超声波－微波协同萃取芹菜黄酮的工艺研究

刘全德 唐仕荣 宋 慧 缪蓉蓉

（徐州工程学院食品工程学院，江苏 徐州 221008）

超声波－微波协同萃取芹菜黄酮的工艺研究

刘全德 唐仕荣 宋 慧 缪蓉蓉

（徐州工程学院食品工程学院，江苏 徐州 221008）

研究超声波－微波协同萃取芹菜黄酮的工艺条件。以远红外干燥的芹菜粉为原料，通过单因素和正交试验探讨乙醇浓度、液料比、微波功率、萃取时间及超声波等因素对萃取效果的影响。确定最佳的萃取工艺：80%乙醇为溶剂，液料比30∶1（mL/g），超声波和600W微波功率协同萃取240s，芹菜总黄酮和芹菜素提取率分别为1.051%和14.156μg/g，均高于回流提取6h时的提取率。

芹菜黄酮；芹菜素；超声波－微波协同萃取

芹菜属伞形花科1年生或2年生草本植物，是一种丰富的再生植物资源。芹菜具有降血压、降血糖、抗炎、抗动脉硬化、抗焦虑、抗病毒、抗氧化以及增强免疫力等广泛的生物活性和重要的药用价值［1］。研究［2］表明，芹菜的诸多生理功效中，大多数都与芹菜黄酮有关，主要包括芹菜素、芹菜苷、木栓酮等。越来越多的研究［3－5］表明，芹菜素是芹菜的重要生理功能活性成分，其抑制肿瘤细胞生长、诱导肿瘤细胞凋亡及其作用机制已得到较为深入的研究，而且其致畸变毒性与其它黄酮类化合物比相对较低，有望成为治疗肿瘤的一种新的药物。因此加强芹菜黄酮的提取纯化，特别是新技术的引入以提高芹菜黄酮的提取率具有重要的意义［6］。目前，黄酮的提取多采用溶剂回流提取法［7］。近年来，微波技术因促进反应的高效性、强选择性、操作简便、产率高及产物易提纯等优点得到了广泛的应用［8－9］。超声波提取技术也是近年来应用于天然产物有效成分提取分离的一种新的手段，可简化操作、缩短萃取时间、提高提取效率等［10］。本试验主要探讨芹菜黄酮的超声波－微波协同萃取工艺条件及其影响因素，为芹菜黄酮的进一步研究奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

鲜西芹：徐州农贸市场；

芦丁、芹菜素标准品：中国药品生物制品检定所；

色谱纯乙腈：国药集团化学试剂有限公司；

亚硝酸钠、硝酸铝、氢氧化钠等均为国产分析纯。

超声－微波协同萃取仪：CW－2000型，上海新拓分析仪器科技有限公司；

紫外分光光度计：TU－1810型，北京普析通用仪器有限责任公司；

高效液相色谱仪：Agilent1100，美国安捷伦科技有限公司。

1.2 检测方法

1.2.1 芹菜总黄酮检测方法 采用分光光度法测定总黄酮［11］，以芦丁为标准品，在5%亚硝酸钠溶液存在的碱性条件下，经硝酸铝显色后，以试剂为空白于510nm波长下测定吸光值，绘制标准曲线。线性回归得标准曲线方程A＝0.010 7C＋0.009 3，相关系数R2＝0.997（式中：A为 吸光度；C为样品浓度，μg/mL）。

1.2.2 芹菜素检测方法 采用高效液相色谱法测定芹菜素［12］。色谱 条 件 ：色 谱 柱 A gilent XDB－C18柱 （4.6mm×150mm，5μm），流动相35%乙腈，流速0.8mL/min，检测波长270nm，柱温30℃，进样量20μL。由峰面积和芹菜素浓度绘制标准曲线，线性回归得标准曲线方程y＝40.139 9C－4.867 9，相关系数R2＝0.999 2（式中：y为峰面积；C为芹菜素浓度，ng/mL）。

1.3 试验方法

新鲜芹菜洗净70℃预煮3min，60℃远红外干燥，粉碎过60目筛。称取芹菜粉5g于250mL萃取仪专用瓶中，加入100mL 60%的乙醇溶液，在超声波常开条件下（600W）处理210s，离心，取上清液测定，分别代入芹菜总黄酮及芹菜素回归方程，得各自含量，由提取液体积、稀释倍数及称量质量求得提取率。

通过改变乙醇浓度、液料比、微波功率和微波处理时间等因素来探讨超声波－微波协同萃取技术对芹菜总黄酮及芹菜素提取的影响。

2 结果与分析

2.1 乙醇浓度的影响

芹菜黄酮易溶于甲醇、乙醇、乙酸乙酯等有机溶剂，由于溶剂毒性问题，一般采用乙醇作为溶剂。为优选最佳乙醇浓度，选择不同浓度乙醇溶液为溶剂，考察乙醇浓度对芹菜黄酮提取的影响。称取芹菜粉5g，分别加入40%、50%、60%、70%、80%、90%和100%的乙醇溶液100mL，在超声波常开条件下（600W）处理210s。由图1可知，芹菜总黄酮和芹菜素提取率均随浓度的增大先增大后降低，在乙醇浓度80%时最大，因此选择80%乙醇溶液作为提取溶剂。

图1 乙醇浓度的影响Figure 1 Effect of ethanol concentration

2.2 液料比的影响

称取芹菜粉5g，分别加入10∶1、15∶1、20∶1、25∶1、30∶1、35∶1的80%的乙醇溶液，在超声波常开条件下（600W）处理210s，考察液料比对芹菜黄酮提取率的影响。由图2可知，芹菜总黄酮和芹菜素提取率均随液料比增大而增加，当液料比达到25∶1时，总黄酮提取率趋于平稳，而芹菜素提取率在液料比达到30∶1时趋于平稳。综合考虑液料比选择30∶1。

图2 液料比的影响Figure 2 Effect of ratio of liquid to material

2.3 微波功率的影响

称取芹菜粉5g，加入150mL 80%的乙醇溶液，在超声波常开条件下分别在微波功率400，500，600，700，800W 条件下处理210s。由图3可知，芹菜总黄酮和芹菜素提取率均先随功率的增大而增加，在600W时达到最大。这可能是由于芹菜细胞中的极性分子和溶剂分子在微波作用下发生高速转动，随着功率增加而逐渐增强，促使细胞快速升温、升压，迫使细胞壁破裂，使细胞内组分迅速释放，从而有利于提取；当微波强度进一步提高时，热效应可能破坏某些有效成分而造成提取率下降。试验发现在较高功率下容易发生暴沸而影响试验，所以微波功率选取600W。

图3 微波功率的影响Figure 3 Effect of microwave power

2.4 萃取时间的影响

称取芹菜粉5g，加入150mL 80%的乙醇溶液，在超声波常开条件、微波功率600W 下分别处理120，150，180，210，240s。由图4可知，在210s内，芹菜总黄酮和芹菜素提取率均随时间的增大而增加，当超过210s后提取率反而有所下降。可能是由于处理时间过长造成局部过热，反而降低了提取液中黄酮含量。因此处理时间选择210s。

2.5 超声波对提取的影响

称取芹菜粉5g，加入80%的乙醇溶液150mL，关闭超声波仅600W微波处理210s，对比超声波对提取的影响。试验发现，关闭超声波时芹菜总黄酮和芹菜素提取率分别为0.941%和12.572μg/g，协同作用时芹菜总黄酮和芹菜素提取率分别为1.045%和14.108μg/g，体现了超声波的震动和空化作用对芹菜黄酮的提取有较大的促进作用。

图4 处理时间的影响Figure 4 Effect of extraction time

2.6 正交试验确定最佳条件

在单因素试验的基础上，选择微波功率、萃取时间、乙醇浓度以及液料比为影响因素，选用L9（34）正交表进行试验，因素水平见表1，试验结果见表2。

表1 正交试验因素水平Table 1 Factors and levels of orthogonal test

表2 正交试验结果与分析Table 2 Results and analysis of orthogonal experiment

由表2可知，各因素对芹菜总黄酮和芹菜素提取率的影响次序均为：A＞C＞B＞D，即微波功率＞乙醇浓度＞萃取时间＞料液比。芹菜总黄酮的最优提取方案为A2B3C2D2，芹菜素的最优提取方案为A2B3C2D3，两最优方案中只有液料比不同，但液料比对芹菜总黄酮和芹菜素提取率的影响均为最次要因素，故为节省成本液料比应选取D2。因此，芹菜总黄酮和芹菜素的最佳提取方案为A2B3C2D2，即芹菜粉以80%乙醇溶液为溶剂、液料比30∶1（mL/g）、微波功率600W、超声波常开条件下（600W）提取240s。

对比分析最佳和试验最佳条件（4＃试验）做验证实验，结果表明，分析最佳条件下，芹菜总黄酮和芹菜素提取率分别为1.051%和14.156μg/g，均高于试验最佳的0.968%和13.752μg/g的提取率。

2.7 与回流提取的比较

使用同一批原料，在以80%乙醇溶液为溶剂，液料比为30∶1（mL/g）条件下，对比协同萃取法和回流提取法对芹菜黄酮的提取差异。试验结果见表3。

表3 与回流提取的比较Table 3 Comparison between synergistic extraction and reflux extraction

由表3可知，回流提取法提取6h的芹菜总黄酮和芹菜素提取率均低于协同萃取240s时的提取率，这充分体现了超声波－微波协同萃取快速高效的优点。可能是由于微波的穿透式加热作用和超声波的空化作用促使细胞壁破裂，强化细胞内活性成分的扩散，从而提高活性成分的提取效率。

3 结论

通过单因素和正交试验探讨了超声波－微波协同萃取芹菜黄酮的工艺条件，确定了最佳萃取工艺参数：鲜芹菜60℃远红外干燥，粉碎过60目筛，80%的乙醇溶液为溶剂，液料比30∶1（mL/g），微波功率600W，超声波常开条件下提取240s，芹菜总黄酮和芹菜素提取率分别为1.051%和14.156μg/g，均高于回流提取6h时的提取率。体现了微波、超声波提取方法简单、高效率等优点，具有一定的实用价值。

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7 王克勤，陈静萍，罗军武，等.芹菜叶黄酮提取工艺条件优化研究［J］.食品与机械，2007，23（4）：95～97.

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11 赵进，尤婷婷，林丹英，等.超声波提取芹菜总黄酮及鉴别［J］.时珍国医国药，2007，18（6）：1 454～1 455.

12 王克勤，罗军武，陈静萍，等.高效液相色谱法测定芹菜中芹菜素含量［J］.食品与机械，2009，25（2）：74～77.

Technological study on synergistic extraction of celery flavonoids by ultrasonic wave and microwave

LIU Quan－de TANG Shi－rong SONG HuiMIAO Rong－rong

（School of Food Engineering，Xuzhou Institute of Technology，XuZhou，Jiangsu221008，China）

Synergistic extraction technology of celery flavonoids was studied by using ultrasound wave and microwave synergistic extraction equipment.Effects of ethanol concentration，ratio of liquid to material，microwave power，extraction time，and ultrasound wave on extraction yield of celery flavonoids were investigated through single factor and orthogonal tests.The optimum extraction conditions for celery flavonoids were identified as the follows：80%ethanol（V/V）as solvent，ratio of liquid to material 30∶1（mL/g），microwave power as 600W，synergistic extraction time 240swith ultrasound wave and microwave with the material of far－infrared celery powder.The extraction ratio of celery total flavonoids and apigenin were up to 1.051%and 14.156μg/g separately，which was larger than that of refluence extraction for 6h.All these results indicate that ultrasound wave and microwave synergistic extraction is a simple，rapid and efficient method.

celery flavonoids；apigenin；ultrasound wave and microwave synergistic extraction

10.3969 /j.issn.1003－5788.2010.05.039

刘全德（1958－），男，徐州工程学院副教授。E－mail：lqd＠xzit.edu.cn

2010－05－20