張吉祥，歐來良

(1.廊坊師范學院化學與材料科學學院，河北 廊坊 065000；2.南開大學 生物活性材料教育部重點實驗室，天津 300071)

棗核總黃酮的微波輔助提取工藝優(yōu)化

張吉祥1，歐來良2

(1.廊坊師范學院化學與材料科學學院，河北 廊坊 065000；2.南開大學 生物活性材料教育部重點實驗室，天津 300071)

目的：采用正交試驗法，優(yōu)選棗核中總黃酮的微波輔助提取工藝。方法：以蘆丁為對照品，采用分光光度法進行測定，以棗核黃酮提取率作為考查指標，對影響黃酮提取工藝的因素進行研究。通過單因素試驗研究微波功率、提取時間、提取溫度、料液比和提取溶劑乙醇體積分數(shù)對提取效果的影響。然后，利用正交試驗法優(yōu)化最佳提取工藝條件。結(jié)果：對棗核黃酮提取的影響程度大小順序為料液比＞提取溫度＞提取時間＞乙醇體積分數(shù)＞微波功率，正交試驗結(jié)果表明最佳提取工藝參數(shù)為料液比1:60(g/mL)、提取溫度60℃、乙醇體積分數(shù)50%、提取時間20min、微波功率500W。在最佳工藝條件下，棗核黃酮粗品的提取產(chǎn)率為10.14%，粗品中黃酮含量為7.00%。結(jié)論：采用正交試驗-微波提取工藝，能顯著提高棗核黃酮的提取效率，具有較好的提取效果。

正交試驗法；微波；提??；棗核；總黃酮

紅棗，又名中華大棗、小棗，是鼠李科棗屬植物棗(Zizyphus jujuba Mill)的果實[1]。紅棗果肉營養(yǎng)豐富且含大量生物活性成分，如大棗皂甙Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(ziziphus saponin Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)、酸棗仁皂甙B(jujuboside B)、光千金藤堿(stepharine)、葡萄糖、果糖、蔗糖、環(huán)磷腺苷(cAMP)、環(huán)磷烏苷(cGMP)等，具有獨特的營養(yǎng)和藥用價值[2-5]。目前，除對棗肉中有效成分進行研究外，以往作為廢料丟棄的棗核中有效成分的研究也成為人們關(guān)注的課題[6-9]。研究表明，紅棗棗核含黃酮類有效成分，具有預(yù)防心腦血管疾病、防癌抗癌之功效[9-10]。目前，天然產(chǎn)物中有效成分的傳統(tǒng)提取方法有醇滲漉法、浸漬法、索氏抽提法和加熱回流法。但這些提取方法存在提取時間長、溶劑用量大、提取率低等問題。近年來，現(xiàn)代提取技術(shù)微波輔助提取法在環(huán)境、生化、食品及天然產(chǎn)物等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。微波提取具有設(shè)備簡單、操作時間短、熱效率高等優(yōu)點，已廣泛用于天然產(chǎn)物中揮發(fā)油、苷類多糖、生物堿等成分的提取[11-14]。經(jīng)查閱，采用微波輔助法對紅棗棗核中黃酮類有效成分進行提取的報道甚少[15]。本實驗以紅棗核為試驗材料，采用正交試驗法，利用微波輔助提取法對紅棗核中的總黃酮進行提取研究，旨在獲得最佳提取工藝，為紅棗核的綜合利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蘆丁標準品 中國食品藥品檢定研究院；紅棗棗核樣品 河北滄州金絲小棗棗核 河北獻縣海英棗業(yè)有限公司；乙醇(分析純)、氫氧化鈉(分析純) 天津市北方天醫(yī)化學試劑廠；三氯化鋁(分析純) 天津市虹迪化工有限公司；亞硝酸鈉(分析純) 天津市化學試劑一廠。

1.2 儀器與設(shè)備

XH100B電子微波催化合成/萃取儀 北京祥鵠科技發(fā)展有限公司；UV-2550型紫外-可見分光光度計 日本島津公司；FA1604N電子天平 上海精密科學儀器有限公司；SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵 鄭州長城科工貿(mào)有限公司；RE-52A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 上海亞榮生化儀器廠；中草藥粉碎機 天津市泰斯特儀器有限公司；ZK-82B型真空干燥箱 上海實驗儀器總廠；溶劑過濾器 天津津騰實驗設(shè)備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 標準曲線的繪制

以蘆丁為對照品，配制系列標準溶液，在波長507nm處測定吸光度，以吸光度對質(zhì)量濃度做標準曲線[16]。蘆丁對照品溶液在一定質(zhì)量濃度范圍內(nèi)與吸光度呈良好線性關(guān)系，線性回歸方程為A＝0.01925+13.82c，線性相關(guān)系數(shù)為r＝0.9999，標準曲線的線性范圍為0.0032～0.048mg/mL。

1.3.2 提取工藝與提取效果衡量指標

棗核 → 洗凈烘干 → 粉碎過200目篩 → 加入提取劑 →微波提取 → 0.45μm微孔濾膜過濾得澄清透明液體 → 減壓濃縮回收提取劑 → 真空干燥 → 得棗核黃酮提取物粗品 → 計算粗品提取產(chǎn)率 → 測定粗品中黃酮含量。

取一定體積經(jīng)微孔濾膜過濾后的溶液，按1.3.1節(jié)步驟測定波長507nm處吸光度，計算溶液質(zhì)量濃度，轉(zhuǎn)化為以棗核原料為基準的黃酮提取率，作為提取效果的衡量指標。

1.3.3 單因素試驗

1.3.3.1 料液比的選擇

準確稱取6份粉碎的棗核樣品各1.0000g置于250mL圓底燒瓶中，分別加入體積分數(shù)為50%的乙醇溶液20. 00、30.00、40.00、50.00、60.00、70.00mL作為溶劑，設(shè)定微波功率400W，微波輻射溫度40℃，提取時間20min，進行微波提取。浸提液經(jīng)減壓抽濾，取一定體積溶液按1.3.1節(jié)操作步驟測定，計算黃酮提取率作為提取指標。

1.3.3.2 乙醇體積分數(shù)的選擇

準確稱取6份粉碎的棗核樣品各1.0000g置于250mL圓底燒瓶中，分別加入40.00mL乙醇溶液作為溶劑，控制乙醇體積分數(shù)為20%、30%、40%、50%、60%、70%，設(shè)定微波功率400W，微波輻射溫度40℃，提取時間20min，進行微波提取。浸提液經(jīng)減壓抽濾，取一定體積溶液并按1.3.1節(jié)操作步驟測定，計算黃酮提取率作為提取指標。

1.3.3.3 提取時間的選擇

準確稱取6份粉碎的棗核樣品各1.0000g置于250mL圓底燒瓶中，加入40.00mL 50%的乙醇溶液作為溶劑，設(shè)定微波功率400W，微波輻射溫度40℃，分別控制提取時間10、15、20、25、30、35min進行微波提取。浸提液經(jīng)減壓抽濾，取一定體積溶液并按1.3.1節(jié)操作步驟測定，計算黃酮提取率作為提取指標。

1.3.3.4 微波功率的選擇

準確稱取6份粉碎的棗核樣品各1.0000g置于250mL圓底燒瓶中，加入40.00mL 50%的乙醇溶液作為溶劑，設(shè)定微波功率分別為200、300、400、500、600、700W，微波輻射溫度40℃，微波提取20min，浸提液經(jīng)減壓抽濾，取一定體積溶液并按1.3.1節(jié)操作步驟測定，計算黃酮提取率作為提取指標。

1.3.3.5 提取溫度的選擇

準確稱取6份粉碎的棗核樣品各1.0000g置于250mL圓底燒瓶中，加入40.00mL 50%的乙醇溶液作為溶劑，設(shè)定微波輻射溫度分別為30、40、50、60、70、80℃，微波輻射溫度400W，微波提取20min，浸提液經(jīng)減壓抽濾，取一定體積溶液并按1.3.1操作步驟測定，計算黃酮提取率作為提取指標。

1.3.4 棗核總黃酮的微波輔助提取工藝正交優(yōu)化試驗

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，利用正交試驗法以料液比、乙醇體積分數(shù)、微波功率、提取時間和微波輻射溫度作為5個考察因素，選取4個水平進行試驗。采用L16(45)正交表進行正交試驗設(shè)計，確定微波提取的最佳工藝條件。

1.4 棗核黃酮粗品提取產(chǎn)率的計算

將浸提液減壓濃縮回收溶劑，將產(chǎn)品真空干燥得棗核黃酮粗品，計算粗品的提取產(chǎn)率。

式中：ω為棗核黃酮粗品提取產(chǎn)率/%；X為棗核黃酮提取物粗品質(zhì)量/g；m為棗核質(zhì)量/g。

1.5 棗核黃酮粗品中黃酮含量的計算

準確稱取一定質(zhì)量的黃酮粗品，溶解并定容至25mL容量瓶中，取一定體積溶液并按1.3.1節(jié)方法測定吸光度，將吸光度換算成質(zhì)量濃度，計算棗核粗品中黃酮含量。

式中：w為棗核粗品中黃酮含量/%；c為溶液中黃酮質(zhì)量濃度/(mg/mL)；V為所取溶液體積/mL；M為棗核粗品質(zhì)量/g。

2 結(jié)果與分析

2.1 棗核總黃酮的微波輔助提取工藝單因素試驗

2.1.1 料液比的選擇

圖1 料液比對棗核黃酮提取率的影響Fig.1 Effect of solid-to-solvent ratio on extraction efficiency of total flavonoids

由圖1可知，隨著溶劑量的增加，黃酮提取率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。當料液比在1:20～1:50時，提取率隨著溶劑量的增大而升高，這是因為提取率的高低與黃酮向溶劑中擴散有關(guān)，料液比小，兩相界面間的濃度差小，不利于黃酮的擴散。當料液比在1:50～1:70時，提取率反而降低，這可能是由于已浸出的黃酮對未浸出的黃酮的協(xié)同浸提作用的影響，料液比大，黃酮質(zhì)量濃度下降，不利于協(xié)同浸提，因而總黃酮提取率反而降低。因此，選定1:30、1:40、1:50、1:60作為正交試驗的4個水平。

2.1.2 乙醇體積分數(shù)的選擇

圖2 乙醇體積分數(shù)對棗核黃酮提取率的影響Fig.2 Effect of ethanol concentration on extraction efficiency of total flavonoids

由圖2可知，隨著乙醇體積分數(shù)的增大，棗核中總黃酮的提取率先增大后減小。這是因為乙醇對黃酮的溶解度比水大，乙醇對細胞的破壞作用比水強，在微波作用下表現(xiàn)得更加明顯。乙醇體積分數(shù)在30%～60%之間時，棗核黃酮提取率較高。由此可以看出，乙醇體積分數(shù)不宜過高和過低，且乙醇體積分數(shù)過高會增加生產(chǎn)成本。因此，選定30%、40%、50%、60%作為正交試驗的4個水平。

2.1.3 提取時間的選擇

圖3 提取時間對棗核黃酮提取率的影響Fig.3 Effect of extraction time on extraction efficiency of total flavonoids

由圖3可知，隨著微波作用時間的延長，棗核總黃酮的提取率迅速增大。這是因為微波穿透能力強，微波輻射能導(dǎo)致植物細胞內(nèi)的極性物質(zhì)，尤其是水分子吸收微波能，產(chǎn)生大量的熱，使細胞內(nèi)溫度迅速上升，液態(tài)水汽化產(chǎn)生的壓力將細胞膜和細胞壁沖破，使胞外溶劑進入細胞內(nèi)，溶解并釋放出胞內(nèi)物質(zhì)。但是，隨著提取時間的延長，部分黃酮受熱變質(zhì)，黃酮提取率反而降低。因此，選定15、20、25、30min作為正交試驗的4個水平。

圖4 微波功率對棗核黃酮提取率的影響Fig.4 Effect of microwave power on extraction efficiency of total flavonoids

2.1.4 微波功率的選擇由圖4可知，棗核黃酮的提取率隨微波功率的增加而逐漸提高，這是因為隨著微波功率的增加，加熱速率增大，分子運動速度加快，黃酮類物質(zhì)的提取率增大。但微波功率大于400W后，棗核總黃酮的提取率隨微波功率的增加有所降低。原因可能是：一方面強熱效應(yīng)破壞了溶液中已有的棗核提取物中的黃酮成分；另一方面高溫使蛋白質(zhì)凝固，黃酮成分不易破壁溶出。因此，選定300、400、500、600W作為正交試驗的4個水平。

2.1.5 提取溫度的選擇

圖5 提取溫度對棗核中黃酮提取率的影響Fig.5 Effect of extraction temperature on extraction efficiency of total flavonoids

由圖5可知，隨著微波輻射溫度的上升，棗核中黃酮的提取率呈先升降的趨勢。分析原因是：從較低溫度升至60℃，熱效率升高，分子運動加快，利于黃酮的破壁溶出；隨著溫度的繼續(xù)升高，一方面已經(jīng)溶出得黃酮隨著熱效應(yīng)加強而變質(zhì)，另一方面，高溫逐漸使部分蛋白凝固不利于黃酮溶出。據(jù)此，選定50、60、70、80℃作為正交試驗的4個水平。

2.2 棗核總黃酮的微波輔助提取工藝正交試驗

根據(jù)單因素試驗的結(jié)果，選取影響棗核總黃酮提取效果各因素中有意義的水平做正交試驗，對結(jié)果進行極差分析，以確定最佳的提取條件。采用L16(45)正交表以提取時間(A)、微波功率(B)、料液比(C)、乙醇體積分數(shù)(D)和提取溫度(E)作為5個考察因素，選取4個水平進行正交試驗，因素及水平見表1，正交試驗設(shè)計及結(jié)果見表2。

表1 棗核總黃酮的微波輔助提取工藝優(yōu)化L16(45)正交試驗因素水平表Table 1 Factors and levels used in orthogonal array design

表2 棗核總黃酮的微波輔助提取工藝優(yōu)化L16(45)正交試驗設(shè)計及結(jié)果Table 2 Orthogonal array design and corresponding experimental results

由表2數(shù)據(jù)極差分析可知，RC＞RE＞RA＞RD＞RB，各因素對棗核中總黃酮的提取率的影響程度依次為料液比＞提取溫度＞提取時間＞乙醇體積分數(shù)＞微波功率，料液比對提取的影響最為顯著，在試驗設(shè)計的范圍內(nèi)，優(yōu)化得到微提取棗核黃酮的最佳條件為A2B3C4D3E2，即提取時間20min、微波功率500W、料液比1:60、乙醇體積分數(shù)50%、提取溫度60℃。棗核黃酮提取率預(yù)測值為0.657%以上。

2.3 最佳工藝條件驗證實驗

按A2B3C4D3E2條件進行3次平行試驗，實測棗核黃酮提取率平均值為0.71%，此工藝條件下棗核黃酮提取率高于表2中任一組試驗結(jié)果，故A2B3C4D3E2為最優(yōu)實驗條件。

2.4 棗核黃酮提取物粗品的制備

取3份棗核樣品各10.0000g，采用上述最佳提取條件進行提取，得黃酮提取液，再按照1.3.2提取工藝，將該溶液進行濃縮精制，得到棗核黃酮粗品，稱量計算得平均質(zhì)量為1.0142g，計算得到黃酮粗品提取產(chǎn)率為10.14%，該棗核黃酮粗品中黃酮含量為7.00%，約為棗核樣品中黃酮含量的10倍。

3 結(jié) 論

3.1 本實驗采用正交試驗法優(yōu)選棗核黃酮的最佳提取工藝條件為料液比1:60、提取溫度60℃、提取時間20min、乙醇體積分數(shù)50%、微波功率500W，得到棗核黃酮粗品的提取產(chǎn)率為10.14%，粗品中黃酮含量為7.00%。

3.2 實驗采用微波提取方法，可以極大地縮短提取時間，且能達到較高的提取效率。因此，微波提取法是一種較為理想的提取方法，具有省時、高效、節(jié)能的優(yōu)點。

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更 正

本刊2012年14期第321～325頁刊載的第一作者為徐安書的論文——《莖瘤芥葉胡蘿卜混合汁復(fù)合乳酸菌發(fā)酵飲料的研制》補充基金項目“涪陵榨菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)集成應(yīng)用與創(chuàng)新服務(wù)體系建設(shè)項目(10)”。特此更正！

Optimization of Microwave-assisted Extraction of Total Flavonoids from Chinese Date Seeds

ZHANG Ji-xiang1，OU Lai-li,ang2
(1. Faculty of Chemistry and Material Science, Langfang Teachers College, Langfang 065000, China；
2. Key Laboratory of Bioactive Materials, Ministry of Education, Nankai University, Tianjin 300071, China)

Objective: Orthogonal array design was used to optimize the microwave-assisted extraction of total flavonoids from Chinese date seeds. Methods: Total flavonoids were spectrometrically determined using rutin as a reference compound. The effects of microwave power, extraction time, temperature, solid-to-solvent ratio and ethanol concentration on the extraction yield of total flavonoids were investigated by one-factor-at-a-time experiments. Subsequently, these extraction parameters were optimized by orthogonal array design. Results: Five extraction parameters were ranked in descending order of their effect on the extraction of total flavonoids as follows: solid-to-solvent ratio＞extraction temperature＞extraction time＞ethanol concentration＞microwave power. Their optimal levels were 1:60 (g/mL), 60 ℃, 20 min, 50% and 500 W, respectively. Under these conditions, the extraction yield of crude total flavonoids was 10.14%, and the total flavonoid content of the extract obtained was 7.00%. Conclusion: The extraction efficiency of total flavonoids from Chinese date seeds is remarkably increased by microwave extraction and orthogonal array optimization.

orthogonal array design；microwave extraction；Chinese date seeds；total flavonoids

S511

A

1002-6630(2012)16-0045-05

2011-07-06

河北省教育廳青年基金項目(2010156)

張吉祥(1973—)，男，副教授，博士，研究方向為天然產(chǎn)物中有效成分的提取與分離。E-mail：zhangjixiang1973@163.com