李鳳偉 黃磊

摘要：采用超聲法提取蕨菜（Pteridium aquilinum var. Latiusculum）中的總黃酮，研究了提取工藝中乙醇體積分?jǐn)?shù)、料液比、超聲時(shí)間、超聲功率4個(gè)因素對總黃酮提取率的影響，然后利用正交試驗(yàn)優(yōu)化了蕨菜總黃酮的提取工藝。結(jié)果表明，最佳工藝條件為乙醇體積分?jǐn)?shù)70%，料液比1∶30，超聲時(shí)間80 min，超聲功率225 W，在此條件下，蕨菜總黃酮提取率為7.33%。

關(guān)鍵詞：蕨菜（Pteridium aquilinum var.Latiusculum）；總黃酮；超聲提??；正交試驗(yàn)

中圖分類號：R284.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）13-3227-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.13.041

Ultrasonic Extraction Technology of Flavonoids from Pteridium aquilinum var. Latiusculum

LI Feng-wei，HUANG Lei

（College of Ocean and Biological Engineering，Yan Cheng Institute of Technology， Yancheng 224051， Jiangsu， China）

Abstract： The total flavonoids were extracted from Pteridium aquilinum var. latiusculum using ultrasonic. Effects of ethanol concentration， solid-liquid ratio，ultrasonic time and ultrasonic power on the extraction rate of total flavonoids were investigated by single factor experiments and extraction condition was optimized using orthogonal experiments. The results showed that the optimum extraction condition was 70% of ethanol concentration，1∶30 of material-water ratio，80 mins of ultrasonic time and ultrasonic power 225 W，and under this condition，the extraction rate of total flavonoids was 7.33%.

Key words： Pteridium aquilinum var. latiusculum； total flavonoids； ultrasonic extraction； orthogonal experiments

蕨菜別名拳頭菜、龍爪菜、如意菜等，是蕨科（Sinopteridaceae）蕨屬（Pteridium）植物蕨（Pteridium aquilinum var. Latiusculum）的幼嫩苗，富含對人體有益的多種營養(yǎng)成分和藥效成分，據(jù)《本草綱目》記載，蕨菜具有清熱、滑腸、降氣、驅(qū)風(fēng)、化痰等功效，可作為藥食兩用植物[1-3]。蕨菜喜生于低山區(qū)向陽地塊，多分布于稀疏針闊混交林，主產(chǎn)于華北、東北、西北、西南各省[4]。成分分析表明，蕨菜含有粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、膳食纖維、微量元素等營養(yǎng)成分[5]，還富含包括山奈酚、槲皮素及其糖苷類的黃酮類物質(zhì)[6，7]。現(xiàn)代藥理研究表明，蕨菜具有抑菌、抗氧化、抗腫瘤、降血脂及免疫調(diào)節(jié)等多種藥理作用，可用于治療高血壓、糖尿病、濕熱黃疸、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等癥狀[8-12]。蕨菜黃酮有抗氧化、抗突變、保肝等作用[13-15]，可應(yīng)用于食品、醫(yī)藥和保健食品領(lǐng)域，市場前景廣闊，因此高效提取蕨菜黃酮具有重要意義。本研究針對蕨菜中總黃酮進(jìn)行了超聲提取工藝優(yōu)化，以期為蕨菜的開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

材料：蕨菜，產(chǎn)地為吉林省長白山。試劑：蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品，上海源葉生物科技有限公司；氫氧化鈉、硝酸鋁、亞硝酸鈉、無水乙醇、石油醚等化學(xué)試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器

UV2100分光光度計(jì)，尤尼科（上海）儀器有限公司；KQ-250DB數(shù)控超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司；DHG-9140A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海精密實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；AL104電子天平，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；RE-2000旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，上海亞榮生化儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 蕨菜總黃酮的提取工藝流程 蕨菜→干燥→粉碎→石油醚脫脂→干燥→乙醇超聲提取→過濾→濾液定容→顯色→測吸光度。

1.3.2 總黃酮標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制[16] 精密稱取蘆丁對照品10 mg，用60%乙醇配成0.20 mg/mL的對照品溶液。精密量取蘆丁對照品溶液0、1、2、3、4、5、6 mL，分別置于25 mL容量瓶中，各加入60%乙醇補(bǔ)充至10 mL，加入5% NaNO2溶液1 mL，搖勻，放置6 min；加入5% Al（NO3）3溶液1 mL，搖勻，放置6 min；加入10% NaOH溶液10 mL，用60%乙醇定容至刻度，搖勻，放置15 min。以不加蘆丁對照品溶液為空白對照，采用分光光度法在510 nm波長處測定吸光度，以蘆丁濃度（x，mg/mL）為橫坐標(biāo)，吸光度（y）為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得線性回歸方程為：y=10.729 0x+0.002 6， R2=0.999 5。

1.3.3 蕨菜總黃酮提取單因素試驗(yàn) 取蕨菜1.0 g置于錐形瓶中，以乙醇作為溶劑，采用不同的乙醇體積分?jǐn)?shù)、料液比、超聲時(shí)間、超聲功率提取蕨菜總黃酮，過濾提取液，濾液置于100 mL容量瓶中，定容，搖勻，準(zhǔn)確吸取2 mL濾液于25 mL容量瓶中，按照“1.3.2”中的顯色方法顯色，測定吸光度，根據(jù)回歸方程計(jì)算總黃酮的含量，得出提取率。各因素設(shè)置水平分別為：①乙醇體積分?jǐn)?shù)：40%、50%、60%、70%、80%；②料液比：1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50； ③超聲時(shí)間：20、40、60、80、100 min；④超聲功率：150、175、200、225、250 W。每個(gè)水平重復(fù)3次，取平均值確定各因素對總黃酮提取率的影響?？傸S酮提取率=（總黃酮質(zhì)量/蕨菜質(zhì)量）×100%。

1.3.4 蕨菜總黃酮提取工藝的正交試驗(yàn) 以總黃酮提取率為指標(biāo)，選擇乙醇體積分?jǐn)?shù)（A）、料液比（B）、超聲時(shí)間（C）、超聲功率（D）4個(gè)因素，采用L9（34）正交試驗(yàn)表進(jìn)行試驗(yàn)。各因素與水平見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 乙醇體積分?jǐn)?shù)對蕨菜總黃酮提取率的影響

在料液比為1∶30，超聲功率為200 W，超聲提取60 min時(shí)，考察乙醇體積分?jǐn)?shù)對蕨菜總黃酮提取率的影響。由圖1可知，隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的升高，蕨菜總黃酮的提取率先升高后降低，在體積分?jǐn)?shù)為70%時(shí)提取率達(dá)到峰值，可能是因?yàn)殡S著乙醇體積分?jǐn)?shù)的升高，溶劑含水量減少，極性變小，根據(jù)相似相溶原理，此時(shí)溶劑的極性與蕨菜中總黃酮的極性相似，有利于總黃酮的溶解。乙醇體積分?jǐn)?shù)為80%時(shí)提取率降低，可能是由于在此體積分?jǐn)?shù)下蕨菜中脂溶性成分增加，影響總黃酮物質(zhì)的溶出[17]。

2.1.2 料液比對蕨菜總黃酮提取率的影響 在乙醇體積分?jǐn)?shù)為70%，超聲功率為200 W，超聲提取60 min時(shí)，考察不同料液比對蕨菜總黃酮提取率的影響。由圖2可知，當(dāng)料液比不斷增加時(shí)，蕨菜總黃酮的提取率也不斷增大，但當(dāng)料液比超過1∶40時(shí)，提取率反而開始下降，可能是因?yàn)榱弦罕冗^大，增加了超聲波破碎細(xì)胞的阻力，使細(xì)胞破碎程度下降，從而降低了總黃酮的提取率，故本試驗(yàn)選擇料液比1∶40為最佳料液比。

2.1.3 超聲時(shí)間對蕨菜總黃酮提取率的影響 在乙醇體積分?jǐn)?shù)為70%，料液比為1∶40，超聲功率為200 W時(shí)，考察不同超聲時(shí)間對蕨菜總黃酮提取率的影響。由圖3可知，超聲時(shí)間為20～80 min時(shí)，蕨菜總黃酮的提取率隨著超聲時(shí)間的增加而增加，80～100 min時(shí)總黃酮提取率變化很小。可能是提取時(shí)間過短，總黃酮物質(zhì)還未充分溶出，80 min時(shí)總黃酮物質(zhì)充分溶出達(dá)到平衡，再延長時(shí)間，蕨菜中其他雜質(zhì)也溶出到提取液中，可能對總黃酮的檢測有一定影響，所以選擇提取時(shí)間80 min。

2.1.4 超聲功率對蕨菜總黃酮提取率的影響 在乙醇體積分?jǐn)?shù)為70%，料液比為1∶40，超聲提取80 min時(shí)，考察不同超聲功率對蕨菜總黃酮提取率的影響。由圖4可知，蕨菜總黃酮提取率隨著超聲功率的增加先升高后降低。主要原因可能是較高的超聲功率下，超聲空化作用強(qiáng)，可加速組織細(xì)胞的破碎，有利于總黃酮類成分的溶出。

2.2 正交試驗(yàn)

由蕨菜總黃酮提取正交試驗(yàn)結(jié)果（表2）可以看出，乙醇體積分?jǐn)?shù)、料液比、超聲時(shí)間和超聲功率對總黃酮提取率均有不同程度的影響，其中乙醇體積分?jǐn)?shù)對總黃酮提取率的影響顯著（P<0.05），各因素對蕨菜總黃酮提取率影響的主次順序?yàn)锳、C、D、B。超聲提取蕨菜總黃酮的最佳工藝組合為A2B2C2D2，即乙醇體積分?jǐn)?shù)70%、料液比1∶40、超聲時(shí)間80 min、超聲功率200 W。正交表中無此項(xiàng)組合，在此條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，總黃酮提取率為7.26%。驗(yàn)證結(jié)果顯示，在A2B2C2D2組合條件下的總黃酮提取率低于A2B1C2D3組合的，因此選取A2B1C2D3為最佳工藝組合，即乙醇體積分?jǐn)?shù)70%、料液比1∶30、超聲時(shí)間80 min、超聲功率225 W，在此條件下，蕨菜總黃酮的提取率為7.33%。

3 討論

超聲波提取具有簡單、方便、快速、得率高且不影響有效成分等優(yōu)點(diǎn)，近年來被廣泛應(yīng)用于植物活性成分的提取中[18]。本研究以蕨菜為原料，采用超聲輔助法對其中的總黃酮進(jìn)行提取，該方法與加熱回流提取法相比具有提取溫度低、提取時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，可以高效獲得植物中的原生物質(zhì)。通過單因素和正交試驗(yàn)，獲得了超聲輔助提取蕨菜總黃酮的最佳工藝條件，該工藝條件為進(jìn)一步開發(fā)利用中國蕨菜資源提供了一定的理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 江蘇新醫(yī)學(xué)院.中藥大辭典（下冊）[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1996.2604-2605.

[2] 方利娟，蘇仕林.蕨菜的價(jià)值及其開發(fā)利用[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2009（15）：124-127.

[3] 陳乃東，陳乃富，陳存武.蕨菜黃酮苷元的組成及含量測定研究[J].生物學(xué)雜志，2013，30（5）：33-36.

[4] 陳乃富，張 莉.蕨菜黃酮類化合物的提取與分析[J].中國林副特產(chǎn)，2004（6）：1-4.

[5] 姚玉霞.掃帚菜、蕨菜營養(yǎng)成分分析[J].氨基酸和生物資源，2003，25（1）：1-2.

[6] 張 帆，羅水忠，高寶莼，等.蕨菜的化學(xué)成分研究[J].天然產(chǎn)物研究與開發(fā)，2004，16（2）：121-123.

[7] 李海麗.HPLC測定蕨菜中的槲皮素和山萘酚[J].華西藥學(xué)志，2009，24（4）：398-399.

[8] XU W T，ZHANG F F，LUO Y B.Antioxidant activity of a water-soluble polysaccharide purified from Pteridium aquilinum [J]. Carbohydrate Research，2009，344（2）：217-222.

[9] KARDONG D，UPADHYAYA S， SAIKIA L R. Screening of phytochemicals，antioxidant and antibacterial activity of crude extract of Pteridium aquilinum Kuhn[J]. Journal of Pharmacy Research， 2013，6（1）：179-182.

[10] LATORRE A O，CANICEIRO B D，WYSOCKI H L，et al.Selenium reverses Pteridium aquilinum-induced immunotoxic effects[J]. Food and Chemical Toxicology，2011，49（2）：464-470.

[11] CASTILLO U F，OJIKA M，ALONSO-AMELOT M，et al.Ptaquiloside Z，a new toxic unstable sesquiterpene glucoside from the neotropical bracken fern Pteridium aquilinum Var.caudatum[J]. Bioorganic & Medicinal Chemistry，1998，6（11）：2229-2233.

[12] 谷仿麗，陳乃富，葛成敏.蕨菜醇提物對小鼠急毒性的研究[J].毒理學(xué)雜志，2008，22（2）：161-162.

[13] 陳乃富.蕨菜黃酮類化合物的提取及其抗氧化作用[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2003，29（11）：63-66.

[14] 閆 鑫，李青旺，李 健.蕨菜總黃酮對宮頸癌作用的研究[J].黑龍江畜牧獸醫(yī)，2009（11）：95-97.

[15] 陳存武，陳乃富，張 莉，等.蕨菜黃酮提取物的急性毒性和致突變性[J].癌變·畸變·突變，2008，20（2）：157-159.

[16] 郝 寧，于 艷，張漫霞，等.威靈仙總皂苷和總黃酮超聲提取工藝[J].中藥材，2014，37（5）：884-889.

[17] 陳 虎，蒲俊松，向仲懷.藥桑葚總黃酮的提取工藝及其抗氧化活性分析[J].食品科學(xué)，2014，35（12）：7-12.

[18] 呂明生，王淑軍，房耀維，等.超聲波提取雪蓮薯多糖工藝優(yōu)化及其對羥自由基的清除[J].食品科學(xué)，2011，32（2）：24-27.