仙人掌果中黄酮类物质提取工艺的优化

王红梅，姚 晶，*，宋 琳，马丹雅，陈智斌，杨同舟

(1.黑龙江东方学院，黑龙江哈尔滨150086;2.黑龙江天宏工程设计有限公司，黑龙江哈尔滨150090)

近年来，随着人们生活水平的提高，人们对食品的要求不仅仅停留在吃饱吃好的层次上，而是趋于绿色、保健、营养的方向发展。随之诞生的功能性食品越来越受到人们的青睐，黄酮就是一种很理想的保健品。黄酮类物质是一种强抗氧化剂，可有效清除体内的氧自由基，改善血液循环，降低胆固醇，抑制炎性生物酶的渗出，增进伤口愈合和止痛［1－2］。仙人掌果是一种热带植物仙人掌的果实，果浆肉质为红色或紫色，果肉可食，酸甜可口，我国海南岛及雷洲半岛一带有大量生长，是一种资源丰富的野生植物，仙人掌果实富含糖、氨基酸、有机酸、矿物质、维生素等营养物质，还含有大量的黄酮类物质，另外它还含有果胶、色素和三萜化合物，以及医用价值很高的玉芙蓉、抱壁莲和角蒂仙等。具有清热解毒、提高免疫力、抗肿瘤抗癌、降低血压血糖、清除自由基等作用［3］。目前，仙人掌果除被当地老百姓少量采食之外，尚无他用。国内有关仙人掌的开发利用研究的报道较多，但有关仙人掌果的资料报道甚少。本文探讨了提取因素对仙人掌果中黄酮类物质提取率的影响，并利用正交实验对提取条件进行优化，为仙人掌果的进一步研究奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

仙人掌果 采自海南省;无水乙醇、芦丁标准品、AlCl3分析纯，天津市耀华化学试剂有限责任公司。

DKS－24型电热恒温水浴锅 上海经济区沈荡中新电器厂;DHG－9140A电热恒温鼓风干燥箱 上海一恒科技有限公司;电子天平 美国双杰兄弟(集团)有限公司;分析天平 塞多丽斯公司;SectrumLab54紫外可见分光光度计 上海棱光技术有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 仙人掌果中黄酮类物质的提取 准确称取1.0g仙人掌果于锥形瓶中，加入体积分数40%的乙醇溶液20mL，在70℃的水浴中加热20min，冷却过滤至50mL容量瓶中，用40%的乙醇定容。移液管从容量瓶中吸取3mL溶液，在420nm的波长下测定吸光度。

1.2.2 提取仙人掌果黄酮类物质单因素实验研究

1.2.2.1 提取时间的选择 分别称取1.0g仙人掌果于5个锥形瓶中，各加入20mL体积分数为40%的乙醇溶液，置于70℃水浴锅中分别加热10、20、30、40、50min，冷却过滤至50mL容量瓶中，并用40%的乙醇定容，在420nm的波长下测定吸光度。

1.2.2.2 料液比的选择 分别称取1.0g仙人掌果于5 个锥形瓶中，分别加入 10、15、20、25、30mL 40% 的乙醇溶液，在70℃水浴锅中加热20min，冷却后过滤至50mL容量瓶中，并用40%的乙醇定容，在420nm的波长下测定吸光度。

1.2.2.3 提取液浓度的选择 分别称取1.0g仙人掌果于5个锥形瓶中，依次加入20mL浓度分别为30%、40%、50%、60%、70%的乙醇溶液，在70℃水浴锅中加热20min，冷却过滤至50mL容量瓶中，分别用相应浓度的乙醇定容，在420nm的波长下测定吸光度。

1.2.2.4 提取温度的选择 分别称取1.0g仙人掌果于5个锥形瓶中，各加入20mL 50%的乙醇溶液，依次在 40、50、60、70、80℃的水浴锅中加热 20min，冷却过滤至50mL容量瓶中，用50%的乙醇溶液定容，在420nm的波长下测定吸光度。

1.2.3 提取仙人掌果黄酮类物质的多因素正交实验 根据以上实验结果，以提取温度、提取液浓度、料液比、提取时间为因素设计正交实验，以提取量为评价指标，以确定最佳提取条件，正交实验因素水平如表1。

表1 正交实验因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

1.2.4 芦丁标准曲线的绘制 准确称取芦丁标准品0.0134g，用体积分数40%的乙醇溶解，定容至50mL，得到浓度为0.268mg/mL的芦丁标准溶液。精确吸取芦丁标准溶液 0、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL 于 6个25mL容量瓶中，各加入20mL质量分数1%的AlCl3溶液，用体积分数40%的乙醇定容至刻度，静置10min后于420nm处测吸光度，绘制标准曲线，见图 1［4］。

图1 标准曲线Fig.1 Standard curve

式中:Y为质量浓度，(g/L);样品质量，(g)。

2 结果与分析

2.1 单因素实验结果

2.1.1 提取时间对黄酮提取量的影响 在提取体系温度70℃、乙醇浓度40%、料液比1∶20的条件下，改变提取时间，其实验结果如图2所示。

图2 提取时间对黄酮提取量的影响Fig.2 Effect of extraction time on the amount of flavonoids

从图2可以看出，提取时间在20min以下时，随着时间的增大，黄酮的提取量不断提高。黄酮的提取过程就是仙人掌果中的黄酮类物质不断溶出的过程。造成上述变化趋势的可能原因是，在一定的时间范围内，仙人掌果中黄酮类物质的溶出速度随着时间的增大而增加。而当时间达到20min时，黄酮类物质的溶出速度达到最大，20min后，随时间的增加，提取量逐渐降低。

2.1.2 料液比对黄酮提取量的影响 在提取体系温度70℃、乙醇浓度40%、时间20min的条件下，改变料液比，其实验结果如图3所示。

图3 料液比对黄酮提取量的影响Fig.3 Effect of the ratio of solid to liquid on the amount of flavonoids

从图3中看出，在料液比1∶20以下时，随料液比的减小，提取量逐渐增大，当料液比小于1∶20时，提取量下降，造成上述变化趋势的可能原因是，在一定的料液比范围内，仙人掌果中黄酮类物质的溶出速度随着液体比例的增大而增加。而当料液比达到1∶20时，黄酮类物质的溶出速度达到最大，之后，黄酮提取量明显下降。

2.1.3 提取液浓度对黄酮提取量的影响 在提取体系温度70℃、料液比1∶20、时间20min的条件下，改变提取液浓度，其实验结果如图4所示。

从图中可以看出，乙醇浓度在50%以下时，随着浓度的增加，提取量逐渐增大，浓度50%时提取量最大，随后提取量逐渐降低。造成上述变化趋势的原因是，在乙醇浓度50%时，仙人掌果中黄酮类物质的溶解性最大［5］。

2.1.4 温度对黄酮提取量的影响 在提取液浓度50%、料液比1∶20、时间20min的条件下，改变温度，其实验结果如图5所示。

图4 提取液浓度对黄酮提取量的影响Fig.4 Effect of extracted concentration on the amount of flavonoids

图5 温度对黄酮提取量的影响Fig.5 Effect of temperature on the amount of flavonoids

从图5可以看出，提取温度在70℃以下时，随着温度的升高，黄酮的提取量不断提高。造成上述变化趋势的可能原因是，在一定的温度范围内，仙人掌果中黄酮类物质的溶出速度随着温度的升高而增加，而当温度达到70℃时，黄酮类物质的溶出速度达到最大，温度过高时，大量醇溶性杂质溶解速度显著加快，与黄酮类化合物竞争溶解于乙醇中，干扰黄酮类化合物提取，同时，还可能引起黄酮类化合物结构被氧化破坏，从而导致黄酮类提取率的下降［6］。

2.2 正交实验的结果分析

根据以上单因素实验的结果，以提取温度、提取液浓度、提取时间和料液比为因素设计了正交实验，正交实验结果见表2。

由表2可知，所得四因素的极差大小顺序是:B＞C＞A＞D，即提取体系的乙醇浓度对提取量影响最大，其他几个因素影响相对较小。通过极差分析计算，得到各因子的最佳组合是:A2B3C2D2，即最佳工艺条件是:提取温度是70℃，乙醇液浓度是60%，提取时间是20min，料液比是1∶20。根据最佳工艺进行验证实验，黄酮提取量为4.396mg/g。

表2 正交实验分析结果Table 2 Result of orthogonal experiment

3 结论

利用单因素实验研究了各因素对仙人掌果中黄酮类物质提取率的影响效果，采用正交实验得出各因素对黄酮提率影响的主次顺序为:提取浓度＞提取时间＞提取温度＞料液比，黄酮类物质的最佳提取条件为:提取温度是70℃，提取液浓度是60%，提取时间是20min，料液比是1∶20。仙人掌果中黄酮类物质平均含量为4.396mg/g。食用仙人掌果中黄酮类物质较为丰富，有一定的应用前景，具有进一步开发利用的价值。

［1］王钊，林琳，鲍世铨.我国海南仙人掌的成分分析及开发前景［J］.天然产物研究与开发，2000，13(1):44－48.

［2］黄河胜，马传庚，陈志武.黄酮类化合物药理作用研究进展［J］.中国中药杂志，2000，25(10):499－502.

［3］王玮，王琳.黄酮类化合物的研究进展［J］.沈阳医学院学报，2002，4(2):2214－2216.

［4］曹纬国，刘志勤，邵云，等.黄酮类化合物药理作用研究进展［J］.西北植物学报，2003，23(12):2241－2245.

［5］姜国芳，谢宗波，乐长高.银杏叶黄酮类化合物的研究进展［J］.时珍国医国药，2004，15(5)306－308.

［6］黄锁义，黎海妮，余美料，等.益母草总黄酮的提取及鉴别［J］.时珍国医国药，2005，16(5):298－301.