亚临界－超声波协同萃取苦荞麸中的黄酮

慕婷婷，韩玲

(甘肃农业大学食品科学与工程学院，甘肃 兰州，730070)

苦荞麸是荞麦加工中产生量最大的一种副产物且含有以芦丁为主的大量黄酮类化合物。苦荞具有降血脂、降胆固醇、治疗心血管疾病的作用［1－2］。将苦荞麸作为一种廉价的提取原料，既可以充分利用资源又可以提高产品附加值。

目前黄酮的提取多采用超临界CO2萃取法、微波提取法等［3－4］。本研究采用流体为四氟乙烷的亚临界-超声波协同萃取法，萃取苦荞麸中的黄酮［5－7］。

1 材料与方法

1.1 材料及试剂

苦荞(甘肃省定西市通渭县)，芦丁标准品(纯度95%，成都思科华生物技术有限公司)，其他试剂均为化学纯和分析纯。

1.2 仪器与设备

WS2-133-65型恒温水浴锅，江苏金坛市革华仪器制造有限公司;SHZ-D(Ⅲ)循环水式真空泵，巩义市广华仪器厂;亚临界-超声波联合萃取仪，甘肃天工生物科技公司。

1.3 测定方法

1.3.1 标准曲线的绘制

参照NY/T1295－2007。

1.3.2 样品总黄酮含量的测定

总黄酮含量以芦丁的质量分数ω计。

式中:c，由标准曲线计算得出的待测试液的总黄酮浓度的数值，mg/mL;V，待测试液的体积，mL;D，试料的总稀释倍数;m，试料的质量，g;H，试样水分的质量分数。

已知原料苦荞麸的质量，测得原料苦荞麸中黄酮类化合物的含量，待提取完成后测定提取物中黄酮的含量及提取物的质量，既可计算出黄酮的提取率。

1.4 提取方法

1.4.1 原料预处理

将苦荞麸进行分拣、粉碎，然后用造粒机造成长约1 cm的胶囊状颗粒，以防原料在萃取过程中板结堵塞仪器。

1.4.2 亚临界-超声波协同萃取

开启亚临界-超声波协同萃取仪储罐进行溶剂充装，溶剂充装量不得超过80%，将亚临界流体(四氟乙烷)在温度＜35℃，压力＜0.8MPa的状态下压缩为液态，注入萃取釜中与麦麸颗粒搅拌混合，加入夹带剂(体积分数为65%的乙醇溶液)，使得原料苦荞麸与夹带剂乙醇的料液比为1∶25(g∶mL)，控制萃取釜内温度在20℃左右、系统压力为0.8～4.0 MPa、萃取时间为3 h，每萃取1 h开启超声频率2 500 Hz的超声波10 min，萃取完毕后过滤分离固液相，将液相混合溶液输送进入暂存釜罐，完成提取。

2 结果与分析

2.1 芦丁标准曲线的绘制

以吸光度为横坐标，浓度值为纵坐标绘制标准曲线，线性回归得芦丁浓度c和吸光度A的标准曲线方程c=0.027 1A+0.000 4，R2=0.993。表明芦丁浓度在0.001 25～0.020 0 mg/mL内线性良好，方程可用。标准曲线见图1。

2.2 不同提取方法对提取率的影响

分别采用亚临界提取、超声波辅助提取和亚临界-超声波协同萃取法工艺进行苦荞麸中黄酮提取，对比不同提取方法对提取率的影响。结果如图2所示。

图1 芦丁标准曲线

图2 不同提取方法对提取率的影响

试验发现，亚临界萃取苦荞麸黄酮提取率仅为33.50%，超声波辅助萃取苦荞麸中黄酮的提取率为50.20%，亚临界-超声波协同萃取时提取率为90.05%，亚临界-超声波协同萃取既利用了超声波的空化作用和机械振动加速了植物中有效成分的扩散、释放并使其与溶剂充分混合，又利用了亚临界流体四氟乙烷良好的扩散性能，对物质较好的渗透性和较强的溶解能力，超声波-亚临界协同萃取法优于超声波萃取法，也优于亚临界萃取法。

2.3 单因素试验结果及分析

2.3.1 萃取釜内温度对黄酮提取率的影响

萃取釜内温度对黄酮提取率的影响如图3所示。

图3 萃取釜内温度对黄酮提取率的影响

当萃取釜内温度在10～20℃的区间内，随着温度的上升，溶液的溶解度越大，扩散速率也越大，黄酮提取率显著提高，而20℃后黄酮提取率虽在升高，但趋于平缓，萃取釜内温度20℃较为合适。

2.3.2 亚临界浸提时间对黄酮提取率的影响

亚临界浸提时间对黄酮提取率的影响如图4所示。

图4 亚临界浸提时间对黄酮提取率的影响

由图4可知，亚临界浸提小于3 h时，乙醇溶液对黄酮的溶解能力随着浸提时间的增加大幅度增加，总黄酮提取率也在增加;在亚临界浸提超过3 h时，由于苦荞麸中大部分黄酮已被提取出来，所以随着时间的延长，黄酮提取率虽仍在上升，但涨幅不明显，选3 h为较适亚临界浸提时间。

2.3.3 系统压力对黄酮提取率的影响

系统压力对黄酮提取率的影响如图5所示。

图5 系统压力对黄酮提取率的影响

由图5可知，在萃取压力0.6 MPa提高到0.8 MPa时，黄酮提取率增加，但总体变化不大，进一步提高压力，提取率开始下降，尤其是系统压力由0.8 MPa升至0.9 MPa时，提取率下降明显。采用亚临界-超声波协同萃取黄酮时，系统压力很小，设备安全性成本大大降低，经济性好。

2.3.4 四氟乙烷用量对黄酮提取率的影响

流体四氟乙烷用量越多，原料苦荞麸与四氟乙烷混合的越均匀，溶剂对苦荞麸中的黄酮提取越充分，但考虑到萃取釜的容积是一定的，若加入过多的四氟乙烷，每次提取投入的物料势必会减少，而后期的干燥能耗及溶剂回收成本会增加。考虑到生产成本的问题，选用流体四氟乙烷与夹带剂乙醇比例为1∶1，即原料∶四氟乙烷∶乙醇 =1∶25∶25(g∶mL∶mL)。

2.4 正交试验结果及分析

以萃取釜内温度、亚临界浸提时间、系统压力作为考察因素，选用L9(34)进行优化试验。因素水平设计见表1。

表1 正交试验因素水平

表2 正交试验结果与分析

通过表2比较各因素的极差值(R)可以看出，影响黄酮提取率的因素顺序为A＞B＞C，即萃取釜内温度＞亚临界浸提时间＞系统压力，苦荞麸中黄酮的最优提取方案为A2B2C3。从表3可以看出，浸提温度对黄酮的提取有显著影响。最终确定的最佳提取提取条件为:萃取釜内温度20℃，亚临界浸提时间3 h，系统压力为0.8 MPa。该工艺下，荞麦麸中总黄酮的提取率为90.05%。

表3 正交试验方差分析

3 结论

研究表明，亚临界-超声波协同萃取法对苦荞麸中黄酮的提取效果很好，浸提时间、浸提温度、料液比对总黄酮提取的影响次序为萃取釜内温度＞亚临界浸提时间＞系统压力，其中萃取釜内温度对黄酮提取率有显著影响，亚临界-超声波协同萃取苦荞麸中黄酮类化合物的最佳工艺条件为:萃取釜内温度20℃，亚临界浸提时间3 h，系统压力为0.8 MPa，在此条件下黄酮提取率为90.05%。

［1］ 郑建仙．功能性食品［M］．北京:中国轻工业出版社，2000.

［2］ 林汝法．中国荞麦［M］．北京:中国农业出版社，1994.

［3］ 姜忠丽，纪淑娟．超临界CO2萃取苦荞麦中芦丁的工艺研究［J］．粮油加工，2007(4):88－90.

［4］ 安守强，李瑞国，梁成真．微波提取苦荞籽粒总黄酮最佳工艺的研究［J］．安徽农业学报，2007，35(10):2 833 －2 834.

［5］ 赵文彬，许玉华，王鲁石．芦丁的纯化及其含量测定［J］．时珍国医国药，2007(4):876 －878.

［6］ 袁志发，周静芋．实验设计与分析［M］．北京:高等教育出版社，2000:292－304.

［7］ 陆红佳，郑龙辉，刘雄．超声波辅助酶结合碱法提取薯渣纤维素的工艺研究［J］．食品工业科技，2011(3):79－82.