超声-微波协同萃取法提取龙眼壳总黄酮

2014-01-31韩淑琴李志锐朱学良

食品研究与开发 2014年7期

韩淑琴，李志锐，朱学良

（1.中山职业技术学院，广东中山528404；2.武汉百信正源生物技术工程有限公司，湖北武汉430040）

龙眼Dimocarpus Longan Lour. 拉丁名Dimocarpus longan Lour，俗名桂圆，原产于我国南部和越南北部的南亚热带，在我国已有2000 多年栽培历史，为四大岭南佳果之一。龙眼肉中含有大量有益于人体健康的微量元素，故其早在汉朝时期，就已作为药用，其主要功能是安神，治失眠、健忘、惊悸。中国为世界龙眼生产大国，主产于广东、广西、四川、福建等地，种植面积大，龙眼肉年产量在100 万t 以上，年产值近100 亿元，均居世界首位[1-4]。

据文献报道龙眼壳中含有大量的生物碱、黄酮、多酚等生物活性成分[5]。每年在龙眼肉加工过程中，产生大量的龙眼壳，这些龙眼壳往往被丢弃，若能采用高效低成本的方法提取龙眼壳中的总黄酮类物质，将创造极高的经济价值。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

龙眼壳：市售石硖龙眼；95%乙醇（分析纯）：广东光华化学厂有限公司；芦丁标准品：中国生物制品检定所，其他试剂均为分析纯。CW-2000 型超声-微波协同萃取仪：中国上海新拓微波溶样测试技术有限公司；紫外可见分光光度计T6 新世界：北京普析通用仪器有限责任公司；RE-2000B 旋转蒸发仪：上海一科仪器有限公司；DHG-9245A 型电热鼓风干燥箱：上海一恒科学仪器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 芦丁标准曲线的绘制

精确称取干燥至恒重的芦丁标准品20.0 mg 于小烧杯中，加入少量95%的乙醇溶解，于100 mL 容量瓶中定容，得到浓度为0.2 mg/mL 的芦丁标准溶液，冷藏备用。

分别准确量取0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9 mL 芦丁标准溶液于9 支10 mL 的比色管中，以95 %乙醇定容至刻度，以试剂作空白参比液，在波长为512 nm 下测定吸光度，以测得的吸光度值A 为纵坐标，芦丁的浓度为横坐标绘制标准曲线。

1.2.2 UMAE 法提取龙眼壳总黄酮工艺条件的优化

采用超声-微波协同萃取法以乙醇溶液为溶剂提取龙眼壳总黄酮，对提取时间、浸泡时间、液固比、乙醇浓度、微波功率等各因素对黄酮提得率的影响进行研究。

从单因素实验结果综合分析选取对提取率、提取成本和提取效率影响较大的溶剂浓度、液固比、提取时间3 个单因素，每个因素3 个水平设计正交试验，探究各提取条件对龙眼壳总黄酮提得率的影响，其他条件取单因素实验中得到的最佳条件，通过正交分析得出最佳提取工艺条件组合。

1.2.3 龙眼壳总黄酮提得率的计算

对龙眼壳总黄酮超声微波提取液进行吸光度测定，由回归方程计算求得总黄酮含量，进而根据溶液体积计算出提取得到的龙眼壳总黄酮量，根据下列公式计算龙眼壳总黄酮提得率。

龙眼壳总黄酮提得率=（总黄酮提得量/龙眼壳质量）×100%。

2 结果与讨论

2.1 标准曲线

以浓度C（mol/L）为横坐标，以吸光度A（Abs.）为纵坐标，绘制标准曲线。得标准曲线方程为：y=0.009 04+85.851 52x（R2=0.999 9）。

图1 芦丁标准曲线Fig.1 Rutin standard curve

2.2 单因素实验

2.2.1 微波功率及超声作用对黄酮提得率的影响

2.2.1.1 微波功率对黄酮提得率的影响

微波功率对黄酮提得率的影响见图2。

由图2 可知，在其他条件相同的一组实验中微波功能关闭时，提得率只有0.480%，打开微波功能的组，100 W 时提得率即达到了1.203%，300 W 时提得率达到了1.582%，随着微波功率的继续提高，被加热物料温度上升更迅速，容易造成物料上涌喷出等现象，导致提得率反而降低。

2.2.1.2 超声波对提得率的影响

超声波对提得率的影响见表1。

图2 微波功率对总黄酮提得率的影响Fig.2 Effects of microwave power on extraction rate of total flavones

表1 超声波对总黄酮提得率的影响Table 1 Effects of ultrasonic on extraction rate of total flavones%

由表1 可知，超声波开启的情况下总黄酮提得率比关闭情况下高很多，表明超声波作用对提取率影响显著。因为本实验所用设备超声波功率不可调，因此在实验中超声波都保持在开启状态。

2.2.2 浸泡时间对黄酮提得率的影响

浸泡时间对黄酮提得率的影响见图3。

图3 浸泡时间对总黄酮提得率的影响Fig.3 Effects of soak time on extraction rate of total flavones

由图3 可知，浸泡时间从0～1 h 之间随着时间的延长，总黄酮的提得率显著增加，但是浸泡1 h～2 h 间提得率增幅平缓，综合考虑提得率和效率因素，因此选择1 h 为原料浸泡时间较为理想。

2.2.3 提取时间对黄酮提得率的影响

提取时间对黄酮提得率的影响见图4，可知，随着提取时间的增加，提得率呈先增长后降低的趋势，20 s到60 s 提得率迅速增加，60 s 时提得率达到最高点，60 s 以后提得率稍有降低。提取过程中随着提取时间的增加，温度也会提高，导致溶液沸腾，因此本实验将提取分阶段进行，60 s 分成5 个阶段，即20 s（提取）、10 s（暂停）、20 s（提取）、10 s（暂停）、20 s（提取）。

图4 提取时间对总黄酮提得率的影响Fig.4 Effects of extraction time on extraction rate of total flavones

2.2.4 液固比对黄酮提得率的影响

液固比对黄酮提得率的影响见图5。

图5 液固比对总黄酮提得率的影响Fig.5 Effects of liquid-Solid ratio on extraction rate of total flavones

由图5 可知，随着液固比的增加，总黄酮的提得率逐渐变大。但是液固比大于20 后提得率的增加趋势平缓。综合考虑提得率和成本问题，液固比并不是越大越好。

2.2.5 乙醇浓度对黄酮提得率的影响

乙醇浓度对黄酮提得率的影响见图6。

图6 乙醇浓度对总黄酮提得率的影响Fig.6 Effects of ethanol concentration on extraction rate of total flavones

由图6 可知，在乙醇浓度为65%时，总黄酮的提得率最高。而当乙醇浓度继续增大时脂溶性物质溶出量也逐渐增大，杂质增多，干扰因素也随之增加，从而使提得率有所减小。

2.3 正交试验设计

在上述单因素实验基础上选择影响较大的液固比、乙醇浓度、微波功率为考虑因素，每个因素3 水平，以总黄酮的提得率为指标，做L9（33）正交试验。

表2 正交试验因素/水平表Table 2 Facters and levels of orthogonal test

表3 L9（33）正交试验设计及结果Table 3 Results of L9（33）orthogonal test

由表3 分析结果可知，各因素对提得率影响顺序为：B＞A＞C，其中乙醇浓度的影响最大，微波功率对龙眼壳总黄酮提得率的影响较小。

据正交分析可知，A3B2C2为最佳组合。这一组合没有包括在正交设计的9 个组合中，因此将A3B2C2组合与正交实验中提得率最高的A3B2C1组合同时做对比试验，结果显示：A3B2C2提得率为1.741%；A3B2C1提得率为1.710%，则A3B2C2组合提得率明显优于A3B2C1组合。因此，正交试验得出UMAE 法提取龙眼壳总黄酮最佳方案为A3B2C2，即液固比25，乙醇浓度65%，微波功率300 W。