超聲波提取青稞黃酮類化合物工藝研究

張文會(huì)，王　波，頓珠次仁（西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院農(nóng)業(yè)研究所，西藏拉薩　850032）

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超聲波提取青稞黃酮類化合物工藝研究

張文會(huì)，王波，*頓珠次仁
（西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院農(nóng)業(yè)研究所，西藏拉薩850032）

摘要：以藏青25全粉為試驗(yàn)材料，利用超聲波進(jìn)行青稞黃酮類化合物的提取，通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，確定青稞黃酮類化合物提取的最佳工藝參數(shù)。結(jié)果表明，提取青稞黃酮類化合物的最佳工藝條件為超聲功率600 W，乙醇體積分?jǐn)?shù)90％，提取溫度60℃，提取時(shí)間45min，青稞黃酮類化合物的提取率為3.71％。

關(guān)鍵詞：超聲波；青稞；黃酮類化合物

青稞屬于禾本科小麥族大麥屬，主要生長在我國西北、西南地區(qū)，特別是西藏、青海、甘肅等地。青稞是藏民的主食，產(chǎn)量高且營養(yǎng)豐富。青稞所含的β-葡聚糖、黃酮類化合物等具有良好的保健功效，其中黃酮類化合物具有降血糖、調(diào)血脂、抗菌、消炎、抗過敏等功效[1-2]。合理利用超聲波振動(dòng)方法進(jìn)行提取的新工藝，可使溶劑快速地進(jìn)入固體物質(zhì)中，將其中所含的有機(jī)成分最大程度地溶于溶劑之中，得到多成分混合提取液。利用超聲波技術(shù)來強(qiáng)化提取分離過程，可有效提高提取分離率、縮短提取時(shí)間、節(jié)約成本[3]。試驗(yàn)通過超聲波輔助提取青稞黃酮類化合物，以確定最佳的提取工藝，為青稞產(chǎn)業(yè)化開發(fā)提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

藏青25全粉，由西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院農(nóng)業(yè)研究所提供；蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品，成都普菲德生物技術(shù)有限公司提供；亞硫酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉、乙醇均為分析純。

超聲提取儀，北京弘祥隆生物技術(shù)股份有限公司產(chǎn)品；臺(tái)式離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠產(chǎn)品；電熱恒溫水浴鍋，上海齊欣科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；2100型分光光度計(jì)，尤尼柯（上海）儀器有限公司產(chǎn)品。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

準(zhǔn)確稱取10 mg蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品，利用70％的乙醇定容至100 mL容量瓶中，得到蘆丁標(biāo)準(zhǔn)液。準(zhǔn)確吸取1，2，3，4，5 mL的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)液于10 mL容量瓶中，分別加水至5 mL，分別加入4％的亞硫酸鈉溶液0.3 mL，搖勻，放置6min，分別加入10％的硝酸鋁溶液0.3 mL，搖勻，放置6min，再分別加入5％的氫氧化鈉2 mL，搖勻，定容至10 mL，放置15min。于波長510 nm處測定吸光度，數(shù)據(jù)利用Excel處理，得到回歸方程Y=0.985 7X+0.000 2，R2=0.997 4。

1.2.2提取率的計(jì)算

準(zhǔn)確稱取20.0g藏青25全粉放于超聲提取儀中，按照不同的超聲功率、乙醇體積分?jǐn)?shù)、提取時(shí)間、提取溫度進(jìn)行提取，提取液經(jīng)離心后，取上清液5 mL移至10 mL的刻度試管中，按照測定蘆丁標(biāo)準(zhǔn)液吸光度的要求測定吸光度A，青稞黃酮類化合物的提取率按下列公式計(jì)算：

式中：C——根據(jù)回歸方程計(jì)算得到的黃酮類化合物質(zhì)量濃度，mg/mL；

V——稀釋倍數(shù)；

5——取5 mL的待測液；

W——青稞粉質(zhì)量，g。

在式（2）中，Ra為增強(qiáng)體單樁豎向承載力特征值，按JGJ 79—2012《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》計(jì)算：

1.2.3優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選擇合適的單因素水平，設(shè)計(jì)四因素三水平的正交試驗(yàn)，以青稞黃酮類化合物的提取率為評價(jià)指標(biāo)，確定最佳的提取工藝參數(shù)。

L9（34）正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

表1　L9（34）正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

2　試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1超聲功率對青稞黃酮類化合物提取率的影響

準(zhǔn)確稱取藏青25全粉20g，在料液比1∶20，乙醇體積分?jǐn)?shù)80％，提取溫度30℃，提取時(shí)間30min時(shí)，超聲功率分別為400，500，600，700，800 W的條件下進(jìn)行試驗(yàn)。

超聲功率對青稞黃酮類化合物提取率的影響見圖1。

圖1　超聲功率對青稞黃酮類化合物提取率的影響

由圖1可知，開始時(shí)隨著超聲功率的增大提取率增加；但當(dāng)超聲功率大于600 W后，隨著超聲功率的增大提取率又逐漸降低，可能原因是隨著超聲功率的增大，對細(xì)胞的破壞作用相對增大，溶解雜質(zhì)也增加，有效成分溶解量減少，且超聲功率越大產(chǎn)生的熱量越多，會(huì)破壞某些黃酮類化合物，故提取率會(huì)減小。

2.2乙醇體積分?jǐn)?shù)對青稞黃酮類化合物提取率的影響

準(zhǔn)確稱取藏青25全粉20g，在料液比1∶20，超聲功率600 W，提取溫度30℃，提取時(shí)間30min時(shí)，乙醇體積分?jǐn)?shù)分別為50％，60％，70％，80％，90％的條件下進(jìn)行試驗(yàn)。

乙醇體積分?jǐn)?shù)對青稞黃酮類化合物提取率的影響見圖2。

圖2　乙醇體積分?jǐn)?shù)對青稞黃酮類化合物提取率的影響

由圖2可知，在整個(gè)試驗(yàn)中，隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加，青稞黃酮類化合物的提取率也在增加，可能是隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加，溶于乙醇的黃酮類化合物溶出量也在增加。

2.3提取溫度對青稞黃酮類化合物提取率的影響

準(zhǔn)確稱取藏青25全粉20g，在料液比1∶20，超聲功率600 W，乙醇體積分?jǐn)?shù)80％，提取時(shí)間30min的條件下，提取溫度分別為30，40，50，60，70℃的條件下進(jìn)行提取試驗(yàn)。

提取溫度對青稞黃酮類化合物提取率的影響見圖3。

圖3　提取溫度對青稞黃酮類化合物提取率的影響

由圖3可知，當(dāng)提取溫度低于60℃時(shí)，隨著提取溫度的升高，青稞黃酮類化合物的提取率提高；但當(dāng)提取溫度大于提取率60℃時(shí)，隨著提取溫度的升高，青稞黃酮類化合物的提取率降低明顯，主要原因是由于試驗(yàn)地點(diǎn)海拔高；當(dāng)提取溫度為70℃時(shí)，已達(dá)到提取液的沸點(diǎn)，乙醇大量揮發(fā)，提取液乙醇體積分?jǐn)?shù)顯著降低，提取率降低明顯。

2.4提取時(shí)間對青稞黃酮類化合物提取率的影響

準(zhǔn)確稱取藏青25全粉20g，在料液比1∶20，超聲功率600 W，乙醇體積分?jǐn)?shù)80％，提取溫度60℃，提取時(shí)間分別為15，30，45，60，75min的條件下進(jìn)行提取試驗(yàn)。

提取時(shí)間對青稞黃酮類化合物提取率的影響見圖4。

圖4　提取時(shí)間對青稞黃酮類化合物提取率的影響

由圖4可知，當(dāng)提取時(shí)間少于45min時(shí)，隨著提取時(shí)間的增加提取率也在增加；但當(dāng)提取時(shí)間大于45min后，提取率隨著提取時(shí)間的增加而提取率在減小，可能原因是提取時(shí)間越長，乙醇的揮發(fā)越大。

2.5正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以超聲功率、乙醇體積分?jǐn)?shù)、提取溫度、提取時(shí)間為因素，以四因素三水平進(jìn)行正交試驗(yàn)，確定提取青稞黃酮類化合物的最佳條件。

正交試驗(yàn)結(jié)果見表2。

由表2可知，影響青稞黃酮類化合物提取率的各因素主次順序?yàn)橐掖俭w積分?jǐn)?shù)>超聲功率>提取溫度>提取時(shí)間。青稞黃酮類化合物的最佳提取條件為A2B3C3D3，即超聲功率600 W，乙醇體積分?jǐn)?shù)90％，提取溫度60℃，提取時(shí)間45min，在此工藝條件下得到的青稞黃酮類化合物的提取率為3.71％。

表2　正交試驗(yàn)結(jié)果

3　結(jié)論

影響青稞黃酮類化合物提取率的各因素主次順序?yàn)橐掖俭w積分?jǐn)?shù)>超聲功率>提取溫度>提取時(shí)間。青稞黃酮類化合物的最佳提取條件為A2B3C3D3，即超聲功率600 W，乙醇體積分?jǐn)?shù)90％，提取溫度60℃，提取時(shí)間45min，在此工藝條件下得到的青稞黃酮類化合物的提取率為3.71％。

參考文獻(xiàn)：

[1]張然，王晶，朱春花，等.超聲波提取蘇芡黃酮類化合物工藝[J].食品科學(xué)，2010，31（22）：247-250.

[2]李盈蕾，陳建華.蕎麥總黃酮提取工藝研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36（6）：2 201-2 202.

[3]劉春花，高金鋒，王鵬科，等.超聲波法提取苦蕎黃酮的工藝研究[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2009，18（1）：281-284.

Study on the Ultrasonic Extraction of Flavonoids from Highland Barley

ZHANG Wenhui，WANG Bo，*Dunzhuciren
（Institute of Agriculture Research，Tibet Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences，Lasa，Tibet 850032，China）

Abstract：With Zangqing 25 all powder as experimental material，using the ultrasonic extraction of flavonoids from highlan d barley.The extraction of flavonoids by single factor experiment and orthogonal experiment，determine the optimum parameters of highland barley flavonoids extraction.The result indicats that the suitable conditions for flavonoids extraction are ultrasonic power 600 W，90％ethanol concentration，extraction temperature 60℃，extracting time 45min，flavonoids extraction rate is 3.71％.

Key words：ultrasound；highland barley；flavonoids

*通訊作者：頓珠次仁（1968—），男，本科，研究員，研究方向?yàn)檗r(nóng)作物育種和青稞加工。

作者簡介：張文會(huì)（1979—），男，碩士，助理研究員，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品加工。

基金項(xiàng)目：國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)（大麥、青稞）產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目（CARS-05）。

收稿日期：2015-12-08

文章編號(hào)：1671-9646（2016）02a-0034-03

中圖分類號(hào)：TS210.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi：10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.02.010