超聲波提取香樟果皮黃酮類化合物的工藝研究

李聰麗,張志林, 王立華*，楊 婷, 史紅安, 李國(guó)元

(1.湖北工程學(xué)院 特色果蔬質(zhì)量安全控制湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 孝感432000；2．湖北大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢430062)

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超聲波提取香樟果皮黃酮類化合物的工藝研究

李聰麗1,2,張志林1, 王立華1*，楊 婷1, 史紅安1, 李國(guó)元1

(1.湖北工程學(xué)院 特色果蔬質(zhì)量安全控制湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 孝感432000；2．湖北大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢430062)

為提高香樟果皮黃酮類化合物的提取利用率，以乙醇為溶劑，利用超聲波的方法提取香樟果皮中黃酮類化合物，考察乙醇濃度、料液比、超聲時(shí)間三因素對(duì)香樟果皮中黃酮類化合物提取量的影響。結(jié)果表明，利用L9(34)正交試驗(yàn)得到最佳提取工藝條件為乙醇濃度40 %、超聲時(shí)間35 min、料液比1:35 g/ml。在此優(yōu)化條件下，香樟果皮黃酮類化合物的提取量為3.285 mg/g。

香樟果皮；黃酮類化合物；正交設(shè)計(jì)；超聲波法

我國(guó)樟樹資源豐富，共20屬430種，其中特有種355余種[1]。香樟(Cinnamomumcamphora)屬常綠喬木，原產(chǎn)于我國(guó)東南沿海地區(qū)，與楠樹、梓樹、梧桐樹被譽(yù)為江南四大名木。由于其經(jīng)濟(jì)價(jià)值、藥用價(jià)值和生態(tài)價(jià)值使得香樟的種植面積不斷擴(kuò)大。香樟籽具有散寒祛濕、行氣止痛、治吐瀉、胃寒、腹痛、腹瀉、腳氣、腫毒、降血脂及降膽固醇等功效[2-3]。樟樹單棵年產(chǎn)籽量約為百斤[4]，但未能得到合理開發(fā)利用[5]。王福海等[6]利用超聲波法提取香樟果中總黃酮，在乙醇的體積分?jǐn)?shù)為40%，溫度為50 ℃，超聲波功率為300 W，液料比為1:20，時(shí)間為0.5 h的條件下，提取率可為2.504%。而黃木蘭[7]利用超聲波-微波聯(lián)用的方法其提取率為1.390%。

黃酮類化合物具有抗氧化、抗炎、抗腫瘤、抗癌、抗菌、抗病毒、抗動(dòng)脈粥樣硬化、利膽、抗過(guò)敏、抗衰老、抗突變或抑制血小板凝聚、免疫調(diào)節(jié)、解痙、強(qiáng)心鎮(zhèn)痛、清除人體自由基等多種生物學(xué)活性和作用[8-9]，使其成為研究的熱潮。提取黃酮類化合物的方法主要為酶法、堿性水提取、微波法、超濾法、超聲法、有機(jī)溶劑提法等[10-11]，而超聲波提取法因操作簡(jiǎn)單、節(jié)能、適應(yīng)性廣、提取率高，在黃酮類化合物的提取中被廣泛應(yīng)用[12]。

近年來(lái)，關(guān)于香樟籽油提取工藝的文獻(xiàn)報(bào)道較多，但鮮有香樟果皮中黃酮類化合物工藝研究的報(bào)道。因此，本文以香樟果皮為試驗(yàn)材料，利用超聲波提取法對(duì)黃酮類化合物進(jìn)行提取量的研究，采取正交實(shí)驗(yàn)等方法來(lái)優(yōu)化提取的工藝條件，為香樟果皮資源的深度開發(fā)和有效利用提供理論及技術(shù)參考。

1 材料、儀器與試劑

1.1 材料

香樟籽紫籽于2014年10月采自湖北工程學(xué)院校園內(nèi)。

1.2 儀器與試劑

儀器：202-2型干燥箱(上海市實(shí)驗(yàn)儀器總廠)，F(xiàn)SJ-114萬(wàn)用植物樣品粉碎機(jī)粉碎機(jī)，DL-480B智能超聲波清潔器(上海之信儀器有限公司)，SHZ-D(Ⅱ)型循環(huán)水真空泵(上海亞榮生化儀器廠)，752N紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(上海精密科學(xué)儀器有限公司)。

試劑：蘆丁(≥ 98%)，購(gòu)于北京百靈威科技有限公司；氫氧化鈉、無(wú)水乙醇、亞硝酸鈉、硝酸鋁均為分析純，購(gòu)于國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

2 試驗(yàn)方法

2.1 樣品的處理

將采摘的新鮮香樟籽洗凈，瀝干水分，剝下果皮置于干燥箱40 ℃烘至恒重，后粉碎過(guò)60目篩，保存?zhèn)溆谩?/p>

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程的建立

準(zhǔn)確稱取0.0244 g蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品，裝入100 ml的容量瓶中，加入適量50%乙醇使其完全溶解，后用50%乙醇定容、搖勻，即得蘆丁標(biāo)準(zhǔn)液。精密吸取蘆丁標(biāo)準(zhǔn)液0.0 ml、2.0 ml、4.0 ml、6.0 ml、8.0 ml、10.0 ml、12.0 ml，分別置于100 ml容量瓶中，標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作參照楊碧仙[13]的方法。用752型可見(jiàn)分光光度計(jì)在510 nm處以空白試劑為參比測(cè)定其吸光度，回歸方程為：

Y=12.13X+0.0025，R2=0.9976。

2.3 香樟果皮中黃酮類化合物提取量的測(cè)定

精確稱取香樟果皮粉末1.000 g，按一定的料液比浸泡，固定溫度45 ℃、超聲功率90 W，在一定條件下進(jìn)行超聲波提取，提取液真空抽濾，定容至100 ml。準(zhǔn)確吸取1.5 ml樣品液，在最大吸收峰波長(zhǎng)510 nm處測(cè)定吸光度，按如下公式計(jì)算香樟果皮中黃酮類化合物提取量。

黃酮類化合物提取量 (mg/g) =提取液中黃酮類化合物含量 (mg)/樣品的質(zhì)量(g)

2.4 單因素試驗(yàn)

2.4.1 乙醇濃度對(duì)香樟果皮中黃酮類化合物提取量的影響

準(zhǔn)確稱取1.000 g香樟果皮粉末，按料液比1:35，分別加入40%、50%、60%、70%、80%乙醇35.0 ml，室溫下浸泡2 h，在超聲溫度45 ℃，超聲時(shí)間35 min，超聲功率90 W的條件下，進(jìn)行超聲提取，提取液經(jīng)真空抽濾后，將各水平下的待測(cè)液收集至100 ml容量瓶中，分別用與提取劑同濃度的乙醇溶液定容。在最大吸收峰波長(zhǎng)510 nm處測(cè)定吸光度，試驗(yàn)進(jìn)行3次。計(jì)算香樟果皮中黃酮類化合物的提取量，選取最優(yōu)的浸提劑濃度。

2.4.2 超聲時(shí)間對(duì)香樟果皮中黃酮類化合物提取量的影響

準(zhǔn)確稱取1.000 g香樟果皮粉末，按料液比1:35，加入50%乙醇35.0 ml，浸泡2 h，固定超聲溫度45 ℃，超聲功率90 W，選取超聲波處理時(shí)間分別為20、25、30、35、40 min進(jìn)行提取試驗(yàn)，提取液經(jīng)真空抽濾后，將各水平下的待測(cè)液收集至100 ml容量瓶中、定容。在最大吸收峰波長(zhǎng)510 nm處測(cè)定吸光度，試驗(yàn)進(jìn)行3次。以黃酮類化合物提取量為指標(biāo)，考察超聲時(shí)間對(duì)黃酮類化合物提取量的影響。

2.4.3 料液比對(duì)香樟果皮中黃酮類化合物提取量的影響

準(zhǔn)確稱取1.000 g香樟果皮粉末，按不同的料液比分別加入50%乙醇10.0、15.0、20.0、25.0、30.0、35.0、40.0 ml，室溫下浸泡2 h，在超聲溫度45 ℃，超聲時(shí)間35 min，超聲功率90 W條件下，進(jìn)行超聲提取試驗(yàn)，提取液經(jīng)真空抽濾后，將各水平下的待測(cè)液收集至100 ml容量瓶中，定容。在最大吸收峰波長(zhǎng)510 nm處測(cè)定吸光度，試驗(yàn)進(jìn)行3次。以黃酮類化合物提取量為指標(biāo)，考察料液比對(duì)黃酮類化合物提取量的影響。

2.5 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以測(cè)得樣品中黃酮類化合物含量為考察指標(biāo)，選取直接影響黃酮類化合物含量的乙醇濃度、料液比、超聲時(shí)間作為試驗(yàn)因素，選用L9(34)進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)香樟果皮中黃酮類化合物含量的最佳提取條件進(jìn)行研究。

2.6 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)

采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析P < 0.05，Origin 8.0繪圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

3.1.1 乙醇濃度對(duì)香樟果皮中黃酮類化合物提取量的影響

圖1 乙醇濃度對(duì)香樟果皮中黃酮類化合物提取量的影響

從圖1可知，隨乙醇濃度增加，黃酮類化合物提取量增加，但乙醇濃度大于50%，提取量呈下降趨勢(shì)。乙醇濃度為50%時(shí)，提取量最高，為2.947 mg/g。其次乙醇濃度為40%提取量為2.365 mg/g，乙醇濃度為60%提取量為1.870 mg/g。因此，本實(shí)驗(yàn)選乙醇濃度為40%、50%、60%進(jìn)行正交試驗(yàn)。

3.1.2 超聲時(shí)間對(duì)香樟果皮中黃酮類化合物提取量的影響

圖2 超聲時(shí)間對(duì)香樟果皮中黃酮類化合物提取量的影響

從圖2可知，隨著超聲時(shí)間的延長(zhǎng)，黃酮類化合物的提取量逐漸增加，超聲時(shí)間為35 min時(shí)，提取量最高，為2.988 mg/g。但處理時(shí)間超過(guò)35 min后，提取量降低。超聲時(shí)間30 min時(shí)提取量為2.947 mg/g，40 min時(shí)提取量為2.935 mg/g。因此，本實(shí)驗(yàn)選超聲時(shí)間為30 min、35 min、40 min做正交試驗(yàn)。

3.1.3 料液比對(duì)香樟果皮中黃酮類化合物提取量的影響

圖3 料液比對(duì)香樟果皮中黃酮類化合物提取量的影響

從圖3可知，隨料液比的增加，黃酮類化合物提取量也增加。料液比為1:35時(shí)，黃酮類化合物提取量最高，為2.832 mg/g。隨料液比的增大，提取量下降。其次料液比為1：40時(shí)提取量為2.197 mg/g，料液比為1：30時(shí)提取量為1.892 mg/g。因此，本實(shí)驗(yàn)選料液比為1：30、1：35、1：40進(jìn)行正交試驗(yàn)。

3.2 正交試驗(yàn)及結(jié)果分析

表1 L9(34)正交試驗(yàn)水平因素

表2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析表

注:F0.01(2, 2) = 99；F0.05(2,2)= 19；F0.10(2,2)= 9；“*”表示差異顯著。

由表2中的極差分析結(jié)果可知，3種因素對(duì)黃酮類化合物提取量的影響依次為乙醇濃度B>超聲時(shí)間A>料液比C。其中對(duì)超聲時(shí)間A因素有K2>K1>K3，對(duì)乙醇濃度B因素有K1>K2>K3，對(duì)料液比C因素有K2>K3>K1。從表3可知，在影響香樟果皮黃酮類化合物提取量的各因素中，因素B對(duì)黃酮類化合物提取含量的影響顯著(F>F0.05)，因素A和因素C對(duì)黃酮類化合物的提取含量無(wú)顯著影響(F

3.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

在超聲溫度45℃，超聲功率90 W的條件下，按最優(yōu)組合A2B1C2的條件下進(jìn)行三次平行試驗(yàn)，黃酮類化合物提取量分別為3.312 mg/g、3.255 mg/g、3.288 mg/g，結(jié)果與正交試驗(yàn)最優(yōu)組合3.153 mg/g結(jié)果相近，并高于表2中其他組合的試驗(yàn)結(jié)果。

4 結(jié)論與討論

用乙醇溶液作為提取試劑，正交分析結(jié)果表明，提取香樟果皮中黃酮類化合物的最佳提取組合為：乙醇濃度為40%，超聲時(shí)間為35 min，料液比為1:35 g/ml，在此條件下得到的黃酮類化合物平均提取量為3.285 mg/g。利用上述最優(yōu)組合，黃酮類化合物提取率比王福海[6]和黃木蘭[7]報(bào)道中的高。

本實(shí)驗(yàn)只對(duì)香樟紫籽果皮中黃酮類化合物的提取進(jìn)行了研究，下一步實(shí)驗(yàn)將選用青籽和其他更多水平的組合，以找出更佳的香樟果皮黃酮類化合物的提取方法。本工藝具有綠色環(huán)保、生產(chǎn)成本低、操作簡(jiǎn)單、提取率高、適應(yīng)性廣、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，為香樟果皮資源的開發(fā)利用提供理論依據(jù)和技術(shù)參考。

[1] 邱米，覃子海，關(guān)繼華，等.芳樟型樟樹果揮發(fā)油成分研究[J].廣西植物，2013，33(6):887-890.

[2] 耿敬章，劉軍海.香樟籽油的響應(yīng)面優(yōu)化提取及其抗氧化研究[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，2014，29(2):57-61.

[3] 張玲，付佳，高軍剛，等. 香樟籽油的超聲波輔助提取工藝研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38(1):352-353.

[4] 李衛(wèi)林.樟樹籽中生物活性物質(zhì)的研究進(jìn)展[J].武夷學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，31(2):37-40.

[5] 姜國(guó)芳，占俊峰，謝宗波，等.微波輔助水酶法提取樟樹籽油的工藝研究[J].食品科技，2015(3):255-258.

[6] 王福海，徐慧琴，黃敏.超聲波法提取香樟果中總黃酮的研究[J].廣州化工，2015，43(5):114-116.

[7] 黃木蘭. 超聲波-微波聯(lián)用提取香樟果中黃酮類化合物的研究[J].西部教育研究，2015，15(4):66-68.

[8] Patil K K, Meshram R J, Dhole N A, et al. Role of dietary flavonoids in amelioration of sugar induced cataractogenesis[J].Archives of biochemistry and biophysics, 2016, 593:1-11.

[9] Rauf A, Uddin G, Siddiqui B S, et al. Antinociceptive and anti-inflammatory activities of Flavonoids isolated from Pistacia integerrima galls[J].Complementary Therapies in Medicine, 2014, 25:132-138.

[10] 趙子龍，薛培鳳，倪佩東，等.天然藥物中總黃酮的提取工藝研究進(jìn)展[J].內(nèi)蒙古醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2013,34(6):512-516.

[11] 張吉祥，歐來(lái)良.正交試驗(yàn)法優(yōu)化超聲提取棗核總黃酮[J].食品科學(xué)，2012，33(4):18-21.

[12] 張廣文，李愛(ài)梅，葛婧，等.正交試驗(yàn)優(yōu)化超聲波輔助乙醇法提取米團(tuán)花黃色素工藝[J].食品科學(xué)，2013，34(10):27-30.

[13] 楊碧仙，滾興圣，袁德剛，等. 超聲波輔助提取香樟根中總黃酮的工藝優(yōu)化[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，52(12):2894-2896.

(責(zé)任編輯：熊文濤)

Ultrasonic Assisted Extraction of Flavonoids from Camphor Seed Peel

Li Congli1,2, Zhang Zhilin1, Wang Lihua1*，Yang Ting1,Shi Hongan1, Li Guoyuan1

(1.HubeiKeyLaboratoryofQualityControlofCharacteristicFruitsandVegetables,HubeiEngineeringUniversity,Xiaogan,Hubei432000,China；2.SchoolofLifeSciences,HubeiUniversity,Wuhan,Hubei430062,China)

The extraction technology of flavonoid was optimized from camphor seed peel under ultrasonic conditions. The influences of ethanol concentration, solid-liquid ratio, ultrasonic time were investigated on the extraction yield of flavonoids, and the ethanol was used as an extraction reagent in this experiment. The results showed that the optimum extraction condition was ethanol concentration 40%, ultrasonic time 35 min, the ratio of solid and liquid 1:35(g/ml) with L9(34) orthogonal design. Under the above conditions, the flavonoids yield was 3.285 mg/g.

camphor seed peel; flavonoids; orthogonal design; ultrasonic extraction

2016-08-20

李聰麗(1991- )，女，湖北麻城人，湖北工程學(xué)院特色果蔬質(zhì)量安全控制湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室碩士研究生。

王立華(1963- )，男，湖北天門人，湖北工程學(xué)院特色果蔬質(zhì)量安全控制湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授，博士，本文通信作者。

Q949.747.5

A

2095-4824(2016)06-0029-04