全 文 ：97※工艺技术 食品科学 2009, Vol. 30, No. 06
花生壳中黄酮物质提取工艺优化研究
孙兰萍，马 龙，张 斌，赵大庆，许 晖
(蚌埠学院食品与生物工程系，安徽 蚌埠 233030)
摘 要：研究了花生壳中黄酮物质的提取工艺。在单因素试验的基础上，运用二次回归正交旋转组合设计法研究
了时间、温度、乙醇体积分数、液料比对花生壳黄酮提取率的影响，建立了具有提取条件的数学模型，确定了
最优提取条件。结果表明，对花生壳黄酮提取率影响作用大小的顺序为：提取时间＞液料比＞乙醇体积分数＞提
取温度。最优提取工艺条件为：时间2h、提取温度53℃、乙醇体积分数73%、液料比27ml/g，在该条件下花
生壳黄酮提取率达4.04%。
关键词：花生壳；黄酮；提取工艺；优化
Optimization of Extraction Technology of Flavonoids from Peanut Hull
SUN Lan-ping，MA Long，ZHANG Bin，ZHAO Da-qing，XU Hui
(Department of Food and Bioengineering, Bengbu College, Bengbu 233030, China)
Abstract：This study aimed to optimize the extraction technology of flavonoids from peanut hull with ethanol as extraction
solvent. By means of combination design of quadratic regression orthogonal rotation, the effects of time, temperature, ethanol
concentration, ratio of liquid to solid on the extraction rate of peanut hull flavonoids were analyzed on the basis of single-factor
tests. A quadric regression model on extraction conditions of flavonoids was established, and the optimum conditions were
obtained. The results indicated that the extraction rate of peanut hull flavonoids is affected in turn by time, ratio of liquid to solid,
ethanol concentration and temperature, and the optimum extraction time, temperature, ethanol concentration, ratio of liquid to
solid are 2 h, 53 ℃, 73% and 27 ml/g, respectively. Under the above conditions, the extraction rate of flavonoids from peanut hull
is up to 4.04%.
Key words：peanut hull；flavonoids；extraction technology；optimization
中图分类号：TS255.1 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2009)06-0097-05
收稿日期：2008-05-15
基金项目：安徽省高等学校省级自然科学研究项目(KJ2007B051)
作者简介：孙兰萍(1968-)，女，副教授，硕士，主要从事食品工程新技术及生物活性物质分离纯化的研究。
E-mail：lanpingsun@yahoo.com.cn
花生(Arachis hypogaea L.)属豆科一年生草本科植
物，是我国重要经济作物，花生壳是其荚果外壳，在
加工过程中每年产生约4500千吨，除了部分用于饲料加
工和食用菌栽培外，绝大部分被当作燃料或废弃物，利
用率非常低。花生壳中除含有碳水化合物和粗纤维外，
还含有黄酮类物质，以木犀草素含量较高，此外也含
有β-谷甾醇等甾体化合物[1-2]。
现代医学研究表明，花生壳具有较好的抗氧化、
降胆固醇、降β-脂蛋白、降血压、增加冠状动脉流
量等作用[3]，以花生壳为原料生产的“脉舒胶囊”是
治疗高血脂症的纯中药制剂，已收载入《中华人民共
和国卫生部部颁标准》[4]。以木犀草素为代表的黄酮类
化合物不仅具有降血压、降血脂、扩张冠状动脉等作
用，还具有抗氧化、镇咳、平喘、抗菌抗炎、增强
免疫和抗肿瘤等药理活性[5-7]。因此，从花生壳中提取
黄酮类化合物作为保健食品或药品的原料具有较好的前
景。本实验旨在研究花生壳黄酮提取过程中各因素的作
用，并通过二次回归正交旋转组合设计的方法，研究
提取时间、提取温度、乙醇体积分数和液料比对花生
壳黄酮提取率的影响，确定最佳提取工艺，为工业化
生产花生壳黄酮提供技术支持。
1 材料与方法
1.1材料、试剂与仪器
花生果产于安徽省，手工剥壳得到花生壳。将花
生壳洗净、自然晒干、粉碎后使用。原料的粒径最好
2009, Vol. 30, No. 06 食品科学 ※工艺技术98
图3 乙醇体积分数对黄酮提取率的影响
Fig.3 Effects of ethanol concentration on extraction rate of
flavonoids from peanut hull
3.6
3.4
3.2
3
2.8
2.6
黄
酮
提
取
率
(
%
)
乙醇体积分数(%)
40 50 60 70 80 90
在0.5～0.8mm，最大不超过1mm。
芦丁、甲醇、乙醇、Al(NO3)3、NaOH、NaNO2
均为分析纯。
FW100高速粉碎机 天津市泰斯特仪器有限公司；
WFZUV-2000型紫外-可见分光光度计 上海尤尼柯仪器
有限公司；RE-52AA型旋转蒸发器 上海亚荣生化仪器
厂；DZF-6030A型真空干燥箱 上海一恒科技有限公
司；Sartorius-BS21S电子天平 德国赛多利斯集团。
1.2方法
1.2.1黄酮测定
采用芦丁法。将芦丁于120℃烘箱中烘至恒重，于
干燥器中冷却后称取0.0615g用70%乙醇溶解，定容至
250ml，得到浓度为0.246mg/ml芦丁标准液。准确吸取
芦丁标准液0、3.0、6.0、9.0、12.0、15.0ml于50ml
容量瓶中，加入5% NaNO2溶液1.5ml，摇匀放置6min
后加10% Al(NO3)3溶液 1.5ml，摇匀放置6min后加入4%
NaOH溶液20ml，用70%乙醇定容，摇匀，10min后
用1cm比色皿于510nm测定吸光度(A)，得芦丁浓度 Y
(mg/ml)与吸光度(A)的回归方程：Y = 0.0918A－ .0014(R2
＝0.9952)。
1.2.2花生壳黄酮的提取和测定
准确称取3.0g花生壳粉置于磨口三颈烧瓶中，按照
要求加入一定量的提取剂，在一定温度下回流提取一定
时间，抽滤，滤液用70%乙醇定容至100ml，作为待
测液。取1.5ml待测液于50ml容量瓶中，测黄酮质量。
　　 m1V2
黄酮提取率(%)＝——————×100
　　 m2V1×10
3
式中：m1为依据标准曲线计算出被测液中黄酮含
量(mg)；m2为称取的花生壳粉的质量(g)；V1为待测液
分取的体积(ml)；V2为待测液的总体积(ml)。
1.3试验设计
1.3.1单因素试验
根据相关资料，选用提取时间、提取温度、乙醇
体积分数和液料比作为考察因素，以花生壳黄酮提取率
作为试验指标进行试验设计。
1.3.2二次回归正交旋转组合试验
在单因素试验的基础上，选取提取时间、提取温
度、乙醇体积分数、液料比为试验因素，以花生壳黄
酮提取率为试验指标，采用二次回归正交旋转组合设计
法安排试验。统计分析软件为DPS v7.05专业版。
2 结果与分析
2.1单因素试验
2.1.1提取时间对提取率的影响
在液料比为25ml/g、乙醇体积分数为70%、温度
50℃下，提取时间对花生壳黄酮提取率的影响如图1。
由图1可以看出，提取时间2h就可以达到比较好的效
果，尽管提取时间超过2h后黄酮提取率稍有增加，但
增加幅度较小，考虑到实际生产应用中的生产周期和生
产成本，确定提取的时间为2h较为适宜。
图1 提取时间对黄酮提取率的影响
Fig.1 Effects of time on extraction rate of flavonoids from peanut
hull
3.6
3.4
3.2
3
2.8
2.6
黄
酮
提
取
率
(
%
)
提取时间(h)
1 1.5 2 2.5 3
2.1.2提取温度对提取率的影响
在乙醇浓度70%、液料比25ml/g、提取时间2h条
件下，提取温度对花生壳黄酮提取率的影响见图2。由
图2可知，提取温度以50～60℃为宜，温度太高可能
使黄酮发生氧化，并且增加能耗。
图2 提取温度对黄酮提取率的影响
Fig.2 Effects of temperature on extraction rate of flavonoids from
peanut hull
3.6
3.4
3.2
3
2.8
2.6
黄
酮
提
取
率
(
%
)
提取温度(℃)
30 40 50 60 70 80
2.1.3乙醇体积分数对提取率的影响
99※工艺技术 食品科学 2009, Vol. 30, No. 06
在提取温度50℃、液料比25ml/g、提取时间2h条
件下，乙醇体积分数对花生壳黄酮提取率的影响见图
3。由图3可知，随乙醇体积分数的增加，花生壳黄
酮提取率呈上升趋势，但当乙醇体积分数超过70%后，
花生壳中一些色素物质等脂溶性物质的溶出显著增加，
会给提纯带来麻烦，因此，确定乙醇体积分数70%较
适宜。
2.1.4液料比对提取率的影响
在乙醇浓度70%、提取时间2h、提取温度50℃条
件下，液料比对花生壳黄酮提取率的影响见图4。由图
4可知，在液料比25ml/g时，提取就可以达到比较好的
效果，再增加提取溶剂的量，提取率增加不大且会给
后续的脱溶处理增加难度，考虑到生产成本，液料比
以25ml/g为宜。
图4 液料比对黄酮提取率的影响
Fig.4 Effects of ratio of liquid to solid on extraction rate of
flavonoids from peanut hull
3.6
3.4
3.2
3
2.8
2.6
2.4
2.2
黄
酮
提
取
率
(
%
)
液料比(ml/g)
10 15 20 25 30 35 40
2.2二次回归正交旋转组合设计试验
因素
水平 X1提取 X2提取 X3乙醇体积 X4液料比
时间(h) 温度(℃) 分数(%) (ml/g)
2 2.5 70 90 30
1 2.0 60 80 25
0 1.5 50 70 25
－1 1.0 40 60 20
－2 0.5 30 50 15
表1 试验因素水平表
Table 1 Factors and levels of quadratic regression orthogonal
rotation combination test
2.2.1回归方程的建立及检验
根据表2结果建立的提取率与四因素的数学回归模
型为：
Y=3.52333+0.29708X1 035422+0.06 125X3+0.114 58X4
－0.05781X1－0.05531X2－0.13031X3－0.00781X4+
0.04313X1X2+0.00438X1X3+0.00438X1X4+0.08188X2X3
－0.00813X2X4－0.02438 X3X4
试验结果方差分析如表3，可以看出回归方程失拟
检验F1＝1.59904 < F0.05(10，11)＝2.94，检验不显著，
可以认为所选用的二次回归模型是适当的；回归方程显
著性检验F2＝38.46072 > F0.01(14，21)＝3.49，检验极
显著，说明该方程与实际情况拟合很好，模型成立。
对回归系数进行显著性检验，在α＝0.05显著水平剔除
不显著项，得到优化后的方程为：
Y=3.52333+0.29708X1 035422+0.06125X3+0.114 58X4
－0.05781X1－0.05531X2－0.13031X3+ 0.04313X1X2 +
0.08188X2X3
试验 X1 X2 X3 X4 提取率(%)
1 1 1 1 1 3.88
2 1 1 1 －1 3.67
3 1 1 －1 1 3.68
4 1 1 －1 －1 3.41
5 1 －1 1 1 3.60
6 1 －1 1 －1 3.39
7 1 －1 －1 1 3.63
8 1 －1 －1 －1 3.48
9 －1 1 1 1 3.11
10 －1 1 1 －1 3.08
11 －1 1 －1 1 2.96
12 －1 1 －1 －1 2.73
13 －1 －1 1 1 3.03
14 －1 －1 1 －1 2.87
15 －1 －1 －1 1 3.24
16 －1 －1 －1 －1 2.89
17 －2 0 0 0 2.68
18 2 0 0 0 3.83
19 0 －2 0 0 3.15
20 0 2 0 0 3.38
21 0 0 －2 0 2.75
22 0 0 2 0 3.18
23 0 0 0 －2 3.17
24 0 0 0 2 3.74
25 0 0 0 0 3.43
26 0 0 0 0 3.49
27 0 0 0 0 3.57
28 0 0 0 0 3.49
29 0 0 0 0 3.61
30 0 0 0 0 3.59
31 0 0 0 0 3.51
32 0 0 0 0 3.61
33 0 0 0 0 3.44
34 0 0 0 0 3.42
35 0 0 0 0 3.59
36 0 0 0 0 3.53
表2 试验设计及结果
Table 2 Results of quadratic regression orthogonal rotation
combination test
2 2 2 2
222
在单因素试验的基础上，选取提取时间、提取温
度、乙醇体积分数、液料比为试验因素，以花生壳黄
酮提取率为试验指标，采用二次回归正交旋转组合设计
法安排试验，因素和水平见表1。由DPS v7.05专业版
统计分析软件的试验设计功能可知，四因素二次回归正
交旋转组合设计包括36个试验方案，具体试验方案及试
验结果如表2所示。
2009, Vol. 30, No. 06 食品科学 ※工艺技术100
变异来源 平方和 自由度 均方 比值F p值
X1 2.11821 2.1182330.41620.0001
X2 0.03011 0.03014.69590.0419
X3 0.09001 0.090014.04480.0012
X4 0.31511 0.315149.15270.0001
X1 0.10701 0.107016.68350.0005
X2 0.09791 0.097915.27180.0008
X3 0.54341 0.543484.76480.0001
X4 0.00201 0.00200.30470.5868
X1X2 0.02981 0.02984.64160.0430
X1X3 0.00031 0.00030.04780.8291
X1X4 0.00031 0.00030.04780.8291
X2X3 0.10731 0.107316.73080.0005
X2X4 0.00111 0.00110.16480.6889
X3X4 0.00951 0.00951.48290.2368
回归 3.451914 0.2466F2=38.46072.0001
剩余 0.134621 0.0064
失拟 0.079810 0.0080F1=1.599040.1750
误差 0.054911 0.0050
总和 3.586535
表3 试验结果方差分析表
Table 3 Variance analysis of results of quadratic regression
orthogonal totation combination test
2
2
2
2
2.2.2单因素效应分析
为了进一步分析试验中四个因素对试验结果影响的
程度，采用了降维分析法，即固定三因素于零水平，
求第四个因素与花生壳黄酮提取率的一元降维回归方
程，根据这些方程得到四个因素对花生壳黄酮提取率影
响的关系曲线如图5所示。
图5 单因素与花生壳黄酮提取率关系曲线
Fig.5 Effects of single factor on extraction rate of flavonoids from
peanut hull
4
3.5
3
2.5
2
黄
酮
提
取
率
(
%
)
各因素编码值
－2 －1.5－1－0.50 0.51 1.52
时间
温度
乙醇体积分数
液料比
由图5可知，提取时间是最显著的影响因素，水
平稍有变动就会引起黄酮提取率的较大变化。乙醇体积
分数对提取率的影响是先增加后降低，增加和降低幅度
最大。提取温度的影响也是先增加后降低，但幅度较
小，说明对提取率的影响不如乙醇体积分数明显。液
固比对黄酮提取率的影响呈缓慢上升趋势，增加提取剂
的用量意义不大，反而增加了成本和工作量。图5中各
个因素的变化趋势与前面的单因素试验结果吻合，也说
明所建立的数学模型是合适的。
2.2.3主因素效应分析
由于方程中各因素的回归系数均已标准化，所以直
接比较其绝对值的大小就可以判断各因素的重要性。因
此，各因素对黄酮提取率作用大小顺序依次为：提取时
间> 液料比> 乙醇体积分数> 提取温度。
2.2.4因素交互效应分析
4
3.75
3.5
3.253
2.75
2.5
2.252提
取
率
(%)
提取
温度
21.51 0.50－0.5－1－1.5－2
提取时间 －2
－1
0
1
2
4
3.75
3.5
3.253
2.75
2.5
2.252提
取
率
(%)
乙
醇
体
积
分
数21.51 0.50－0.5－1－1.5－2
提取时间 －2
－1
0
1
2
4
3.75
3.5
3.253
2.75
2.5
2.252提
取率
(%)
液
料
比
21.51 0.50－0.5－1－1.5－2
提取时间 －2
－1
0
1
2
4
3.75
3.5
3.253
2.75
2.5
2.252提
取
率
(%)
乙
醇
体
积
分
数21.51 0.50－0.5－1－1.5－2
提取温度 －2
－1
0
1
2
4
3.75
3.5
3.253
2.75
2.5
2.252提
取率
(%)
液
料
比
21.51 0.50－0.5－1－1.5－2
提取温度 －2
－1
0
1
2
101※工艺技术 食品科学 2009, Vol. 30, No. 06
固定两个因素于零水平，求其他两个因素的交互效
应方程，根据这些方程得到四个因素(时间、温度、乙
醇体积分数、液料比)的交互效应曲面图(图6)。
由图6可知，随着各交互因素编码值的升高，花生
壳黄酮提取率呈上升趋势，但当编码值达到一定组合
后，提取率呈下降的趋势。其中，提取时间和温度、
提取时间和液料比的交互作用，在提取率达到最高值后
下降不明显，趋于平缓；提取时间和乙醇体积分数的交
互作用表明：乙醇体积分数介于－2～0水平之间时，黄
酮提取率随时间的增加而明显增加，当乙醇体积分数介
于0～2水平时，提取率随时间的增加而缓慢增加；提
取温度和乙醇体积分数的交互作用表明：乙醇体积分数
较低时，温度的增加对提取率的影响不大，乙醇体积分
数较高时，温度会引起提取率的增加；温度和液料比的
交互影响对黄酮提取率的影响不大；乙醇体积分数和液
料比的交互作用表明：乙醇体积分数介于－1～1水平之
间时，随液料比的增加，黄酮提取率能达到较大的值。
由图6综合分析可知，只有当时间、温度、乙醇体积
分数和液料比之间合理搭配时才能获得更好的提取效果。
2.2.5提取条件的优化及验证
用频率分析方法寻找最优提取条件，其中提取率
大于3.36%的方案共有195个，频率分析结果列于表4。
图6 时间、温度、乙醇体积分数、液料比两两交互作用曲面图
Fig.6 Surface plots for effects of interaction between any two
among time, temperature, ethanol concentration and ratio of
liquid to solid on extraction rate of flavonoids from peanut hull
由表4可知，在95%置信区间内提取率大于3.36%
的优化提取方案为：提取时间2.06～2.17h、提取温度
51.79～55.29℃、乙醇体积分数71.52%～74.53%、液料
比26.38～2 .24ml/g。
取优化后提取条件的平均值方案为：X1=1.231、
X2=0.354、X3=0.303，X4=0.462，即提取时间2.12h、提
取温度53.54℃、乙醇体积分数73.03%、液料比27.31ml/g，
为便于指导实际生产，将最优组合方案定为：时间2h、
提取温度53℃、乙醇体积分数73%、液料比27ml/g。
对优化结果进行验证，其实测提取率为4.04%，与理论
值4.23%非常接近，同时也进一步验证了数学回归模型
的正确性。
3 结 论
3.1通过二次回归正交旋转设计建立了花生壳黄酮提取
条件的优化数学回归模型为：Y=3.52333+0.29708X1+
0.03542X2+0.06125X3+0.11458X4－0.05781X1－0.05531X2
－0.13031X3+0.04313X1X2+0.08188X2X3，此模型在试验
范围内能较准确地预测花生壳黄酮的提取率。
3.2在试验范围内对各因素花生壳黄酮提取率作用大小
的顺序依次为：提取时间＞液料比＞乙醇体积分数＞提
取温度。
3.3用频率分析方法获得花生壳黄酮较优的提取条件范
围为：提取时间2.06～2.17h、提取温度51.79～55.29℃、
乙醇体积分数71.52%～74.53%、液料比26.38～2 .24ml/g。
3.4花生壳黄酮的最佳提取工艺参数为：提取时间
2.12h、提取温度53.54℃、乙醇体积分数73.03%、液
料比27.31ml/g。在实际生产中，最优提取条件可设为：
时间2h、提取温度53℃、乙醇体积分数73%、液料比
27ml/g。在此条件下，花生壳黄酮的提取率为4.04%。
参考文献：
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4
3.75
3.5
3.253
2.75
2.5
2.252提
取率
(%)
液
料
比
21.51 0.50－0.5－1－1.5－2
乙醇体积分数 －2
－1
0
1
2
X1 X2 X3 X4
次数 频率 次数 频率 次数 频率 次数 频率
－2 0 0.000016 0.08215 0.025620 0.1026
－1 1 0.005137 0.189745 0.230831 0.1590
0 37 0.189748 0.246262 0.317940 0.2051
1 73 0.374450 0.256452 0.266747 0.2410
2 84 0.430844 0.225631 0.159057 0.2923
加权均数 1.231 0.354 0.303 0.462
标准误差 0.055 0.089 0.077 0.095
95%置信区间 1.123～1.3 8 0.179～0.529 0.152～ 453 0.275～ 648
提取条件 2.06～2.17h 51.79～55.29℃ 71.52%～74.53% 26.38～ 8 24ml/g
表4 优化提取方案中Xi取值频率分布表
Table 4 Probability distribution of Xi in optimized extraction
s c he m e
2
2 2