杜廣芬，蔡志華，代 斌，何 林

(新疆兵團化工綠色過程重點實驗室，石河子大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，新疆石河子832000)

超聲波-微波協(xié)同提取沙棘總黃酮的研究

杜廣芬，蔡志華，代 斌，何 林*

(新疆兵團化工綠色過程重點實驗室，石河子大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，新疆石河子832000)

對超聲波-微波協(xié)同提取沙棘總黃酮進(jìn)行了研究。通過單因素實驗分別考察了乙醇濃度、提取時間、微波功率、料液比等因素對沙棘總黃酮提取率的影響。在此基礎(chǔ)上，通過正交實驗確定了沙棘總黃酮的最佳提取參數(shù)，并與文獻(xiàn)報道的溶劑回流法、微波法、超聲波法等進(jìn)行了對比研究。結(jié)果表明，在乙醇濃度為50%，提取時間180s、微波功率240W、料液比為1∶50g/mL時，沙棘總黃酮最高得率為1.72mg/g;超聲波-微波協(xié)同提取法優(yōu)于溶劑回流法、超聲輔助法以及微波法等提取方法。

超聲波-微波，沙棘總黃酮，提取

Abstract:Ultrasonic-microwave synergistic extraction of total flavonoids from Hippophae rhamnoides was investigated.The main factors that influence the extraction，including the concentration of etnanol，extration time，power of microwave and the ratio of liquid to solid were explored through single-factor and orthogonal experiments.The method was compared with refluxing extraction，microwave assisted extraction and ultrasonic assisted extraction.The experimentalresults indicated thatunderoptimalextraction conditions:ethanol concentration was 50%，extraction time was 180s，power of microwave was 240W and the ratio of solid to liquid was 1∶50，The highest output of total flavonoids was 1.72mg/g.While control experiment showed that ultrasonicmicrowave synergistically extraction was more efficient than other extraction methods.

Key words:ultrasonic-microwave;Hippophae rhamnoides total flavonoids;extraction

沙棘屬胡頹子科沙棘屬植物，又名醋柳、黃酸刺、酸刺柳、黑刺等，是一種落葉灌木或小喬木。其具有耐旱、抗風(fēng)沙等特性，可以在鹽堿化土地上生存，因此被廣泛用于水土保持方面，具有很高的生態(tài)價值。沙棘為藥食同源植物，其根、莖、葉、花、果，特別是沙棘果實含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)和生物活性物質(zhì)，可以廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥等多個領(lǐng)域［1-2］。黃酮類化合物是沙棘的主要活性成分，具有抗心肌缺血、抗氧化、降低血脂及預(yù)防心血管疾病等多種醫(yī)療保健作用［3-6］。沙棘黃酮的提取方法主要有微波輔助法、超聲波法、溶劑回流法等方法［7-10］，但這些方法都存在耗時長、提取效率不高等問題。超聲波-微波協(xié)同提取是將超聲波和微波兩種技術(shù)有機結(jié)合起來，比一般提取方法更加高效快捷［11-15］。本文采用超聲波-微波協(xié)同提取沙棘黃酮，并與溶劑回流法、超聲波法、微波法等進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)其提取效率明顯提高。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

沙棘果 采自新疆瑪納斯河畔;無水乙醇、丙酮、石油醚、無水三氯化鋁 分析純，天津光復(fù)精細(xì)化工研究所;蘆丁 分析純，中國藥品生物制品檢定所。

CW-2000型超聲-微波協(xié)同萃取儀 中國上海新拓分析儀器有限公司;722型紫外可見分光光度計 中國上海精密科學(xué)儀器有限公司;賽多利斯電子天平、賽多利斯萬分之一電子天平 德國賽多利斯集團;數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱 中國上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 沙棘果中總黃酮的測定

1.2.1.1 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)液的配制 用萬分之一電子天平準(zhǔn)確稱取干燥的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品5mg，加入50mL的容量瓶中，然后用95%的乙醇定容，配制成0.1mg/mL的蘆丁溶液備用。

1.2.1.2 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 準(zhǔn)確吸取蘆丁標(biāo)準(zhǔn)液0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5mL 置于 5mL 容量瓶中，分別加入1%的AlCl3溶液0.5mL。再按照順序分別加入95%的乙醇 4.5、4.0、3.5、3.0、2.5、2.0mL，并以加入蘆丁溶液為0mL組作為空白液，分別在430nm處測定相應(yīng)吸光值。

1.2.1.3 樣品溶液的制備及總黃酮含量的測定 準(zhǔn)確稱取干燥的沙棘果2.0g，經(jīng)粉碎、脫脂、干燥后，用超聲-微波協(xié)同提取法提取黃酮，將濾液過濾，轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶中，加入1mL 1%AlCl3乙醇溶液，并用95%的乙醇定容至刻度，放置10min，在430nm處測其吸光度，每個樣品測3次，取其平均值。黃酮提取率按下列公式計算。

沙棘黃酮提取率=(待測濃度×提取液體積)/原料干重=(100×X/2)

其中，X為待測溶液中黃酮的濃度(mg/mL)。

1.2.2 單因素實驗

1.2.2.1 乙醇濃度對黃酮提取率的影響 在料液比為1∶30g/mL，功率為150W，提取時間為150s的條件下，分別測定乙醇濃度分別為 10%、20%、30%、40%、50%、60%時，沙棘總黃酮的提取率。

1.2.2.2 提取時間對沙棘黃酮提取率的影響 在料液比為1∶30g/mL，功率為150W，乙醇濃度為50%的條件下，分別測量提取時間分別為90、120、150、180、210s時，沙棘總黃酮的提取率。

1.2.2.3 微波功率對黃酮提取率的影響 在提取時間為150s，料液比為1∶30g/mL，乙醇濃度為50%的情況下，分別考察在功率為 90、120、150、180、240W條件下沙棘黃酮的提取率。

1.2.2.4 料液比對沙棘黃酮提取率的影響 在提取時間為150s，微波功率為210W的情況下，分別測量在料液比 1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1∶60g/mL 的條件下，沙棘總黃酮的提取率。

1.2.3 正交實驗研究 綜合上述實驗結(jié)果，在單因素實驗的基礎(chǔ)上以乙醇濃度、提取時間、微波功率和料液比作為正交因子，選取L9(34)正交表進(jìn)行正交實驗，綜合分析各因素對沙棘黃酮提取率的影響，優(yōu)選出最佳提取工藝條件。L9(34)因子水平見表1。

表1 正交實驗因素水平表Table 1 Factors and levels in orthogonal array design

1.2.4 對比實驗研究 通過正交實驗得出最佳的提取工藝條件，然后與文獻(xiàn)報道的溶劑回流法、超聲輔助法和微波輔助法進(jìn)行平行實驗比較，對超聲-微波協(xié)同提取工藝的效果進(jìn)行考察。

2 結(jié)果與討論

2.1 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

以吸光度值A(chǔ)為縱坐標(biāo)，以蘆丁濃度C為橫坐標(biāo)，作標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖1所示，得回歸方程為:y=17.08x+0.0077(R2=0.9984)。

圖1 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 The standard curve of rutin

2.2 單因素實驗

2.2.1 乙醇濃度對黃酮提取率的影響 由圖2可知，隨著乙醇濃度的增大，提取率逐漸增加，當(dāng)乙醇的濃度為50%時，沙棘黃酮提取率達(dá)到最高值。當(dāng)乙醇濃度進(jìn)一步增大時，提取率反而會下降，這可能是由于高濃度的乙醇會使一些醇溶性的雜質(zhì)、色素及脂類物質(zhì)溶出，從而導(dǎo)致黃酮的提取率下降。

圖2 乙醇濃度對沙棘黃酮提取率的影響Fig.2 The effect of ethanol concentration on the extract yield of flavonoids from seabuckthon

2.2.2 提取時間對沙棘黃酮得率的影響 由圖3可知，提取初始，提取率隨著時間的延長而增加，提取時間為150s時，黃酮提取率達(dá)到最高值。進(jìn)一步延長時間，提取率稍有下降，這可能是因為時間過長會導(dǎo)致一些黃酮類物質(zhì)發(fā)生分解，致使總黃酮提取率略有降低。

2.2.3 微波功率對沙棘黃酮得率得影響 由圖4可知，黃酮的提取率隨著微波功率的增加，表現(xiàn)為先增加后減小，在功率為210W時出現(xiàn)最大值，進(jìn)一步增加微波功率，黃酮提取率下降明顯。在初始階段，隨微波功率增加，微波加熱速率增大，溶解速度加快，提取率上升;進(jìn)一步增加功率，可能會破壞一些黃酮物質(zhì)，導(dǎo)致提取率有所降低。

2.2.4 料液比對沙棘黃酮得率得影響 由圖5可知，當(dāng)料液比為1∶50g/mL時黃酮的提取率較高，進(jìn)一步增大料液比，可能會使一些其他雜質(zhì)成分析出，造成黃酮提取率下降。

圖4 微波功率對沙棘黃酮提取率的影響Fig.4 The effect of microwave power on the extract yield of flavonoids from seabuckthon

圖5 料液比對沙棘黃酮提取率的影響Fig.5 The effect of ratio of liquid to solid on the extract yield of flavonoids from seabuckthon

2.3 正交實驗

根據(jù)表2數(shù)據(jù)及極差R分析結(jié)果可知，各因素影響順序為A＞D＞B＞C，即乙醇濃度＞提取時間＞微波功率＞料液比，沙棘黃酮萃取的最佳條件為A2B3C3D2，即乙醇濃度50%、提取時間180s、微波功率240W、料液比為1∶50g/mL。按優(yōu)化的最佳工藝條件進(jìn)行驗證性實驗，重復(fù)提取三次，平均提取率為1.72mg/g。

2.4 不同提取方法的對比實驗

取等量沙棘，參考文獻(xiàn)報道，分別用如下方法進(jìn)行沙棘黃酮的萃取實驗:

a.乙醇回流提取法［2］:乙醇濃度為 60%、料液比為1∶15(g/mL)的條件下，恒溫水浴加熱回流2h，提取兩次，得沙棘黃酮溶液，測定吸光值，代入回歸方程，計算得黃酮的提取率為1.64mg/g。

b.微波提?。?］:乙醇濃度為 75%、微波功率為400w、料液比為1∶25(g/mL)的條件下萃取10min，得沙棘黃酮溶液，測定吸光值，計算得黃酮的提取率為1.45mg/g。

表2 正交實驗表及結(jié)果Table 2 The orthogonal experiment table and results

表3 正交實驗結(jié)果-方差分析表Table 3 Orthogonal test result and Anova table

c.超聲波提?。?］:乙醇濃度為 60% 、料液比為1∶7(g/mL)、溫度為 70～80℃的條件下超聲波萃取60min，得沙棘黃酮溶液，測定吸光值，計算得黃酮的提取率為1.15mg/g。

將平行實驗結(jié)果與超聲-微波協(xié)同提取的結(jié)果對比，作圖6。由圖6可知，超聲-微波協(xié)同提取法比其它文獻(xiàn)報道的方法用時更短，提取率更高。

圖6 不同提取方法的對比實驗Fig.6 The comparative experiment of different extraction methods

3 結(jié)論

目前對沙棘黃酮的提取主要有溶劑回流法、超聲輔助及微波輔助法，本研究首次將超聲-微波協(xié)同提取技術(shù)應(yīng)用于沙棘總黃酮的提取，提取時間大為縮短，而提取效率明顯提高。實驗結(jié)果表明，超聲-微波協(xié)同萃取法的最佳提取條件為:乙醇濃度50%、提取時間180s、微波功率 240W、液比為 1∶50(g/mL)，在最佳工藝條件下，利用超聲-微波協(xié)同提取法對沙棘黃酮進(jìn)行提取，最高提取率可達(dá)1.72mg/g，明顯優(yōu)于其他的提取方法。

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Ultrasonic-microwave assisted extraction of total flavonoids from Hippophae rhamnoides

DU Guang-fen，CAI Zhi-hua，DAI Bin，HE Lin*
(Key Laboratory for Green Processing of Chemical Engineering of Xinjiang Bingtuan and School of Chemistry and Chemical Engineering，Shihezi University，Shihezi 832003，China)

TS255.1

B

1002-0306(2012)08-0330-04

2011-06-20 *通訊聯(lián)系人

杜廣芬(1979-)，女，碩士研究生，講師，主要從事應(yīng)用化學(xué)方面的研究。

石河子大學(xué)263青年骨干教師資助計劃項目;國家重大科技專項資助項目(2009ZX09103-015)。