楊日福，耿琳琳，范曉丹

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超聲協(xié)同靜電場(chǎng)提取黃花菜中總黃酮的研究

楊日福1，耿琳琳1，范曉丹2

(1. 華南理工大學(xué)物理與光電學(xué)院，廣東廣州510640；2. 華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣東廣州510640)

在自發(fā)研究的提取裝置的基礎(chǔ)上，通過單因素試驗(yàn)，比較超聲協(xié)同靜電場(chǎng)輔助提取和單獨(dú)使用超聲輔助提取黃花菜黃酮的提取效率；采用正交試驗(yàn)，探索超聲協(xié)同靜電場(chǎng)輔助提取黃花菜總黃酮的最優(yōu)工藝。結(jié)果表明：超聲協(xié)同靜電場(chǎng)提取比超聲輔助提取可以獲得更高的黃花菜黃酮提取得率；超聲協(xié)同靜電場(chǎng)的最佳提取因素組合是靜電場(chǎng)為7 kV，超聲電功率為600 W，乙醇體積濃度為50%，提取時(shí)間為40 min，固液比1:25以及提取溫度55℃由單因素試驗(yàn)確定。在最佳因素的條件下，黃花菜黃酮的提取得率最高可達(dá)1.48%。通過探討超聲和靜電場(chǎng)的作用機(jī)理，從理論上解釋為超聲具有破壁作用，靜電場(chǎng)具有破膜作用。兩者結(jié)合共同作用時(shí)，靜電場(chǎng)可視為超聲場(chǎng)的一個(gè)隨機(jī)干擾，加強(qiáng)了超聲空化效應(yīng)，強(qiáng)化了破壞植物細(xì)胞組織，獲得了更高的黃酮提取得率。

超聲；靜電場(chǎng)；協(xié)同；黃花菜；黃酮

0 引言

黃花菜(Hemerocallis citrina baroni)又名金針菜。在中國(guó)，黃花菜已有上千年的食用歷史，不僅味美而且還具有提高睡眠質(zhì)量，緩解憂郁、安神醒腦、增智寬胸等藥用功效[1]。根據(jù)植物化學(xué)和藥理學(xué)的研究，黃花菜含有黃酮類、多酚類以及香精油等化學(xué)成分[2]。黃酮類化合物作為黃花菜的主要有效成分，具有延緩衰老、抗氧化以及清除自由基等多種保健功能，并且由于其毒副作用小、功能多等特點(diǎn)，其相關(guān)研究也日益受到重視[3-4]。超聲波在媒質(zhì)中傳播時(shí)，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械、熱和空化等系列效應(yīng)，具有破壞植物細(xì)胞壁組織、增加細(xì)胞穿透性的功能，促使目標(biāo)物質(zhì)可以快速充分流出細(xì)胞外，在天然植物提取過程中發(fā)揮了重大作用[5]。與傳統(tǒng)方法相比，超聲提取(Ultrasound Extraction，UE)具有提取得率高、提取時(shí)間短、提取全過程無需高溫、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，因此超聲提取被廣泛應(yīng)用于提取天然植物有效成分。但國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的超聲提取裝置中，功率強(qiáng)度受超聲探頭的數(shù)量所制約，無法破壞提取物料細(xì)胞膜，難以達(dá)到理想的提取效果。電場(chǎng)提取是一項(xiàng)近年來發(fā)展起來的新型高效分離技術(shù)，電場(chǎng)能使植物細(xì)胞膜產(chǎn)生電穿孔現(xiàn)象，提高了細(xì)胞膜傳質(zhì)效率[6]。因此，超聲與電場(chǎng)協(xié)同提取能加速目標(biāo)物質(zhì)從細(xì)胞進(jìn)入溶劑的過程，縮短提取時(shí)間，提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少能源消耗，獲得更高提取效率。史永剛[7]等人在脈沖電場(chǎng)降解苯酚的過程中加入超聲，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：超聲與脈沖電場(chǎng)協(xié)同降解速率比單獨(dú)使用脈沖電場(chǎng)或單獨(dú)使用超聲有明顯提高，并且降解更徹底。謝閣[8]等人在提取啤酒酵母中核酸和蛋白質(zhì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)啤酒酵母先經(jīng)過脈沖電場(chǎng)處理，再使用超聲提取，核酸與蛋白質(zhì)提取率分別是單獨(dú)使用脈沖電場(chǎng)和超聲的1.5倍和2倍。

但目前關(guān)于超聲協(xié)同靜電場(chǎng)(Ultrasound combined with Electrostatic Field Extraction，UEFE)提取的研究不多，本研究組前期研制了超聲協(xié)同電場(chǎng)提取植物有效成分的裝置(正交耦合)，并利用該裝置進(jìn)行了靜電場(chǎng)協(xié)同超聲提取甘草中甘草酸的研究，結(jié)果表明超聲與靜電場(chǎng)存在協(xié)同作用[9]。Sobotka[10]等進(jìn)行直流電場(chǎng)對(duì)超聲信號(hào)的振幅影響研究表明：超聲-靜電場(chǎng)正交耦合不如平行耦合效果顯著。因此本文進(jìn)一步研制出超聲-靜電場(chǎng)正交與平行同時(shí)耦合提取裝置，并應(yīng)用于黃花菜中總黃酮的提取，探討協(xié)同效果和最佳提取工藝條件，為超聲協(xié)同靜電場(chǎng)提取技術(shù)應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 原 料

黃花菜由廣東銀新現(xiàn)代農(nóng)業(yè)股份有限公司提供(自產(chǎn)自銷)；蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品購于南京廣潤(rùn)生物制品有限公司，純度大于99.9%；亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉、無水乙醇均為分析純。

1.2 主要儀器設(shè)備

SB-5DTD六邊型超聲波提取機(jī)是自行設(shè)計(jì)經(jīng)寧波新芝生物科技股份有限公司加工而成，提取槽是六邊形柱體，其中六邊形的邊長(zhǎng)為9.5 cm，提取槽高度為25 cm。每個(gè)側(cè)面安裝3個(gè)超聲換能器，側(cè)面換能器發(fā)出超聲場(chǎng)跟電場(chǎng)平行協(xié)同，底部由于面積有限，最大限度安裝了4個(gè)超聲換能器，底部換能器發(fā)出超聲場(chǎng)跟電場(chǎng)正交協(xié)同，超聲換能器頻率均為40 kHz，總超聲電功率400~1000 W連續(xù)可調(diào)。SC-15數(shù)控超級(jí)恒溫槽(寧波新芝生物科技股份有限公司)，恒溫水槽與超聲提取機(jī)相連，一是保證提取過程環(huán)境溫度恒定不變；二是方便進(jìn)行提取溫度單因素試驗(yàn)，確定試驗(yàn)的最佳提取環(huán)境溫度。DE-100高壓電源(大連鼎通科技發(fā)展有限公司)，輸出直流電壓0~50 kV連續(xù)可調(diào)，自行搭建超聲協(xié)同靜電場(chǎng)提取裝置如圖1所示，提取槽中放入玻璃大試管，提取物料和溶劑放入試管中，試管蓋中央插入電極，中央電極由一根銅棒和絕緣材料保護(hù)套組成，與高壓電源的輸出正電壓相連，高壓電源的地端通過導(dǎo)線與超聲提取機(jī)的外殼相連。

1-六邊型超聲波提取機(jī)；2-換能器；3-不銹鋼金屬外殼； 4-提取物料和溶液；5-靜電場(chǎng)發(fā)生器；6-正電極；7-絕緣蓋； 8-玻璃容器；9-恒溫水入口；10-恒溫水；11-恒溫水出口； 12-六邊型超聲波提取機(jī)俯視圖

其余設(shè)備如下：101-0AB型電熱鼓風(fēng)干燥箱(天津市泰斯特儀器有限公司)；101AS-1型不銹鋼數(shù)顯電熱鼓風(fēng)干燥箱(上海浦東榮豐科學(xué)儀器有限公司)；高速中藥粉粹機(jī)(武義縣屹立工具有限公司)；標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)篩(浙江上虞市華豐五金儀器有限公司)；JJ500型精密電子天平(常熟雙杰測(cè)試儀器廠)；TDL-50B臺(tái)式離心機(jī)(上海安亭科學(xué)儀器廠)；UV-5200型紫外/可見分光光度計(jì)(上海元析儀器有限公司)；Freshmen單道可調(diào)式移液管(芬蘭Finnnpipette)。

1.3 方 法

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

準(zhǔn)確稱取干燥至恒重的蘆丁20 mg置于50 mL的容量瓶中，用75%的乙醇溶解并定容，搖勻，得到0.4 mg/mL對(duì)照品溶液。精密吸取0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mL對(duì)照品溶液，分別置于25 mL容量瓶中，加5%亞硝酸鈉溶液1.0 mL，搖勻后放置6 min；加10%硝酸鋁1.0 mL，搖勻放置6 min；加4%氫氧化鈉溶液10.0 mL，加75%乙醇定容，搖勻放置15 min，以相應(yīng)試劑作空白對(duì)照，在波長(zhǎng)510 nm處測(cè)吸光度。以濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，線性擬合得到標(biāo)準(zhǔn)曲線，曲線方程和相關(guān)系數(shù)如下：

其中，表示吸光度，單位為abs，表示濃度，單位為mg/mL。

1.3.2 黃花菜中總黃酮含量的測(cè)定

黃花菜干燥至恒重，粉碎，過60目篩。按照一定的液料比，取2 g物料與一定體積分?jǐn)?shù)的乙醇混合置于大試管中。在設(shè)定的溫度、超聲電功率以及靜電場(chǎng)電壓下，提取一定的時(shí)間。提取結(jié)束后，將提取液在4 000 r/min轉(zhuǎn)速下進(jìn)行離心10 min。取上清液并測(cè)量體積。進(jìn)一步取上清液1 mL，按照1.3.1步驟，測(cè)定吸光度。通過標(biāo)準(zhǔn)曲線，得出1 mL提取液的黃花菜中總黃酮總質(zhì)量，根據(jù)以下公式可以計(jì)算出總黃酮提取得率為

其中，是1 mL黃花菜提取液的總黃酮質(zhì)量；是黃花菜提取液總體積；是黃花菜原料的重量2 g。

1.3.3 單因素對(duì)比試驗(yàn)

1.3.3.1 靜電場(chǎng)電壓?jiǎn)我蛩卦囼?yàn)

取2 g黃花菜粉，按照液料比為1:20加入體積分?jǐn)?shù)為70%的乙醇溶液40 mL。超聲電功率為600 W，靜電場(chǎng)電壓分別為3、7、10、13、16 kV，提取溫度為55℃，提取時(shí)間為30 min，分別考察靜電場(chǎng)電壓對(duì)黃花菜中總黃酮提取得率的影響。

1.3.3.2 乙醇體積分?jǐn)?shù)單因素試驗(yàn)

UE：取2 g黃花菜粉，液料比為1:20加入乙醇溶液40 mL，提取溫度為55℃，超聲電功率為600 W，提取時(shí)間為30 min，分別考察乙醇溶液體積分?jǐn)?shù)為30%、40%、50%、60%、70%對(duì)黃花菜中總黃酮提取得率的影響。

UEFE：靜電場(chǎng)電壓為7 kV，其他條件同UE。

1.3.3.3 料液比單因素試驗(yàn)

UE：取2g黃花菜粉，分別按照料液比為1:10、1:15、1:20、1:25、1:30加入體積分?jǐn)?shù)為60%的乙醇溶液20、30、40、50、60 mL。超聲電功率為600 W，靜電場(chǎng)電壓為7 kV，提取溫度為55℃，提取時(shí)間為30 min，分別考察料液比對(duì)黃花菜中總黃酮提取得率的影響。

UEFE：靜電壓電場(chǎng)為7kV，其他條件同UE。

1.3.3.4 提取時(shí)間單因素試驗(yàn)

UE：取2g黃花菜粉，按照料液比為1:25加入體積分?jǐn)?shù)為60%的乙醇溶液50 mL。超聲電功率為600 W，靜電壓為7 kV，提取溫度為55℃，分別提取10、20、30、40、50 min，考察提取時(shí)間對(duì)黃花菜中總黃酮的提取得率的影響。

UEFE：靜電場(chǎng)電壓為7 kV，其他條件同UE。

1.3.3.5 超聲電功率單因素試驗(yàn)

UE：取2 g黃花菜粉，按照1:25的料液比加入體積分?jǐn)?shù)為60%的乙醇溶液50 mL。分別采用超聲電功率400、500、600、700、800 W，靜電壓7 kV，提取溫度為55℃，提取時(shí)間為30 min，考察超聲電功率對(duì)黃花菜中總黃酮的提取得率的影響。

UEFE：靜電場(chǎng)電壓為7 kV，其他條件同UE。

1.3.3.6 提取溫度單因素試驗(yàn)

UE：2 g黃花菜粉，分別按照1:25的料液比加入體積分?jǐn)?shù)為60%的乙醇溶液50 mL。采用的超聲電功率為700 W，靜電壓為7 kV，提取溫度分別為45℃、55℃、65℃、75℃、85℃，提取時(shí)間為30 min，考察提取溫度對(duì)黃花菜中總黃酮提取得率的影響。

UEFE：靜電場(chǎng)電壓為7 kV，其他條件同UE。

1.3.4 UEFE工藝優(yōu)化

根據(jù)單因素試驗(yàn)，確定料液比為1:25，提取溫度55℃為最優(yōu)化條件，其余靜電場(chǎng)電壓、超聲電功率、溶液中乙醇體積分?jǐn)?shù)和提取時(shí)間等因素，進(jìn)行4因素3水平正交試驗(yàn)，設(shè)計(jì)表見表1。

表1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表(4因素3水平)

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 靜電場(chǎng)電壓對(duì)黃花菜中總黃酮提取得率的影響

靜電場(chǎng)電壓對(duì)黃花菜中總黃酮提取得率的影響如圖2所示，從圖2可以看出：在靜電場(chǎng)作用下，總黃酮提取得率隨靜電場(chǎng)電壓先上升后下降，7 kV時(shí)達(dá)到最大值1.45%，主要原因是靜電場(chǎng)電壓對(duì)植物細(xì)胞組織細(xì)胞膜有一定的破壞作用。隨著靜電場(chǎng)的增強(qiáng)，細(xì)胞膜組織破壞程度加深，目標(biāo)物質(zhì)流出增加，從而總黃酮提取得率提高。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度過大時(shí)，目標(biāo)分子結(jié)構(gòu)會(huì)被破壞，黃酮提取得率降低。

圖2 靜電場(chǎng)電壓對(duì)黃花菜中總黃酮提取得率的影響

Fig 2 Effect of electrostatic field on extraction yield of H.flavonoids

2.2 體積分?jǐn)?shù)對(duì)黃花菜中總黃酮提取得率的影響

乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)黃花菜中總黃酮提取得率的影響如圖3所示，從圖3可以看出：UEFE與UE兩種提取方法下的黃酮提取得率有相同的變化趨勢(shì)，即先迅速升高之后略有降低，原因是黃花菜中含有的黃酮類化合物難溶于水易溶于甲醇、乙醇等有機(jī)溶劑，所以當(dāng)乙醇分?jǐn)?shù)體積增加時(shí)，增加了黃酮類化合物的溶解性，從而提高了黃花菜總黃酮的提取得率，在乙醇體積分?jǐn)?shù)增加到一定程度時(shí)，一方面是更高的乙醇濃度會(huì)使離子強(qiáng)度降低，影響細(xì)胞膜氣孔的形成，導(dǎo)致細(xì)胞膜滲透過程減慢，從而影響了黃花菜中總黃酮的提取得率降低。另一方面是由于乙醇體積分?jǐn)?shù)過高，導(dǎo)致在提取的過程揮發(fā)嚴(yán)重，同時(shí)一些醇溶性雜質(zhì)、色素、脂溶性強(qiáng)的成分溶出量增加，與黃酮類化合物競(jìng)爭(zhēng)并與乙醇結(jié)合，因而導(dǎo)致提取得率略有下降。因此最佳的乙醇體積分?jǐn)?shù)為60%。同時(shí)從圖中也可以看出黃酮提取得率UEFE法始終比UE法高，說明靜電場(chǎng)對(duì)黃花菜中總黃酮的提取有促進(jìn)作用。

2.3 液料比對(duì)黃花菜中總黃酮提取得率的影響

料液比對(duì)黃花菜中總黃酮提取得率的影響如圖4所示，從圖4可以看出：液料比為10 mL/g時(shí)，UEFE法與UE法的黃花菜中總黃酮的提取得率基本相同，隨著液料比的增加，UEFE與UE法的黃花菜中總黃酮的提取得率迅速拉開差距，最終兩種方法的提取得率差距趨于穩(wěn)定，即UEFE相對(duì)于UE方法，黃花菜中總黃酮的提取得率更高，再次證明靜電場(chǎng)對(duì)黃花菜中總黃酮的提取得率有促進(jìn)作用。總的來說，UEFE與UE法的變化趨勢(shì)一致，黃酮提取得率先隨著液料比的增加而增加，之后隨著液料比的繼續(xù)增加會(huì)有降低。這主要是因?yàn)橐毫媳仍龃髸r(shí)，細(xì)胞內(nèi)與細(xì)胞外目標(biāo)物質(zhì)濃度差別較大，也就是說增加了物質(zhì)推動(dòng)力，從而使得黃花菜中總黃酮提取得率增加，但是當(dāng)料液比達(dá)到25 mL/g之后，因?yàn)槿軇┝窟^大，會(huì)使得超聲和靜電場(chǎng)難于作用于物料，使得目標(biāo)物質(zhì)流出速度減慢，因而提取得率有所下降。

圖3 乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)黃花菜中總黃酮提取得率的影響

圖4 液料比對(duì)黃花菜中總黃酮提取得率的影響

2.4 提取時(shí)間對(duì)黃花菜中黃酮提取得率的影響

提取時(shí)間對(duì)黃花菜中總黃酮提取得率的影響如圖5所示，從圖5可以看出：對(duì)于UEFE和UE方法來說，在30 min時(shí)提取得率均達(dá)到了最大?？偟内厔?shì)都是先隨著提取時(shí)間的增加而增加，隨后隨著提取時(shí)間的增加會(huì)持續(xù)下降。這主要是因?yàn)闀r(shí)間過短，目標(biāo)物質(zhì)黃酮類化合物沒有完全析出，所以隨著提取時(shí)間的增加，使得黃酮類化合物的析出逐漸增加直至達(dá)到一種平衡狀態(tài)。當(dāng)提取時(shí)間再繼續(xù)增加時(shí)，由于超聲與靜電場(chǎng)的長(zhǎng)時(shí)間作用導(dǎo)致提取出的有效成分的結(jié)構(gòu)遭到破壞，因此黃酮的提取得率有所下降。

圖5 提取時(shí)間對(duì)黃花菜中總黃酮提取得率的影響

2.5 超聲電功率對(duì)黃花菜中總黃酮提取得率的影響

超聲電功率對(duì)黃花菜中黃酮提取得率的影響如圖6所示，從圖6可以看出：UEFE和UE具有相同的趨勢(shì)，即在一定的范圍內(nèi)黃花菜中總黃酮提取得率隨著超聲電功率的增加而提高，在超聲電功率達(dá)到700 W時(shí)，黃花菜中總黃酮提取得率達(dá)到最大。之后隨著超聲功率的繼續(xù)增加，黃花菜中總黃酮的提取得率有所下降。原因是對(duì)于一定頻率和一定發(fā)射面的超聲來說，聲強(qiáng)隨著功率的增大而增大。而聲強(qiáng)增大，聲壓幅值以及液體中的壓力也增大，空化泡崩潰所需的時(shí)間將變短，也就是說單位時(shí)間內(nèi)超聲產(chǎn)生的空化效應(yīng)越大，從而有利于黃花菜中總黃酮提取得率的提高。在超聲電功率達(dá)到700 W之后，黃酮的提取得率有所下降，這是因?yàn)槁晱?qiáng)的增大，聲壓幅值增加(聲壓與聲強(qiáng)的幅值的平方成正比)，空化泡在聲波膨脹相內(nèi)可能增加到很大，以至于它在聲波的壓縮相內(nèi)還來不及發(fā)生崩潰；此外，太高的聲強(qiáng)產(chǎn)生的的大量空化泡通過反射而減少了能量的傳遞，并且與聲強(qiáng)的增加呈非線性關(guān)系，因而不利于提取。所以選擇700 W是最佳的提取條件。

圖6 超聲電功率對(duì)黃花菜中總黃酮提取得率的影響

2.6 提取溫度對(duì)黃花菜中總黃酮提取的影響

提取溫度對(duì)黃花菜中總黃酮提取得率的影響如圖7所示，從圖7可以看出：UEFE和UE兩種方法下的黃花菜黃酮提取得率在溫度因素的變化下，都有相同的變化趨勢(shì)，在55℃時(shí)得到了最大的黃酮提取得率，即都是先隨著溫度的上升而上升，之后隨著溫度的下降而下降?？赡苁怯捎跍囟壬呤沟萌芤褐蟹肿舆\(yùn)動(dòng)更加激烈，一方面可能使得黃酮的溶解力增強(qiáng)，另一方面會(huì)使得目標(biāo)物質(zhì)黃酮從細(xì)胞內(nèi)向細(xì)胞外轉(zhuǎn)移的速度加快，從而使得黃酮提取得率提高。但是溫度過高，會(huì)使得乙醇揮發(fā)嚴(yán)重，黃酮分子結(jié)構(gòu)也可能遭到破壞，因此黃酮的提取率下降。綜合考慮，溫度在55℃是最佳的提取條件。

圖7 提取溫度對(duì)黃花菜中總黃酮提取得率影響

2.7 正交試驗(yàn)討論

從表2所示正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，各個(gè)因素對(duì)黃花菜黃酮提取得率的影響力不同，根據(jù)極差分析，其影響主次順序?yàn)椋撼曤姽β?乙醇體積分?jǐn)?shù)>靜電場(chǎng)>提取時(shí)間。由表2中的數(shù)據(jù)可以看出，最大的黃花菜中總黃酮提取得率是1.48%，其對(duì)應(yīng)的組合為A1B2C1D3。即優(yōu)化后的試驗(yàn)條件為：靜電場(chǎng)為7 kV，超聲電功率為600 W，乙醇體積分?jǐn)?shù)為50%，提取時(shí)間為40 min。

2.8 機(jī)理討論

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果表

3 結(jié)論

在自主研究的提取裝置的基礎(chǔ)上，單因素試驗(yàn)確定了超聲協(xié)同靜電場(chǎng)提取黃花菜中總黃酮的最佳提取溫度為55℃和最佳料液比為1:25，進(jìn)一步的正交試驗(yàn)得出其他最佳工藝條件，即靜電場(chǎng)為10 kV，超聲電功率為600 W，乙醇體積分?jǐn)?shù)為70%，提取時(shí)間為20 min。在最佳條件組合下，黃花菜中總黃酮的提取得率達(dá)到了1.47%。通過UE和UEFE兩種提取方法單因素試驗(yàn)對(duì)比可以看出，在相同的條件下，UEFE方法下的黃花菜中總黃酮提取得率始終要比UE方法高，說明加入靜電場(chǎng)對(duì)黃花菜中總黃酮的提取得率有促進(jìn)作用。從理論上可以知道，對(duì)于超聲提取，空化效應(yīng)占主導(dǎo)地位。對(duì)于超聲而言，靜電場(chǎng)相當(dāng)于給超聲提取增加了微干擾，微干擾的加入會(huì)加強(qiáng)超聲空化效應(yīng)，從而強(qiáng)化了對(duì)細(xì)胞組織的破壞，提高了黃花菜總黃酮的提取得率。

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Research on ultrasound combining electrostatic field extraction of favonoids from hemerocallis citrine baroni

YANG Ri-fu1, GENG Lin-lin1, FAN Xiao-dan2

(1. School of Physics and Optoelectronics, South China University of Technology, Guangzhou 510640, Guangdong, China; 2. College of Light Industry and Food Sciences, SouthChinaUniversity of Technology, Guangzhou 510640, Guangdong, China)

The ultrasound combining electrostatic field extraction offlavonoids from hemerocallis citrine baroni (H.flavonoids) is investigated by orthogonal experiments. Results show that the combining extraction is very effective compared to only ultrasound extraction, allowing higher extraction yields under the same single-factor conditions. The optimum conditions for the ultrasound combining electrostatic fieldextraction are as follows: electrostatic fieldof 10kV, ultrasonic power of 600W, ethanol concentration of 50%, extraction time of 40 min. The liquid/solid ratio of 25/1(ml/g) and extraction temperature of 55℃are determined by single factor experiments. Under the optimum conditions, the extraction yield of H.flavonoids is 1.48%. The mechanisms of ultrasound extraction and electrostatic fieldextraction are respectively destroying cell wall and breaking cell membrane. Moreover, electrostatic field can be regarded as a random disturbance for ultrasonic field, which strengthens the ultrasonic cavitation effect, strengthens the destruction of plant cells and gains higher flavonoids extraction rate.

ultrasound; electrostatics fields; synergy; hemerocallis citrine baroni; flavonoids

TQ028.9+6

A

1000-3630(2017)-01-0032-06

10.16300/j.cnki.1000-3630.2017.01.007

2016-03-28;

2016-06-29

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(11464002); 廣東省省部產(chǎn)學(xué)研結(jié)合項(xiàng)目(2013B090600034); 中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金(x2qsD2154180); 國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目(21406074); 廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目(2013B020311006和2014A020208017)

楊日福(1969－), 男, 廣東吳川人, 博士, 教授, 研究方向?yàn)槌暬ぱ芯俊?/p>

范曉丹, E-mail: fanxd@scut.edu.cn