中华苦荬菜总黄酮超声提取工艺研究及不同干燥方法对其得率的影响

石同同，韩丽萍，陈莹莹，王 颉，*，孙剑锋，赵雪聪，张玉芬

（1.河北农业大学食品科技学院，河北保定071000；2.唐山市曹妃甸区湿地和鸟类省级自然保护管理处，河北唐山063299；3.河北农业大学园艺学院，河北保定071000）

中华苦荬菜（Ixeris chinensis（Thunb.ex Thunb.）Nakai）为野生绿色蔬菜，是菊科苦苣属的一年或两年生草本植物[1]，中华苦荬菜含有丰富的营养成分和生理活性物质，具有较高的营养价值和保健作用，也是一种药食共用的植物[2]。中华苦荬菜药用历史悠久，《神农本草经》、《本纲目》均有记载，具有清热解毒、消肿排脓、凉血化痪、消食和胃、清肺止咳、益肝利尿之功效[3]，临床用于治疗急性痢疾、肠炎、痔疮肿痛等症，药用价值高，中国民间自古作为药材应用。中华苦荬菜在我国分布广泛，野生资源丰富，食用、药用历史悠久，其化学成分及药理作用复杂[4-5]。中华苦荬菜中主要含有黄酮、倍半萜内酯、三萜类化合物以及香豆素等活性成分[6-7]，而黄酮类活性成分具有抗肿瘤、抗氧化、抗衰老、防止心血管疾病的发生以及降血脂等保健作用[8-9]。

常用提取总黄酮的方法有煎煮法、回流法、浸渍法，这几种方法具有提取时间长、提取率低且总黄酮等活性成分损失量大等缺点。超声波破碎细胞提取法是近几年新兴的一种提取方法，具有选择性高、提取时间短、提取率高、消耗溶剂少等优点[10-12]，本实验采用正交优化法确定中华苦荬菜总黄酮超声提取最佳条件，并对真空冷冻干燥、红外干燥、自然阴干、烘干及自然晒干的的中华苦荬菜总黄酮得率进行测定，为中华苦荬菜资源的更好的开发利用提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

中华苦荬菜 采自河北农业大学校园内，经河北农业大学生命科技学院冯大岭教授鉴定为中华苦荬菜，50℃条件下烘干至恒重，粉碎后过40目，真空密封备用；芦丁标准品 中国食品药品检定研究院，供UV法测定含量为92.5%；95%乙醇、亚硝酸钠、硝酸铝、氢氧化钠 市售分析纯。

kq-500de型细胞超声破碎仪 昆山市超声仪器有限公司；WFZ-UV-2800型紫外-可见分光光度计 尤尼科仪器有限公司；LG-1.5型真空冷冻干燥机 沈阳航天新阳速冻设备有限公司；HW-3型红外干燥箱 天津市拓普仪器有限公司；DL-101-2型电热鼓风干燥箱箱 天津市中环实验电炉有限公司；TB-215D型分析天平 赛多利斯股份有限公司，德国：感量为十万分之一。

1.2 中华苦荬菜处理方法

新鲜中华苦荬菜洗净，50℃条件下烘干至恒重，粉碎后过40目，准确称取中华苦荬菜干粉2.000g，放入一定体积的乙醇溶液，放入超声波破碎仪固定功率600W，提取后抽滤，抽滤液用60%乙醇定容到50m L容量瓶得到中华苦荬菜提取液，精密称取实验中抽滤后的中华苦荬菜提取液2m L置于25m L容量瓶中，加入1m L浓度5%NaNO2，振荡摇匀后放置5min，再加入1m L浓度10%Al（NO3）3，振荡摇匀后放置5min，再加入4m L 4%NaOH，用60%乙醇定容，摇匀后放置15m in后在波长为510nm下测定吸光值。

1.3 中华苦荬菜中总黄酮的确定

对按1.2方法提取的中华苦荬菜提取液在200～800nm范围内进行全波长扫描，结果表明提取液在510nm左右有最大吸收峰，而芦丁的最大吸收峰也是在510nm左右，因此可以用芦丁含量来反应总黄酮含量。

1.4 芦丁标准曲线的测定

准确称取120℃干燥12h的芦丁标准品0.01080g，置于50m L容量瓶中，以60%的乙醇溶解并定容，得到浓度为0.216mg/m L的标准液。分别吸取上述标准液0、1、2、3、4、5m L于25m L的容量瓶中，加入1m L浓度5%NaNO2，振荡摇匀后放置5m in，再加入1m L浓度10%A l（NO3）3，振荡摇匀后放置5m in，再加入4m L 4% NaOH，用60%乙醇定容，摇匀后放置15m in后以第一瓶做空白在波长为510nm下测定。

1.5 实验设计

1.5.1 单因素实验设计

1.5.1.1 乙醇浓度对总黄酮得率的影响 精确称取中华苦荬菜粉末2.000g，在料液比1∶20，提取时间1h条件下，分别加入浓度为30%、45%、60%、75%、95%的乙醇溶液，进行超声破碎提取1h后，按照1.2方法进行测定，并计算总黄酮得率。

1.5.1.2 超声提取时间对总黄酮得率的影响 精确称取中华苦荬菜粉末2.000g，在料液比1∶20，乙醇浓度为60%的条件下，分别提取15、30、45、60、75、90m in，按照1.2方法进行测定，并计算总黄酮得率。

1.5.1.3 料液比对总黄酮得率的影响 精确称取中华苦荬菜粉末2.000g，在乙醇浓度为60%的条件下提取1h，分别考察料液比1∶5、1∶10、1∶15、1∶20、1∶25（g/m L）对中华苦荬菜总黄酮得率的影响。按照1.2方法进行测定，并计算总黄酮得率。

李治邦，男，1953年5月出生于天津，河北省安平县人。1970年入伍，1978年转业到天津市群众艺术馆工作，现任馆长、研究馆员，任天津市非物质文化遗产保护中心主任。1977年开始发表作品，已出版长篇小说《逃出孤独》《城市猎人》两部，中篇小说六十多部，短篇小说一百多篇。与人合作的电视连续剧《苍茫》获中宣部“五个一工程奖”，话剧《希望之星》获文化部“群星奖”银奖，广播剧《咱们工人》获全国广播剧“政府奖”银奖。中国作家协会会员。

1.5.2 正交实验设计 在中华苦荬菜总黄酮提取单因素实验的基础上，对其总黄酮得率主要的影响因素乙醇浓度、超声提取时间、料液比进行L9（34）正交实验，确定中华苦荬菜总黄酮的最佳提取条件。

表1 正交实验因素及水平表Table1 Factors and levels of orthogonal test

1.6 用不同干燥方法对中华苦荬菜进行处理工艺条件

1.6.1 真空冷冻干燥 将采集的中华苦荬菜全草洗净，放入真空冷冻干燥机的冷冻室，迅速降温至-40℃，保持1h。再将冻结的中华苦荬菜放入真空干燥室，干燥8h，至样品质量不再发生改变，取出冻干的中华苦荬菜粉碎后过40目，抽真空包装后备用。

1.6.2 红外干燥 将采集的中华苦荬菜全草洗净放入HW-3型红外干燥箱，干燥2h，干燥结束后取出粉碎后过40目，抽真空包装后备用。

1.6.3 阴干 将采集的中华苦荬菜全草洗净，放置到背阴处，48h后干燥结束，将阴干的中华苦荬菜粉碎后过40目，抽真空包装后备用。

1.6.4 烘干 将采集的中华苦荬菜全草洗净，50℃条件下烘干至恒重，粉碎后过40目，抽真空包装后备用。

1.6.5 晒干 将采集的中华苦荬菜全草洗净，从上午8点到下午6点放到阳台上晒干，10h后质量不再发生变化，干燥结束后粉碎后过40目，抽真空包装后备用。

1.7 总黄酮得率的计算

式中，Z为总黄酮得率，%；C为根据标准曲线得出来的所测样品液的总黄酮浓度，μg/m L；625为所测样品液的体积，m L；2×1000×1000为中华苦荬菜样品的质量，μg。

1.8 数据处理

数据处理采用SPSS17.0软件进行分析，显著水平p＜0.01差异极显著，p＜0.05差异显著。

2 结果与分析

2.1 芦丁标准曲线的绘制

根据芦丁不同浓度标准液得到的吸光度。以吸光度（y）为纵坐标，芦丁浓度（x）为横坐标绘制标准曲线。结果表明在芦丁浓度为0～41.2μg/m L的范围内线性关系良好。如图1所示，回归方程为y=0.0120x-0.0058，R2=0.9990。

2.2 超声提取总黄酮单因素实验

2.2.1 乙醇浓度对总黄酮得率的影响 实验结果见图2。从图2可知，随着乙醇浓度的增大，总黄酮得率逐渐升高，当乙醇浓度为60%时，总黄酮的得率最大，总得率为1.32%；乙醇浓度的继续增大，总黄酮得率开始下降，主要原因可能是随着乙醇浓度的不断增大，溶液的极性逐渐增大，而中华苦荬菜中总黄酮成分的极性是基本恒定的，根据相似相容原理，当乙醇浓度增大到60%时，如果继续增大乙醇浓度，则提取液中因为水极性增大导致提取率开始下降，从而使总黄酮得率降低。

图2 乙醇浓度对得率的影响Fig.2 Effects of alcohol concentration on extraction rate

2.2.2 超声提取时间对总黄酮得率的影响 实验结果见图3。从图3可知，随着超声提取时间的增加，总黄酮得率逐渐升高，当超声提取45m in时，中华苦荬菜总黄酮得率达到最大，此时得率为1.29%。当提取时间超过45m in时，总黄酮得率趋于稳定，这可能是超声提取时间过长，导致中华苦荬菜细胞组织的破坏，使一些不溶性的杂质溢出，从而阻止了总黄酮成分的溶出。

图3 超声时间对得率的影响Fig.3 Effects of processing time on extraction rate

2.2.3 料液比对总黄酮得率的影响 实验结果见图4。从图4可知，随着溶液量的逐渐增大，中华苦荬菜总黄酮得率逐渐增大，当料液比为1∶20时，总得率达到最大，为1.33%。当继续增大溶液量，总黄酮的得率变化不大。分析原因可能是由于在超声波的作用下，中华苦荬菜中所含黄酮类物质已经最大限度溶出，当料液比进一步增大时导致且其他杂质进入浸提液，从而阻止了总黄酮成分的溶出。

图4 料液比对得率影响Fig.4 Effects ofmaterial-liquid ratio on extraction rate

2.3 正交实验

根据单因素实验结果，拟选用超声提取时间（A），乙醇浓度（B），料液比（C）等三个因素作为考察指标，各因素水平设置如表1所示，正交实验采用四因素三水平实验即L9（34）正交实验，实验结果见表2。

采用极差法对正交实验结果进行分析，由表2的R值可知，影响中华苦荬菜总黄酮得率的因素依次为C＞B＞A，即料液比＞乙醇浓度＞超声时间。最佳提取条件为A3B2C3，即在浓度为60%乙醇，料液比1∶20（g/m L）的条件下，提取60m in。

方差分析见表3，结果显示，料液比对中华苦荬菜总黄酮提取率有极显著影响（p＜0.01），而超声提取时间与乙醇浓度则均未达到显著水平（p＞0.05）。

表2 L9（34）正交实验结果Table2 Results of orthogonal test

表3 方差分析表Table3 Analysis of extraction rate of flavonoids

2.4 最佳提取条件验证实验

在拟选定的最佳提取条件A3B2C3下进行3次重复实验，所提取的总黄酮得率平均值为1.34%，大于正交实验设计中的得率。故认为此正交实验得到的最佳提取工艺条件是可靠的，且该工艺稳定可行。

2.5 不同干燥方法干燥的中华苦荬菜总黄酮得率测定

按照中华苦荬菜总黄酮的最佳超声提取条件，分别测定真空冷冻干燥、红外干燥、阴干、烘干以及晒干的中华苦荬菜中总黄酮得率，结果如图5所示。

图5 干燥方式对得率的影响Fig.5 Effects of dryingmethods on extraction rate

真空冷冻干燥方式中的中华苦荬菜总黄酮得率最高，为3.75%，晒干的中华苦荬菜总黄酮得率最低，为0.74%，干燥效果依次为冻干＞红外干燥＞阴干＞烘干＞晒干。由此可知，直射光线对总黄酮得率的影响非常大，容易使总黄酮含量因氧化而使得率降低。真空冷冻干燥中华苦荬菜在干燥前始终处于低温（冻结状态），同时冰晶均匀分布于中华苦荬菜中，升华过程不会因脱水而发生浓缩现象，避免了由水蒸气产生泡沫、总黄酮的氧化等副作用，因此真空冷冻干燥方式所得的总黄酮得率最高。红外干燥中华苦荬菜内部水分的湿扩散与热扩散方向是一致的，从而也就加速了水分内扩散的过程，也即加速了中华苦荬菜的干燥进程，因此短时间内就可干燥结束中华苦荬菜，从而避免总黄酮含量的降低。但是考虑到真空冷冻干燥方式存在能耗高，干燥时间长等缺点，而红外干燥具有干燥效率高，活性成分损失少等优点，因此建议生产上采用红外干燥的方式，同样能得到较高的总黄酮含量。

3 结论

在单因素实验基础上，通过正交实验确定了最佳中华苦荬菜总黄酮超声提取的最佳提取工艺条件为：超声提取时间60min，乙醇浓度60%，料液比1∶20。此时总黄酮得率可达1.34%。用最佳提取条件分别对真空冷冻干燥、红外干燥、自然阴干、烘干及自然晒干的中华苦荬菜中的总黄酮得率进行测定，实验结果表明真空冷冻干燥的中华苦荬菜总黄酮得率最高，为3.75%，晒干的中华苦荬菜总黄酮得率最低，为0.74%，不同干燥方式得率的大小依次为冻干（3.75%）＞红外干燥（2.84%）＞阴干（1.56%）＞烘干（1.34%）＞晒干（0.74%）。

[1]中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物志[M].北京：科学出版社，1997：251-252.

[2]SZhang，M Zhao，L Bai，et al.Bioactive guaianolides from siyekucai（Ixeris chinensis）[J].Journal of Natural Products，2006，69（10）：1425-1428.

[3]周宏雷，袁久荣.中华苦荚菜化学成分的研究[J].中草药，1996，27（5）：267-268.

[4]S Zhang，J Wang，Q Gang，et al.New Triterpenes from Siyekucai（Ixeris chinensis）[J].Chinese Chemical Letters，2006，17（2）：195-197.

[5]Ashraf Taha Khalil，Ya-Ching Shen，Jih-Hwa Guh，et al.Two New Sesquiterpene Lactones from Ixeris chinensis[J].Chemical and Pharmaceutical Bulletin，2005，53（1）：15-17.

[6]王晓飞，王晓静.中华苦荬菜研究进展[J].齐鲁药事，2006，25（4）：238-239.

[7]Khalil A T，Shen Y C，Guh JH，et al.Two New Sesquiterpene I.aetonestom Ixeris chinensis[J].Chem Pharm Bull，2005，53（1）：15-17.

[8]程春萍，任秀莲，魏琦峰.反相高效液相色谱测定中华苦荬菜中的木犀草素等[J].内蒙古石油化工，2005，30（3）：19-21.

[9]王晓飞，王晓静.中华苦荬菜化学成分研究[J].中草药，2007，28（8）：1151-1152.

[10]冯育林，谢平，孙叶兵，等.中药提取工艺应用进展[J].中药材，2002，25（12）：908-911.

[11]王建安，李艳芝，吴国荣，等.超声波提取抱茎苦荬菜总黄酮工艺的研究[J].南京师大学报：自然科学版，2009，32（1）：120-123.

[12]王璐璐，杨莉，李跃桦，等.中华苦荬菜总黄酮和总三萜提取工艺优化研究[J].广东化工，2011，38（6）：43-44.