全 文 ：收稿日期:2008-11-07
基金项目:湖南省自然科学基金资助项目(07JJ3017);湖南
省教育厅优秀青年科研基金项目(06B089)
作者简介:邓 斌(1972), 男 , 副教授 , 博士后 , 主要从事精
细化学品等方面的教学与研究工作 (Tel)13107351462
(E-mail)dbhy2006@yahoo.com.cn。
综合利用
微波辅助提取花生壳黄酮类化合物
及其抗氧化性研究
邓 斌 1, 2 ,王存嫦1 ,徐安武 2
(1.湘南学院 化学与生命科学系 , 湖南 郴州 423000;
2.中国科技大学 合肥微尺度物质科学国家实验室 ,合肥 230026)
摘要:研究了花生壳中黄酮类化合物的提取条件 ,并探讨了花生壳黄酮类化合物的抗氧化活性。结
果表明 ,原料先用体积分数为 80%的乙醇溶液 65℃下预热浸提 1 h,然后再进行微波辅助提取。微
波辅助提取的最佳条件为:料液比 1∶30,微波功率 515W,微波辐射时间 120 s,在此条件下花生壳
黄酮类化合物的提取率可达 83.7%。花生壳中黄酮类化合物有较强的自由基清除能力和一定的
抗脂质过氧化能力。
关键词:花生壳;微波辅助提取;黄酮类化合物;抗氧化性
中图分类号:TS229 文献标志码:A 文章编号:1003-7969(2009)03-0054-04
Microwave-assistedextractionofflavonoidsfrom
peanuthulanditsantioxidantactivity
DENGBin1, 2 , WANGCunchang1 , XUAnwu2
(1.DepartmentofChemistryandLifeScience, XiangnanUniversity, HunanChenzhou
423000, China;2.HefeiNationalLaboratoryforPhysicalSciencesatMicroscale,
UniversityofScienceandTechnologyofChina, Hefei230026, China)
Abstract:Theconditionsofextractingflavonoidsfrompeanuthulandtheantioxidantactivityoffla-
vonoidswerediscussed.Theresultsshowedthattherawmaterialwasfirstsoakedin80% ethanolfor1h
at65℃, thenextractedwiththeassistanceofmicrowave.Theoptimumconditionsofmicrowave-assisted
extractionwereasfolows:ratioofsolidmasstoliquidvolume1∶30, microwavepower515W, iradiation
time120 s.Undertheseconditions, theextractionratewas83.7%.Theextracthadstrongabilityofthe
clearanceoffreeradicalandcertainantioxidantactivity.
Keywords:peanuthul;microwave-assistedextraction;flavonoids;antioxidantactivity
花生又名长生果 ,豆科 ,一年生草本植物 ,是主
要的植物油和植物蛋白资源 ,在我国各地种植极为
普遍 ,产量长期居世界第二位 ,我国每年都有大量的
花生壳产生 [ 1] 。目前我国的花生壳大部分用作燃
料 ,其余作为废渣被随意丢弃 ,其附加值远未得到开
发 ,甚至造成了新的环境污染。花生壳中除含有
65.7% ～ 79.3%的木质素 、纤维素 、多糖外 ,还有一
种以木犀草素为主的黄酮类化合物[ 2] 。动物和临
床实验表明 ,该化合物在体内具有抗氧化 、降血脂 、
降胆固醇 、抗炎症和增强免疫功能等药理作用 ,显示
其良好的抗氧化与抗菌活性 [ 3] 。因此 ,若能将花生
壳这种价廉 、可再生的资源作为提取药物与食品用
天然抗氧化剂和防腐剂的原料 ,必定具有十分广阔
的市场应用前景。
目前 ,从植物中提取抗氧化物质的方法大多采
用传统的固液浸提法 ,其存在着浸提时间长 、劳动强
度大 、原料预处理能耗大等缺点 。微波辅助提取技
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术是近年发展起来的一种全新提取方法 ,它能强化
浸提过程 ,缩短提取时间 、降低能耗 、节约溶剂并减
少废物的产生 ,同时还可大幅度提高黄酮类化合物
的产率和纯度 [ 4, 5] 。本实验以花生壳为原料 ,探讨
用微波辅助法从花生壳中提取黄酮类化合物的最佳
工艺条件 ,并对提取物的抗氧化性进行研究 ,为更好
地开发和利用花生壳这一廉价资源提供实验和理论
依据。
1 材料与方法
1.1 原料 、试剂
花生壳由永州职业技术学院果树栽培工程中心
提供(将收集到的花生壳洗净 、晾干后置于 60 ～
80℃的真空干燥箱中干燥 24h,粉碎 、磨细后 ,过 40
目筛 ,所得粉末置于干燥器中备用),新鲜鸡卵 ,芦
丁标准品(北京药品生物制品检定所生产)。叔丁
基对苯二酚 (TBHQ), 二苯代苦味肼基自由基
(DPPH),硫代巴比妥酸(TBA),亚硝酸钠 、硝酸铝 、
无水乙醇 、硫酸亚铁 、三氯醋酸等试剂均为分析纯。
1.2 主要仪器 、设备
722型光栅分光光度计 , TG328型光电分析天
平 , FW-400A型倾斜式高速万能粉碎机 , LD5-2A
型离心机 , NJL07-3型实验用微波炉 , HZS-H型
水浴振荡器 , 79-1型磁力搅拌机 , DZG-6020型真
空干燥箱 , R201型旋转蒸发器。
1.3 实验方法
1.3.1 花生壳黄酮类化合物的提取
1.3.1.1 微波辅助提取工艺 将一定量的花生壳
粉末与体积分数为 80%的乙醇溶液按照一定的料
液比混合于具塞三角烧瓶中 ,将烧瓶置于 65℃的恒
温水浴锅中预热浸提 1h,然后将三角烧瓶放入一定
功率的微波炉中进行微波辅助提取 ,提取一定时间
后 ,所得混合液以 4 000r/min的转速离心分离 10 ～
15 min,收集上清液并将其定容后 ,进行总黄酮含量
的测定 ,并计算总黄酮提取率。
1.3.1.2 微波辅助提取实验设计 以微波功率 、微
波辐射时间 、料液比为 3因素 ,选用 L9(34)正交设
计 ,对花生壳中黄酮类化合物的提取工艺进行优化 ,
筛选出最佳的微波辅助提取条件。因素水平见表 1。
表 1 因素水平表
水平 A微波功率 /W B微波辐射时间 /s C料液比
1 385 90 1∶20
2 515 120 1∶25
3 700 150 1∶30
1.3.2 黄酮类化合物含量的测定 采用 NaNO2 -
Al(NO3)3显色法测定提取液中黄酮类化合物的含
量[ 6, 7] 。
1.3.2.1 芦丁标准曲线的绘制 精确称取 103℃
烘干至恒重的芦丁标准品 25.0 mg,置于 100 mL容
量瓶中 ,用体积分数为 80%的乙醇溶解 ,定容后 ,精
确吸取 0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0、12.0、14.0、16.0
mL分别置于 50 mL容量瓶中 ,加入质量分数为 5%
的亚硝酸钠 1.5 mL,摇匀 ,放置 6 min后 ,加入质量
分数为 10%的硝酸铝 1.5 mL,摇匀 ,再放置 6 min,
加入质量分数为 4%的氢氧化钠 20 mL,摇匀显色 ,
用体积分数为 80%的乙醇定容至刻度 ,摇匀静置 15
min,以体积分数为 80%的乙醇为空白对照 ,在 510
nm处测定系列样品的吸光度 。
以芦丁质量浓度(c)为横坐标 ,吸光度(A)为纵
坐标 ,绘制标准曲线 ,用最小二乘法进行线性回归 ,
得出芦丁质量浓度与其吸光度的关系曲线的回归方
程为:
A=10.270c-0.009 5(r=0.999 2) (1)
1.3.2.2 花生壳中黄酮类化合物含量的测定 准
确称取花生壳粉末 1.0g,按 1.3.1.1提取工艺处理
3次后 ,计量 3次提取液的总体积 ,然后吸取 0.5mL
于 25mL容量瓶中 ,按 1.3.2.1所述处理方法 ,测定
其吸光度 ,计算出花生壳中总黄酮含量(Y):
Y=[ (c×25/0.5×V)×10-3 /m] ×100%
(2)
式中:c———按 (1)式计算出的黄酮质量浓度 , mg/
mL;
V———提取液的总体积 , mL;
m———花生壳粉末样品的质量 , g。
1.3.2.3 花生壳中总黄酮提取率的计算 按样品
中黄酮类化合物含量的测定方法测定并计算出不同
提取参数下所得提取液的总黄酮质量浓度(c′),按
下式计算总黄酮提取率(Y′):
Y′=(c′V′×10-3)/(m′×Y)×100% (3)
式中:V′———不同提取参数下所得提取液的定容体
积 , mL;
m′———所得提取液对应的花生壳粉末样品质
量 , g。
1.3.3 花生壳中黄酮类化合物的抗氧化能力研究
1.3.3.1 清除自由基的测定(DPPH法)[ 8] DPPH
是一种稳定的自由基 , 其乙醇溶液呈紫色 , 在 517
nm处有最大吸收。当在 DPPH溶液中加入自由基
清除剂后 ,溶液颜色变浅 , 517 nm处的吸光度变小 ,
且吸光度变小的程度与自由基被清除的程度呈线性
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关系 ,故可用于检测自由基被清除的程度 ,从而评价
物质的抗氧化能力 。其能力用清除率来表示 ,清除
率越大 ,表明其自由基清除效果越好 [ 9, 10] 。
分别配制不同质量浓度的花生壳黄酮类化合物
样品溶液。精确吸取样品溶液 2.0mL于试管中 ,加
入 2×10-4mol/L的 DPPH溶液 2.0 mL, 摇匀 ,静置
30 min,以体积分数为 80%的乙醇为空白 ,分别测定
试样在 517nm处的吸光度 Ai。同时测定 2.0mL样
品溶液与 2.0mL80%乙醇混合液在 517nm处的吸
光度 Aj。再测定 2.0 mLDPPH溶液与 2.0mL80%
乙醇混合液在 517 nm处的吸光度 Ac。每组平行测
定 3次 ,取平均值并按公式(4)计算样品的清除率:
清除率 =[ 1-(Ai-Aj)/Ac] ×100% (4)
1.3.3.2 抗脂质过氧化活性的测定[ 11, 12] 选用鸡
卵黄脂蛋白的脂质过氧化反应为模型 ,测定样品抗
脂质过氧化能力 ,结果以抑制率表示 。抑制率越大 ,
表明样品抗脂质过氧化能力越强。
取新鲜卵黄用等体积的 0.1mol/LpH7.4的磷
酸盐缓冲液(PBS)配成 1∶1悬浊液 ,再稀释 25倍 ,
磁力搅拌 30 min。往试管中加入稀释卵黄悬浊液
0.4mL,然后分别依次加入样品溶液 0.2 mL(对照
管加入相同体积的 PBS)、 25 mmol/L的硫酸亚铁
0.4mL,最后用 0.1 mol/LpH 7.4 PBS补至 4.0
mL,置于 37℃水浴中振荡 50 min。取出后加入质
量分数为 20%的三氯醋酸 1mL,静置 10 min后 ,以
3 000 r/min的离心速度离心分离 15 min,取上清液
4 mL加入质量分数为 0.8%的 TBA2 mL,塞紧管
口 ,置于 100℃水浴中加热 15 min。最后在 532 nm
处测定样品和对照的吸光度 ,平行测定 3次 ,取平均
值并根据公式(5)计算样品抑制率:
抑制率 =(A0 -A1)/A0 ×100% (5)
式中:A0———对照液的吸光度;
A1———样品液的吸光度 。
2 结果与讨论
2.1 花生壳总黄酮含量
经测定 ,实验用花生壳总黄酮含量为 3.40%。
2.2 微波辅助提取条件的优化
以体积分数为 80%的乙醇为溶剂 ,在 65℃下预
浸 1 h后 ,进行微波辅助提取 。选择微波功率 、微波
辐射时间 、料液比为 3因素 ,采用 L9(34)正交设计 ,
以总黄酮的提取率为考察指标 ,对花生壳黄酮类化
合物的提取工艺条件进行优化 ,正交实验结果见表
2。
由表 2可以看出 ,采用微波辅助提取花生壳黄
酮类化合物 ,不同工艺条件得到的总黄酮提取率相
差较大。在所设计的 9组实验中 ,总黄酮提取率最
大值可达到 83.7%。由极差分析可判断各因素对
实验结果影响的大小顺序为 A>C>B,最佳工艺条
件为 A2B2C3 ,即微波功率 515W,微波辐射时间 120
s,料液比 1∶30。在最佳工艺条件下进行验证实验 ,
重复 3次 ,总黄酮提取率分别为 83.7%、 83.8%、
83.6%。说明该提取工艺基本稳定 ,适合提取花生
壳中的黄酮类化合物。
表 2 正交实验结果
实验号 A B C Y′/%
1 1 1 1 69.3
2 1 2 2 73.8
3 1 3 3 78.2
4 2 1 2 79.0
5 2 2 3 83.7
6 2 3 1 75.4
7 3 1 3 76.2
8 3 2 1 77.3
9 3 3 2 79.3
k1 73.8 74.8 74.0
k2 79.4 78.3 77.4
k3 77.6 77.6 79.4
R 5.6 3.5 5.4
2.3 清除自由基的实验结果
分别测定不同质量浓度的花生壳黄酮类化合物
对 DPPH自由基的清除率 ,结果如表 3所示。
表 3 花生壳黄酮类化合物对 DPPH自由基的清除率
样品溶液质量
浓度 /(mg/mL) 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40
清除率 /% 72.5 80.1 87.6 92.0 91.7 91.5
注:1.00 mg/mLTBHQ对 DPPH自由基的清除率为
91.3%。
由表 3可见 ,花生壳黄酮类化合物样品溶液对
DPPH自由基有较好的清除作用 ,随着样品溶液质
量浓度的增加 ,清除作用加强 ,但样品溶液质量浓度
增大到一定值时 ,清除率不再随样品溶液质量浓度
的增加而增大 。本实验中样品溶液质量浓度在
1.00 mg/mL时清除率达到最大值 ,为 92.0%。而
质量浓度为 1.00 mg/mL的 TBHQ对 DPPH自由基
的清除率为 91.3%,与样品溶液相同质量浓度时的
清除率值接近 ,说明从花生壳中提取得到的黄酮类
化合物可代替 TBHQ作自由基清除剂 。
2.4 抗脂质过氧化的实验结果(见表 4)
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表 4 花生壳黄酮类化合物抗脂质过氧化能力
抑制剂 质量浓度 /(mg/mL) 抑制率 /%
抗坏血酸 0.12 16.8
花生壳黄酮类化合物 0.75 17.0
表 4结果表明 ,花生壳黄酮类化合物对脂质过
氧化有一定的抑制作用 ,在质量浓度为 0.75 mg/mL
时 ,抑制率为 17.0%。将样品溶液的抑制率与抗坏
血酸的作比较 ,在相同抑制率下 ,抗坏血酸的质量浓
度为 0.12 mg/mL,即 7.5g花生壳黄酮类化合物的
抗脂质过氧化能力相当于 1.2 g抗坏血酸所具有的
抗脂质过氧化能力 。由此可见 ,花生壳中所含的黄
酮类化合物具有较好的抗脂质过氧化能力 。
3 结 论
(1)由正交实验得到花生壳中黄酮类化合物的
最佳微波辅助提取条件为:微波功率 515W,微波辐
射时间 120s,料液比为 1∶30。在此条件下花生壳黄
酮类化合物的提取率可达 83.7%。
(2)对花生壳黄酮类化合物的抗氧化性研究表
明:提取物对自由基有很强的清除作用 ,清除效果随
提取物质量浓度的不同而变化 ,在提取物质量浓度
为 1.00 mg/mL时清除效果最好 , 清除率达到
92.0%。此外 ,花生壳黄酮类化合物有一定的抗脂
质过氧化能力 ,在质量浓度为 0.75 mg/mL时 ,抑制
率为 17.0%。
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