全 文 ：陈文伟 ,张中伟 ,赵　静 ,等.杨梅叶总黄酮超声 -微波协同萃取研究 [ J].江苏农业科学 , 2011, 39(4):332-334.
杨梅叶总黄酮超声 -微波协同萃取研究
陈文伟 1 , 张中伟 2 , 赵　静1 , 贾振宝 1 , 洪　瑶 1
(1.中国计量学院生命科学学院 ,浙江杭州 310018;2.南昌大学公共卫生学院 ,江西南昌 330006)
　　摘要:为提高杨梅资源的利用和杨梅叶黄酮的开发 ,研究了以杨梅叶为原料提取总黄酮的工艺。从乙醇回流提
取 、超声波 、微波 、超声 -微波协同萃取 4种方法对杨梅叶总黄酮的提取效果比较 , 得出超声 -微波协同萃取法最优。
以中心组合设计试验 ,选取提取温度 、乙醇浓度 、提取时间 、料液比为影响总黄酮提取率的主要因素 ,通过响应面分析
得出其优化的工艺条件为:提取温度 70 ℃,料液比 1 g∶25 mL,乙醇浓度 60%, 提取时间 40 min, 提取次数 2次;在最
佳条件杨梅叶总黄酮提取率为 2.28%。
　　关键词:杨梅叶;黄酮类化合物;超声 -微波协同;中心组合
　　中图分类号:S667.601　　文献标志码:A　　文章编号:1002-1302(2011)04-0332-03
收稿日期:2010-09-15
作者简介:陈文伟(1976—),男 ,江西广昌人 ,博士 ,副教授 ,研究方向
为食物资源的开发与利用。 E-mail:cwwhl@ 163.com。
　　杨梅 [ Myricarubra(Lour.)Sieb.etZucc.]是杨梅科杨梅
属多年生常绿乔木 ,是我国的特产植物之一 。杨梅叶中含多
种酚类化合物 ,主要由杨梅素 、槲皮素等黄酮类化合物及原花
色素类化合物组成 [ 1-2 ] 。黄酮类化合物是存在于自然界的一
大类化合物 ,在食品和医药等工业上有着很广泛的应用 [ 3] 。
目前有关杨梅叶黄酮类化合物提取的报道极少 ,且多采用传
统的回流提取法和超声波提取法 [4 ] ,并且对杨梅叶总黄酮提
取条件的优化采用正交设计法 ,侧重于科学合理地安排试验 ,
减少试验次数 ,而在寻找因素和响应值之间的函数关系方面
尚显不足 [ 5 ] 。
黄酮类化合物的传统提取法 ,具有提取时间长 、有机溶剂
消耗量大 、提取效率低等缺点 。超声 -微波协同萃取法结合
了超声波振动的空化作用 [ 6 ]和微波的高能作用 [ 7 -8] ,具有效
率高 、节省试剂 、节省时间等优点 。中心组合是利用合理的试
验设计 ,采用多元二次回归方程来拟合因素与响应值之间的
函数关系 ,回归分析寻求最优工艺的有效方法。其设计的试
验范围是一个球面体 ,大多数析因点均匀分布在球面上 ,这样
就可以提供一个共同的预测预报方差 。该设计处理组合少 ,
与响应面分析结合 ,有正确的误差估计等优点 [9 -10 ] 。
鉴于杨梅树叶在资源上具有明显优势 ,因此 ,研究杨梅叶
黄酮类化合物的提取技术 ,对杨梅资源开发利用具有现实意
义 。本研究以杨梅叶为原料 ,中心组合设计试验 ,对超声 -微
波协同萃取杨梅叶中的黄酮类化合物进行探讨 。
1　材料和方法
1.1　材料
杨梅叶:采自浙江慈溪;芸香苷:中国医药 (集团)上海化
学试剂公司;乙醇 、氢氧化钠、亚硝酸铝 、亚硝酸钠均为分析纯
试剂 。
1.2　主要仪器和设备
超声 -微波协同萃取仪(上海新拓微波溶样测试技术有
限公司)、722S可见分光光度计 (上海棱光技术有限公司 )、
3200DE型数据超声波清洗器(江苏省昆山市超声仪器有限
公司)、 DT-04电动粉碎机(上海淀久中药机械制造有限公
司)、H-1650高速台式离心机(长沙湘仪离心机仪器有限公
司)、RE-52型旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂)。
1.3　试验原理
超声波提取是利用超声波在液体中产生 “空穴作用 ” ,破
坏植物细胞和细胞膜结构 ,从而增强细胞内容物通过细胞膜
的穿透能力 ,有利于黄酮类化合物的释放与溶出 [ 11] ;微波提
取是以其穿透性加热的原理为基础 ,在微波场中 ,各种物料吸
收微波能力的差异使得基体物质的某些区域或萃取体系中的
某些组分被选择性加热 ,从而使得物质内部产生能量差 ,被萃
取物质得到足够的动力从基体或体系中分离 [12] 。超声 -微
波协同萃取结合超声波振动的空化作用和微波的高能作用 ,
以此来提取黄酮类化合物。
1.4　试验方法
1.4.1　杨梅叶总黄酮提取工艺流程　杨梅叶※低温烘干※
粉碎※过 60目筛 ※石油醚脱脂 ※回收石油醚 ※超声 -微波
协同萃取※过滤※定容※测定 。准确称取 1.00 g杨梅叶粉
末 ,加入一定浓度和数量的乙醇溶剂 ,在一定温度下超声 -微
波协同萃取一定时间 ,过滤 ,定容于 100mL容量瓶 ,测定吸光
度值 ,计算黄酮含量 。
1.4.2　芸香苷标准曲线制作 [ 12 ] 　精确称取 120 ℃干燥恒重
的芸香苷标准品 10 mg,加 80%乙醇溶解 ,定容至 50 mL容量
瓶中 ,摇匀 ,得 0.2 g/L的标准液 。分别取 0、0.2、0.5、1.0、
2.0、3.0、4.0 mL标准液于 10 mL容量瓶中 ,加 5%亚硝酸钠
0.4mL,放置 6min后加入 10%硝酸铝 0.4mL,放置 6min,再
加 4%氢氧化钠 4 mL,用水定容至刻度 ,摇匀 ,放置 15 min后
于 510nm处测定吸光度 。以标准样品质量浓度为横坐标 ,吸
光度为纵坐标 ,绘制标准曲线 ,计算得芸香苷含量(g/L)与吸
光度间的回归方程为:y=8.865 7x+0.044 8(r=0.999 4)。
1.4.3　黄酮含量测定　总黄酮提取率按下式计算:总黄酮提
取率 =(黄酮类化合物质量 /干物料质量)×100%。
1.5　试验方法
试验设计选用二次回归正交旋转组合 。以提取温度
(x1 , ℃)、乙醇浓度(x2 , %)、提取时间(x3 , min)、料液比 (x4 ,
g∶mL)为自变量 ,分别用 x1 、x2 、x3 、x4来表示 ,并以 +1、0、
—332— 江苏农业科学　2011年第 39卷第 4期
DOI :10.15889/j.issn.1002-1302.2011.04.139
-1分别代表自变量的水平 ,按方程 x=(xi-x0 )/Δx对自变
量进行编码 ,其中 x为自变量的编码值 , xi为自变量的真实
值 , x0为试验中心点自变量的真实值 , Δx为自变量的变化步
长 ,总黄酮提取率(y, %)为响应值 。
2　结果与讨论
2.1　总黄酮提取方法的比较
取 1.00g杨梅叶粉末 ,加 70%乙醇 25mL,分别用乙醇回
流提取 、超声波提取、微波提取 、超声 -微波协同萃取 ,过滤 ,定
容于 100mL容量瓶 ,测定吸光度值 ,计算总黄酮提取率 ,结果
如图 1所示 。由图 1可知 ,超声波提取 、微波提取 、超声 -微波
协同萃取法提取杨梅叶总黄酮的效果都优于常规的乙醇回流
提取方法 ,其中尤以超声 -微波协同萃取法效果最佳 。
2.2　提取次数的确定
称取 1.0g杨梅叶粉末 ,加入 60%乙醇 20mL,在 60℃下
超声 -微波协同萃取 30min,过滤 ,定容于 100mL容量瓶 ,测
定吸光度值 ,计算总黄酮提取率 ,结果见图 2。由图 2可知 ,
杨梅叶总黄酮的提取次数越多 ,累计提取率越高 ,但提高幅度
同时显著降低 ,尤其是第 3、4次的提取率增长均较低 ,因此只
需提取 2次 。
2.3　杨梅叶总黄酮提取二次回归正交旋转组合试验设计
采用二次回归正交旋转组合设计模型 ,因素和水平见表
1 ,结构矩阵及试验结果见表 2。
2.4　杨梅叶总黄酮提取的拟合模型建立
本研究运用 SAS软件包对上述结果进行整理分析 ,获得
如下回归方程预测模型:y=2.160 0+0.182 9x1 -0.080 4x2
-0.017 1x3 -0.044 6x4 -0.161 4x12 +0.041 9x1x2 -
0.125 1x22 -0.100 6x1 x3 -0.039 4x2 x3 -0.165 1x3 2 +
0.045 6x1x4 +0.049 4x2x4 +0.021 9x3 x4 -0.125 1x4 2。由模
型方差分析结果(表 3)可见 ,回归关系良好 。
表 1　二次回归正交旋转组合设计的试验因素和水平编码值
水平 x1:提取温度(℃)
x2:乙醇
浓度(%)
x3:提取
时间(min)
x4:料液比
(g∶mL)
r=2.0 90 80 60 1 ∶35
1 80 70 50 1 ∶30
0 70 60 40 1 ∶25
-1 60 50 30 1 ∶20
-r=-2.0 50 40 20 1 ∶15
Δx 10 10 10 5
　　注:其中 r值在p=4、m0 =7时查表为 2.0。
表 2　二次回归正交旋转组合设计结构矩阵及试验结果
试验号 x1:提取温度(℃)
x2:乙醇
浓度(%)
x3:提取
时间(min)
x4:料液比
(g∶mL)
总黄酮提
取率(%)
1 -1(60) -1(50) -1(30) -1(1∶20) 1.46
2 1(80) -1 -1 -1 1.87
3 -1 1(70) -1 -1 1.12
4 1 1 -1 -1 1.78
5 -1 -1 1(50) -1 1.85
6 1 -1 1 -1 1.71
7 -1 1 1 -1 1.37
8 1 1 1 -1 1.52
9 -1 -1 -1 1(1∶30) 1.15
10 1 -1 -1 1 1.79
11 -1 1 -1 1 1.22
12 1 1 -1 1 1.76
13 -1 -1 1 1 1.61
14 1 -1 1 1 1.81
15 -1 1 1 1 1.32
16 1 1 1 1 1.75
17 -2(50) 0(60) 0(40) 0(1∶25) 1.17
18 2(90) 0 0 0 1.92
19 0(70) -2(40) 0 0 1.82
20 0 2(80) 0 0 1.56
21 0 0 -2(20) 0 1.83
22 0 0 2(60) 0 1.23
23 0 0 0 -2(1∶15) 1.89
24 0 0 0 2(1∶35) 1.49
25 0 0 0 0 2.15
26 0 0 0 0 2.11
27 0 0 0 0 2.17
28 0 0 0 0 2.13
29 0 0 0 0 2.22
30 0 0 0 0 2.15
31 0 0 0 0 2.19
表 3　拟合模型回归关系的方差分析
来源 自由度 平方和 F值 概率 P
回归 14 3.156 7 11.52 0.000 1
剩余 16 0.313 2
总和 30 3.469 9
2.5　响应曲面分析
响应曲面分析(RSM)的图形是特定的响应值 y对应自
变量构成的一个三维空间图 ,可以直观地反映出各自变量对
响应变量的影响 。图 3、图 4直观地反映了各因素对响应值
的影响 ,由等值线图可以看出存在极值的条件应该在圆心处 。
响应面图显示了提取温度与乙醇浓度 、提取时间与料液比的
—333—陈文伟等:杨梅叶总黄酮超声 -微波协同萃取研究
交互作用对杨梅叶总黄酮提取率的影响 。可知 ,对杨梅叶总
黄酮提取率影响的最主要因素为提取时间 ,其次依次为提取
温度 、料液比和乙醇浓度 。
2.6　数学模型的验证
上述试验范围中随意选取 5组数据 ,在对应条件下用回
归方程求出回归值 y,与对照杨梅叶总黄酮提取率的试验值
比较(表 4)。经过验证试验值与模型计算值 , 平均误差为
2.84%,证明用中心组合试验设计求得超声 -微波协同萃取
杨梅叶总黄酮的数学模型是可行的 。
由 SAS软件 ,通过岭嵴分析得最佳的提取工艺条件为:
提取温度 75.866 906℃,乙醇浓度 57.842 623%,提取时间
37.864 327min,料液比 1 g∶24.337 764mL,最优工艺条件下
的总黄酮提取率为 2.227 109%。
表 4　实测值与回归值的比较
试验号
因素
x1
(℃)
x2
(%)
x3
(min)
x4
(g∶mL)
回归值 实测值
相对
误差
(%)
1 -1(60) 0(60) 0(40) 0(1 ∶25) 1.30 1.35 3.85
2 0(70) -1(50) 0(40) 1(1 ∶30) 1.90 1.86 2.11
3 0(70) 0(60) 1(50) -1(1∶20) 1.88 1.93 2.66
4 0(70) 1(70) -1(30) 0(1 ∶25) 1.85 1.78 3.93
5 1(80) 0(60) 1(50) 1(1 ∶30) 1.80 1.83 1.67
　　采用上述最佳工艺条件进行提取试验:提取温度 75 ℃,
乙醇浓度 60%,提取时间 40 min,料液比 1 g∶25mL,实际测
得提取率为 2.28%,与理论预测值相比相对误差为 2.24%。
因此 ,采用中心组合试验设计优化得到的最佳杨梅叶总黄酮
提取工艺条件准确可靠 ,具有实用价值 。
3　结论
杨梅叶黄酮具有多方面的药理作用和药理活性 ,且我国
在杨梅叶资源有明显优势 。比较了乙醇回流提取 、超声波提
取 、微波提取 、超声 -微波协同萃取 4种方法对杨梅叶总黄酮
的提取效果 ,结果表明 ,超声波提取 、微波提取以及超声 -微
波协同萃取法的提取效果都优于常规的回流提取方法 ,其中
尤以超声 -微波协同萃取法效果最好 。
运用 SAS软件包处理 ,得超声 -微波协同萃取杨梅叶总
黄酮的回归方程预测模型:y=2.160 0 +0.182 9x1 -
0.080 4x2 -0.017 1x3 -0.044 6x4 -0.161 4x12 +0.041 9x1 x2
-0.125 1x22 -0.100 6x1x3 -0.039 4x2x3 -0.165 1x3 2 +
0.045 6x1x4 +0.049 4x2x4 +0.021 9x3 x4 -0.125 1x42 。对杨
梅叶总黄酮提取率影响的最主要因素为提取时间 ,其次依次
为提取温度 、料液比和乙醇浓度 。杨梅叶总黄酮最优提取工
艺条件:料液比 1 g∶25mL,提取温度 70 ℃,乙醇浓度 60%,
提取时间 40 min,提取次数 2次 ,此条件下提取率为 2.28%。
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