工艺条件进行了优化。回归分析
表明模拟二次方程具有较好的拟合性和可靠性。
由中心组合设计优化及响应面分析得到的最佳
工艺条件为：材料粒径 50 目，乙醇体积分数 80%，
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 42 卷 第 11 期 2011 年 11 月

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图 2 微波提取荭草苷的各因素响应面分析图
Fig. 2 Response surface plots of factors affecting extraction of orientoside by microwave-assisted extraction



图 3 微波提取木犀草素的各因素响应面分析图
Fig. 3 Response surface plots of factors affecting extraction of luteolin by microwave-assisted extraction

料液比 1∶20，提取温度 60 ℃，提取次数 4 次，提
取时间 10 min，功率 500 W。最佳工艺条件下荭草
苷和木犀草素的提取率分别为（4.42±0.01）mg/g
和（0.10±0.01）mg/g。
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5
4
3
2
1
5
4
3
2
1
5
4
3
2
1
荭
草
苷
/(m
g·
g−
1 )

荭
草
苷
/(m
g·
g−
1 )

荭
草
苷
/(m
g·
g−
1 )

0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
木
犀
草
素
/(m
g·
g−
1 )
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02木
犀
草
素
/(m
g·
g−
1 )

木
犀
草
素
/(m
g·
g−
1 )

25
20
15
10
20
30
40
50
5
60
料液比 粒径/目
25
20
15
10
5 20
30
40
50
60
料液比 粒径/目
70
65
60
50
55 70
80
90
50
60温度/℃ 乙醇/%
70
65
70
80
90
60
55 60
5050温度/℃ 乙醇/%
50
55
60
65
70
5
4
3
2
1 提取次数 温度/℃
5
4
3
2
1
60
70
50
55
65
提取次数 温度/℃