全 文 ：中国饲料 2013 年第 22 期
基金项目：陕西理工学院大学生创新实验（UIRP13041）
* 通讯作者
科学实验研究
绿原酸是由咖啡酸与奎尼酸形成的酯， 是植
物细胞在有氧呼吸过程中经莽草酸途径代谢产生
的一种苯丙素类物质。研究表明，绿原酸添加在动
物饲料中可预防动物疾病、提高动物抗病能力、增
强动物免疫机能、提高畜禽产品产量、改善动物产
品品质（李万林，2013）。本试验通过正交试验优化
向日葵花盘中绿原酸的提取工艺条件， 并初步检
测向日葵花盘中绿原酸的抗氧化活性， 以期为向
日葵花盘的充分利用提供试验依据。
1 材料与方法
1.1 原料、试剂及仪器 向日葵花盘：陕西省汉
中市镇巴县山区；绿原酸标准品：中国药品生物制
品检定所； 无水乙醇： 西安三浦化学试剂有限公
司；水杨酸（相对分子质量 138.12）：西安化学试剂
厂；质量分数为 30%的 H2O2：天津市耀华化学试
剂有限责任公司；硫酸亚铁：天津市耀华化学试剂
有限责任公司；维生素 C（抗坏血酸）：天津市百世
化工有限公司；其他试剂均为国产分析纯。试验用
水为二次蒸馏水。
WF-2000 微波快速反应系统：上海屹尧分析
仪器有限公司；UV-2000 紫外分光光度计： 莱伯
泰科公司；DGG-9140B 型电热恒温鼓风干燥箱：
上海森信实验仪器有限公司；FW-117 中草药粉
碎机：天津泰斯特仪器有限公司；标准检验筛：浙
江上虞市道墟张兴纱筛厂；电子天平：北京赛多利
斯公司；恒温水浴锅：北京医疗设备总厂；旋片式
真空泵：上海沪冈真空泵制造有限公司。
1.2 试验方法
1.2.1 工艺流程 向日葵花盘→ 清洗 → 烘箱中
干燥 →中草药粉碎机中粉碎 → 置于锥形瓶中
→ 微波辅助处理 → 水浴锅内过滤两次 → 趁热
抽滤 → 绿原酸溶液 → 测吸光度。
1.2.2 提取方法比较 由表 1可知， 利用微波辅
助提取向日葵花盘中绿原酸的提取率最大， 微波
穿透能力强，选择性高，加热效率快，细胞内的有
效成分在微波的作用下可加快溶出， 具有控制方
便、升温速度快等优点，特别适合热敏性物质的提
微波辅助提取向日葵花盘中
绿原酸工艺条件研究
陕西理工学院化学与环境科学学院 李万林 钟姣姣 刘军海 *
[摘要] 本试验采用微波法辅助提取向日葵花盘中绿原酸，以向日葵花盘为原料，以绿原酸的提取率为考查指标，
采用单因素试验和 L16（45）正交试验设计，对绿原酸提取工艺进行优化，并采用 fention 反应检测向日葵花盘中绿原酸
的抗氧化性。 结果表明：优化后的工艺条件为乙醇体积分数 70%，料液比 1∶30（g/mL），微波温度 60℃，微波功率 300 W，
微波时间 3 min。 在最优的提取工艺条件下，向日葵花盘中绿原酸提取率达 8.242%，抗氧化性试验结果表明向日葵花
盘中绿原酸具有较好的抗氧化性。
[关键词] 微波辅助提取；向日葵花盘；绿原酸；工艺条件；抗氧化性
[中图分类号] S816.7 [文献标识码] A [文章编号] 1004-3314（2013）22-0022-04
[Abstract] The extraction technologies of microwave-assisted extracting chlorogenic acid from sunflower disc were op-
timized through L16 （45）orthogonal test based on single factors and antioxidant activity of Chlorogenic acid was detected by
fention reaction with extraction amount of chlorogenic acid as index.The results showed that：the optimum conditions were
ethanol concentration of 70%，ratio of solid of liquid 1∶30（g/mL），microwave temperature of 60 ℃，microwave power of 300
W，microwave time of 3 min，and the extraction rate of Chlorogenic acid was 8.242% under optimal extraction conditions.
Antioxidant activity test showed that Chlorogenic acid from sunflower disc had strong antioxidant activity.
[Key words] microwave-assisted extraction；sunflower disc；chlorogenic acid；extracting process；antioxidative activity
22
DOI:10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.2013.22.009
中国饲料2013 年第 22 期
取（Deng等，2007）。与超声辅助提取法相比，微波
辅助提取法操作简单，节省能源，且提取率高，故
本试验选用微波辅助提取法。
1.2.3 提取剂的选择 由表 2可知，利用甲醇和丙
酮作提取剂，提取效果更佳，但是考虑到试剂的价
格和工业化的可行性， 宜选用乙醇作为提取剂，不
仅投入成本低，而且符合绿色化学及现阶段环保和
可持续发展的理念，所以，试验选用乙醇作提取剂。
1.3 提取工艺
1.3.1 绿原酸的提取 取 2 g 粉碎后的向日葵花
盘粉末置于锥形瓶中，按照一定的料液比，加入一
定体积分数的乙醇溶液浸泡一段时间， 置于微波
快速反应系统中处理（设置一定的微波功率、微波
温度、微波时间），将处理后的锥形瓶置于恒温水
浴锅中，趁热过滤，将所得的滤液在相同的条件下
再次过滤一次，合并两次滤液。抽滤后将所得的滤
液置于小烧杯中密封备用。
1.3.2 绿原酸标准曲线绘制 准确称取 1 mg绿原
酸标准品，置于 50 mL的容量瓶中，用无水乙醇定
容。摇匀即可得浓度为 20 μg/mL的绿原酸标准品。
量取绿原酸标准品 1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、
8.0、9.0、10.0 mL 分别置于 10 个 10 mL 的容量瓶
中，用无水乙醇定容，摇匀，以无水乙醇为参比，在
最大吸收波长处，即于 329.9 nm处用 1 cm比色皿
测定其吸光度，以绿原酸浓度（C）为横坐标，以吸
光度（A）为纵坐标，绘制绿原酸标准曲线，得到吸
光度与绿原酸浓度之间满足 A=0.0396C+0.1122，
（R2=0.9984）；式中 C的单位为 μg/mL。
1.3.3 向日葵花盘中绿原酸提取率的计算 取
1.3.1 中滤液若干，稀释后，测量吸光度并带入下
式计算提取率。
W=（A-0.1122）/0.0396×V×N×10-6/M×100；
式中 ，W 为向日葵花盘中绿原酸的提取
率，%；A 为绿原酸滤液的吸光度；V 为绿原酸滤
液的体积，mL；N 为稀释倍数；M 为向日葵花盘粉
末的质量，g。
1.3.4 单因素试验
1.3.4.1 乙醇浓度对向日葵花盘中绿原酸提取率
的影响 控制料液比 1∶20， 设置微波温度 50 ℃、
微波功率 200 W、微波时间 2 min，研究乙醇浓度
分别为 50%、60%、70%、80%、90%对向日葵花盘
中绿原酸提取率的影响。
1.3.4.2 料液比对向日葵花盘中绿原酸提取率的
影响 控制乙醇浓度 70%， 设置微波功率 200 W、
微波时间 2 min、微波温度 50 ℃，研究料液比分别
为 1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50 对向日葵花盘中绿
原酸提取率的影响。
1.3.4.3 微波温度对向日葵花盘中绿原酸提取率
的影响 控制乙醇浓度 70%、料液比 1∶30，设置
微波功率 200 W、微波时间 2 min，研究微波温度
分别为 40、50、60、70、80 ℃对向日葵花盘中绿原
酸提取率的影响。
1.3.4.4 微波时间对向日葵花盘中绿原酸提取率
的影响 控制乙醇浓度 70%、料液比 1∶30，设置
微波功率 200 W、微波温度 60 ℃，研究微波时间
分别为 1、2、3、4、5 min 对向日葵花盘中绿原酸提
取率的影响。
1.3.4.5 微波功率对向日葵花盘中绿原酸提取率
的影响 控制乙醇浓度 70%、料液比 1∶30，设置
微波时间 3 min、微波温度 60 ℃，研究微波功率分
别为 100、200、300、400、500 W 对向日葵花盘中
绿原酸提取率的影响。
1.3.5 正交试验设计 在单因素试验的基础上，
以向日葵花盘中绿原酸提取率为指标， 选择 L16
（45）设计表进行正交试验，正交试验因素与水平
见表 3。
表 1 不同提取方法的比较
提取方法 工艺参数 提取率/%
水提法 料液比 1∶20，浸泡时间 3 min，提取温度 50 ℃，提取时间 2 min，pH7 2.618
醇提法 乙醇浓度 60%，料液比 1∶20，提取温度 50℃，提取时间 2 min，pH7 4.862
超声波法 乙醇浓度 60%，料液比 1∶20，超声温度 50 ℃，超声时间 2min，pH7 6.248
微波法 乙醇浓度 60%，料液比 1∶20，微波温度 50 ℃，微波时间 2 min，pH7 7.724
表 2 不同提取剂的比较
提取剂 工艺参数 提取率/%
甲醇 甲醇浓度 60%，料液比 1∶20，微波温度 50 ℃，微波时间 2min，pH7 7.812
乙醇 乙醇浓度 60%，料液比 1∶20，微波温度 50 ℃，微波时间 2min，pH7 7.724
丙酮 丙酮浓度 60%，料液比 1∶20，微波温度 50 ℃，微波时间 2min，pH7 7.982
表 3 L16（45）正交试验因素与水平
水平
因素
乙醇浓度/% 微波温度/℃ 微波功率/W 微波时间/min 料液比/（g/mL）
A B C D E
1 50 40 100 1 1∶10
2 60 50 200 2 1∶20
3 70 60 300 3 1∶30
4 80 70 400 4 1∶40
23
中国饲料 2013 年第 22 期
图 3 微波温度对向日葵花盘中
绿原酸提取率的影响
7.2
6.2
6.4
6.6
6.8
7.0
50 60 70 8040
微波温度/℃
绿
原
酸
提
取
率
/%
图 2 料液比对向日葵花盘中
绿原酸提取率的影响
6.3
6.4
6.5
6.6
6.7
6.8
1∶10
料液比/（g/mL）
绿
原
酸
提
取
率
/%
1∶20 1∶30 1∶40 1∶50
6.9
7.0
图 1 乙醇体积分数对
向日葵花盘中绿原酸提取率的影响
6.0
6.2
6.4
6.6
6.8
7.0
50 60 70 80 90
乙醇体积分数/%
绿
原
酸
提
取
率
/%
1.3.6 向日葵花盘中绿原酸对羟基自由基清除率
的测定试验 fenton 反应，即芬顿反应，其实质是
H2O2在 Fe2+的催化作用下生成具有高反应活性的
羟基自由基（·OH），·OH 氧化电位达 2.8 V，是除
元素 F 外最强的无机氧化剂，·OH 可与大多数有
机物作用使其降解（Li 等，2007）。 在体系内加入
水杨酸，可与高反应活性的·OH 反应生成有色物
质，在 510 nm处有最大吸收峰。 若在体系内加入
具有清除自由基作用的物质，便会与水杨酸竞争，
从而使有色物质的量减少（李旭和刘婷，2013）。
在编号为 1、2、3、4、5、6、7的试管中依次加入
2 mL 不同浓度的样品溶液、6 mmol/L FeSO4溶液
2 mL、6 mmol/L H2O2溶液 2 mL，摇匀，静置 20 min，
再加入 2 mL 6 mmol/L 水杨酸，摇匀，静置 60 min
后，在 510 nm处测得不同浓度下的吸光度 A 样，用
水代替水杨酸测得样品某浓度下的吸光度A 参比，
用水代替样品溶液测得空白对照吸光度 A 空白。
以相同浓度的维生素 C（抗坏血酸）为阳性对
照品，清除率按下式计算：
清除率/%=（1- A 样-A 参比A 空白
）×100。
2 结果与讨论
2.1 单因素试验
2.1.1 乙醇体积分数的影响 由图 1可知， 在乙
醇体积分数为 70%时绿原酸的提取率最高，可能
是因为向日葵花盘中绿原酸的极性更接近体积分
数为 70%的乙醇的极性，随着乙醇浓度的进一步
增大，绿原酸提取率反而降低，可能是由于一些杂
质也溶于乙醇，导致绿原酸提取率下降，故乙醇体
积分数以 70%为宜。
2.1.2 料液比的影响 由图 2可得， 随着料液比
增大，向日葵花盘中绿原酸提取率逐渐增大，因为
此时单位质量向日葵花盘周围的乙醇含量增大，
传质速率提高，提取率变大，但当料液比大于 1∶30
后，绿原酸的提取率趋缓，考虑到试验的可操作性
和经济性，因此选择最佳料液比为 1∶30。
2.1.3 微波温度的影响 由图 3可知，在微波温度
为 60 ℃时， 向日葵花盘中绿原酸提取率最高。 在
60 ℃之后随着温度的升高绿原酸提取率反而下
降，可能是因为向日葵花盘中绿原酸随着温度的升
高一部分有效成分被分解，故微波温度宜选60 ℃。
2.1.4 微波时间的影响 由图 4可知，在 1 ～ 3 min，
向日葵花盘中绿原酸提取率随微波时间的延长而
增大，3 min时提取率最大，3 min之后向日葵花盘
中绿原酸提取率反而下降。 可能因为提取时间较短
时，微波反应产生的辐射能不足以改变细胞结构和
细胞膜的电位变化，导致绿原酸提取率不高，提取
时间过长，溶剂挥发加剧，提取效果下降，故而提
取率降低，因此以 3 min为较佳微波时间。
2.1.5 微波功率的影响 由图 5可知， 微波功率
增大， 强大的内压及分子间的摩擦力使向日葵花
盘细胞膜破裂， 绿原酸溶解速度加快， 提取率增
大；但是随着微波功率进一步增大，绿原酸提取率
反而逐渐降低， 微波功率过大产生的局部过热现
象使绿原酸变性，提取率下降。 因此，选择 300 W
24
中国饲料2013 年第 22 期
为最佳微波功率。
2.2 正交试验优化提取工艺 由表 4 可知，各因
素对绿原酸提取率的影响次序为： 微波温度＞微
波功率＞料液比＞乙醇浓度＞微波时间。 微波辅助提
取向日葵花盘中绿原酸的最佳组合是：A3B3C3D3E3，
即乙醇浓度 70%，料液比 1∶30（g/mL），微波温度
60 ℃，微波时间3 min，微波功率 300 W。在最优工
艺条件下进行 3次平行试验， 向日葵花盘中绿原
酸提取率分别为 8.238%、8.243%、8.245%，取其平
均值，可得最优组合的提取率为 8.242%。
2.3 向日葵花盘中绿原酸对羟基自由基的清除
活性测定结果 由图 6可见， 向日葵花盘中绿原
酸对·OH 有较强的清除能力，在选定的浓度范围
内（100 ～ 700 μg/mL），随着浓度的升高，其对·OH
的清除效果越好， 清除能力更强， 最大清除率为
62.86%。 而同样浓度下，维生素 C 的最大清除率
为 53.62%， 说明向日葵花盘中绿原酸对·OH 具
有一定的清除能力，且其效果优于维生素C。
3 结论
本试验结果表明， 微波辅助提取向日葵花盘
中绿原酸的最佳工艺是： 乙醇体积分数 70%，料
液比 1∶30（g/mL），微波温度 60 ℃，微波时间3 min，
微波功率300 W。 在最优工艺条件下，向日葵花盘
中绿原酸提取率达 8.242%。 另外，向日葵花盘中
绿原酸提取液为浓度 100 ～ 700 μg/mL，对羟基自
由基的清除率随着浓度的增大而增大， 最大清除
率可达 62.86%。
参考文献
[1] 李万林. 金银花中微波辅助提取绿原酸工艺条件研究 [J]. 江西饲料，
2013，3：3 ～ 6.
[2] 李旭，刘婷.杜仲叶总黄酮微波辅助提取工艺的优化及其抗氧化活性研
究[J].食品工业科技，2013，3：243 ～ 248.
[3] Deng Chunhui，Liu Ning，Gao M，et al.Recent developments in sample
preparation techniques for chromatography analysis of traditional Chinese
medicines[J].J Chromatogr A，2007，12：90 ～ 96.
[4] Li C W，Chen Y M，Chiou Y C，et al.Dye waste water treated by Fenton
process with ferrous ions electrolytically generated from iron-containing sluge
[J].Journal of Haz-ardous Materials，2007，144（2）：95 ～ 108.
[通讯地址： 陕西省汉中市朝阳路， 邮编：
723001]
图 4 微波时间对向日葵花盘中
绿原酸提取率的影响
6.4
6.6
6.8
7.0
1 2 3 4 5
微波时间/min
绿
原
酸
提
取
率
/% 7.2
7.4
图 5 微波功率对向日葵花盘中
绿原酸提取率的影响
微波功率/W
6.6
6.8
7.0
7.2
7.4
8.0
100
绿
原
酸
提
取
率
/%
200 300 400 500
7.8
7.6
图 6 向日葵花盘中绿原酸
对·OH的清除作用
维生素 C
绿原酸样品液
100 200 300 400 500 600 700
10
20
30
40
50
60
0
浓度/（μg/mL）
消
除
率
/%
表 4 L16（45）正交试验结果
试验号 A B C D E 提取率/%
1 1 1 1 1 1 6.124
2 1 2 2 2 2 6.223
3 1 3 3 3 3 7.826
4 1 4 4 4 4 6.242
5 2 1 2 3 4 6.486
6 2 2 1 4 3 6.398
7 2 3 4 1 2 6.217
8 2 4 3 2 1 6.378
9 3 1 3 4 2 6.978
10 3 2 4 3 1 6.897
11 3 3 1 2 4 7.108
12 3 4 2 1 3 6.378
13 4 1 4 2 3 7.424
14 4 2 3 1 4 7.128
15 4 3 2 4 1 6.245
16 4 4 1 3 2 6.135
K1 6.604 6.753 6.441 6.462 6.411
K2 6.370 6.662 6.333 6.783 6.388
K3 6.840 6.849 7.078 6.836 7.006
K4 6.733 6.283 6.695 6.466 6.741
R 0.470 0.566 0.745 0.374 0.618
最优组合 A3B3C3D3E3
25