蕨菜总黄酮超声提取工艺

李凤伟 黄磊

摘要：采用超声法提取蕨菜（Pteridium aquilinum var. Latiusculum）中的总黄酮，研究了提取工艺中乙醇体积分数、料液比、超声时间、超声功率4个因素对总黄酮提取率的影响，然后利用正交试验优化了蕨菜总黄酮的提取工艺。结果表明，最佳工艺条件为乙醇体积分数70%，料液比1∶30，超声时间80 min，超声功率225 W，在此条件下，蕨菜总黄酮提取率为7.33%。

关键词：蕨菜（Pteridium aquilinum var.Latiusculum）；总黄酮；超声提取；正交试验

中图分类号：R284.2 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）13-3227-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.13.041

Ultrasonic Extraction Technology of Flavonoids from Pteridium aquilinum var. Latiusculum

LI Feng-wei，HUANG Lei

（College of Ocean and Biological Engineering，Yan Cheng Institute of Technology， Yancheng 224051， Jiangsu， China）

Abstract： The total flavonoids were extracted from Pteridium aquilinum var. latiusculum using ultrasonic. Effects of ethanol concentration， solid-liquid ratio，ultrasonic time and ultrasonic power on the extraction rate of total flavonoids were investigated by single factor experiments and extraction condition was optimized using orthogonal experiments. The results showed that the optimum extraction condition was 70% of ethanol concentration，1∶30 of material-water ratio，80 mins of ultrasonic time and ultrasonic power 225 W，and under this condition，the extraction rate of total flavonoids was 7.33%.

Key words： Pteridium aquilinum var. latiusculum； total flavonoids； ultrasonic extraction； orthogonal experiments

蕨菜别名拳头菜、龙爪菜、如意菜等，是蕨科（Sinopteridaceae）蕨属（Pteridium）植物蕨（Pteridium aquilinum var. Latiusculum）的幼嫩苗，富含对人体有益的多种营养成分和药效成分，据《本草纲目》记载，蕨菜具有清热、滑肠、降气、驱风、化痰等功效，可作为药食两用植物[1-3]。蕨菜喜生于低山区向阳地块，多分布于稀疏针阔混交林，主产于华北、东北、西北、西南各省[4]。成分分析表明，蕨菜含有粗蛋白质、粗脂肪、膳食纤维、微量元素等营养成分[5]，还富含包括山奈酚、槲皮素及其糖苷类的黄酮类物质[6，7]。现代药理研究表明，蕨菜具有抑菌、抗氧化、抗肿瘤、降血脂及免疫调节等多种药理作用，可用于治疗高血压、糖尿病、湿热黄疸、风湿性关节炎等症状[8-12]。蕨菜黄酮有抗氧化、抗突变、保肝等作用[13-15]，可应用于食品、医药和保健食品领域，市场前景广阔，因此高效提取蕨菜黄酮具有重要意义。本研究针对蕨菜中总黄酮进行了超声提取工艺优化，以期为蕨菜的开发利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

材料：蕨菜，产地为吉林省长白山。试剂：芦丁标准品，上海源叶生物科技有限公司；氢氧化钠、硝酸铝、亚硝酸钠、无水乙醇、石油醚等化学试剂均为国产分析纯。

1.2 仪器

UV2100分光光度计，尤尼科（上海）仪器有限公司；KQ-250DB数控超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司；DHG-9140A电热恒温鼓风干燥箱，上海精密实验设备有限公司；AL104电子天平，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；RE-2000旋转蒸发器，上海亚荣生化仪器厂。

1.3 方法

1.3.1 蕨菜总黄酮的提取工艺流程 蕨菜→干燥→粉碎→石油醚脱脂→干燥→乙醇超声提取→过滤→滤液定容→显色→测吸光度。

1.3.2 总黄酮标准曲线的绘制[16] 精密称取芦丁对照品10 mg，用60%乙醇配成0.20 mg/mL的对照品溶液。精密量取芦丁对照品溶液0、1、2、3、4、5、6 mL，分别置于25 mL容量瓶中，各加入60%乙醇补充至10 mL，加入5% NaNO2溶液1 mL，摇匀，放置6 min；加入5% Al（NO3）3溶液1 mL，摇匀，放置6 min；加入10% NaOH溶液10 mL，用60%乙醇定容至刻度，摇匀，放置15 min。以不加芦丁对照品溶液为空白对照，采用分光光度法在510 nm波长处测定吸光度，以芦丁浓度（x，mg/mL）为横坐标，吸光度（y）为纵坐标，绘制标准曲线，得线性回归方程为：y=10.729 0x+0.002 6， R2=0.999 5。

1.3.3 蕨菜总黄酮提取单因素试验 取蕨菜1.0 g置于锥形瓶中，以乙醇作为溶剂，采用不同的乙醇体积分数、料液比、超声时间、超声功率提取蕨菜总黄酮，过滤提取液，滤液置于100 mL容量瓶中，定容，摇匀，准确吸取2 mL滤液于25 mL容量瓶中，按照“1.3.2”中的显色方法显色，测定吸光度，根据回归方程计算总黄酮的含量，得出提取率。各因素设置水平分别为：①乙醇体积分数：40%、50%、60%、70%、80%；②料液比：1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50； ③超声时间：20、40、60、80、100 min；④超声功率：150、175、200、225、250 W。每个水平重复3次，取平均值确定各因素对总黄酮提取率的影响。总黄酮提取率=（总黄酮质量/蕨菜质量）×100%。

1.3.4 蕨菜总黄酮提取工艺的正交试验 以总黄酮提取率为指标，选择乙醇体积分数（A）、料液比（B）、超声时间（C）、超声功率（D）4个因素，采用L9（34）正交试验表进行试验。各因素与水平见表1。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 乙醇体积分数对蕨菜总黄酮提取率的影响

在料液比为1∶30，超声功率为200 W，超声提取60 min时，考察乙醇体积分数对蕨菜总黄酮提取率的影响。由图1可知，随着乙醇体积分数的升高，蕨菜总黄酮的提取率先升高后降低，在体积分数为70%时提取率达到峰值，可能是因为随着乙醇体积分数的升高，溶剂含水量减少，极性变小，根据相似相溶原理，此时溶剂的极性与蕨菜中总黄酮的极性相似，有利于总黄酮的溶解。乙醇体积分数为80%时提取率降低，可能是由于在此体积分数下蕨菜中脂溶性成分增加，影响总黄酮物质的溶出[17]。

2.1.2 料液比对蕨菜总黄酮提取率的影响 在乙醇体积分数为70%，超声功率为200 W，超声提取60 min时，考察不同料液比对蕨菜总黄酮提取率的影响。由图2可知，当料液比不断增加时，蕨菜总黄酮的提取率也不断增大，但当料液比超过1∶40时，提取率反而开始下降，可能是因为料液比过大，增加了超声波破碎细胞的阻力，使细胞破碎程度下降，从而降低了总黄酮的提取率，故本试验选择料液比1∶40为最佳料液比。

2.1.3 超声时间对蕨菜总黄酮提取率的影响 在乙醇体积分数为70%，料液比为1∶40，超声功率为200 W时，考察不同超声时间对蕨菜总黄酮提取率的影响。由图3可知，超声时间为20～80 min时，蕨菜总黄酮的提取率随着超声时间的增加而增加，80～100 min时总黄酮提取率变化很小。可能是提取时间过短，总黄酮物质还未充分溶出，80 min时总黄酮物质充分溶出达到平衡，再延长时间，蕨菜中其他杂质也溶出到提取液中，可能对总黄酮的检测有一定影响，所以选择提取时间80 min。

2.1.4 超声功率对蕨菜总黄酮提取率的影响 在乙醇体积分数为70%，料液比为1∶40，超声提取80 min时，考察不同超声功率对蕨菜总黄酮提取率的影响。由图4可知，蕨菜总黄酮提取率随着超声功率的增加先升高后降低。主要原因可能是较高的超声功率下，超声空化作用强，可加速组织细胞的破碎，有利于总黄酮类成分的溶出。

2.2 正交试验

由蕨菜总黄酮提取正交试验结果（表2）可以看出，乙醇体积分数、料液比、超声时间和超声功率对总黄酮提取率均有不同程度的影响，其中乙醇体积分数对总黄酮提取率的影响显著（P<0.05），各因素对蕨菜总黄酮提取率影响的主次顺序为A、C、D、B。超声提取蕨菜总黄酮的最佳工艺组合为A2B2C2D2，即乙醇体积分数70%、料液比1∶40、超声时间80 min、超声功率200 W。正交表中无此项组合，在此条件下进行验证试验，总黄酮提取率为7.26%。验证结果显示，在A2B2C2D2组合条件下的总黄酮提取率低于A2B1C2D3组合的，因此选取A2B1C2D3为最佳工艺组合，即乙醇体积分数70%、料液比1∶30、超声时间80 min、超声功率225 W，在此条件下，蕨菜总黄酮的提取率为7.33%。

3 讨论

超声波提取具有简单、方便、快速、得率高且不影响有效成分等优点，近年来被广泛应用于植物活性成分的提取中[18]。本研究以蕨菜为原料，采用超声辅助法对其中的总黄酮进行提取，该方法与加热回流提取法相比具有提取温度低、提取时间短等优点，可以高效获得植物中的原生物质。通过单因素和正交试验，获得了超声辅助提取蕨菜总黄酮的最佳工艺条件，该工艺条件为进一步开发利用中国蕨菜资源提供了一定的理论依据。

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