微波辅助提取加工型番茄植株总黄酮的工艺研究

邸娜，郑喜清，王靖，王海伟

（河套学院农学系，内蒙古巴彦淖尔015000）

微波辅助提取加工型番茄植株总黄酮的工艺研究

邸娜，郑喜清，王靖，王海伟

（河套学院农学系，内蒙古巴彦淖尔015000）

研究加工型番茄植株总黄酮的微波辅助提取工艺。结果表明：4个因素对提取加工型番茄植株总黄酮影响的主次顺序为：乙醇浓度＞微波功率＞微波时间＞液料比；最佳工艺条件为：乙醇浓度70%，液料比30 mL/g，微波功率280 W，微波时间1min；优化条件下总黄酮的提取率为0.243mg/g。

加工型番茄植株；总黄酮；微波；提取工艺

内蒙古自治区巴彦淖尔市是我国继新疆之后第二大加工型番茄种植区，2012年种植面积为1.13万hm2［1］，加工型番茄已成为当地主要的经济作物之一。巴彦淖尔市乃至全国，每年番茄果实采摘后，大量的番茄植株被废弃，没有得到进一步的加工利用。研究表明，番茄植株中含有大量的黄酮和维生素C［2-3］，并可以采用乙醇浸提法对其进行提取。目前，研究植物有效成分提取普遍采取微波辅助提取的方法。近年来微波辅助提取技术发展迅速，与传统提取技术相比，具有操作简便、提取速度快、效率高、不污染提取产品等优点，在植物有效成分的提取中得到了广泛应用。本文采用微波辅助提取的方法提取加工型番茄植株中的总黄酮，以其获得最适宜的提取工艺参数，促进加工型番茄的产业化发展。

1　材料与仪器

加工型番茄植株：采自内蒙古巴彦淖尔市临河区气象局试验田；芦丁（Rutin）：生工生物工程（上海）股份有限公司，含量≥98%。

723型分光光度计：上海凤凰光学科仪有限公司；P70D20TP-C6（W0）微波炉：格兰仕集团；BSA323SCW分析天平：德国赛多利斯；TGZ4-WS离心机：上海卢湘仪离心机有限公司；XFB-500小型药材粉碎机：中诚制药机械厂。

2　方法

2.1对照品溶液的制备

准确称取烘干至恒重的芦丁标准品80 mg，用60%乙醇溶液溶解，定容至50 mL，得到1.6 mg/mL芦丁标准溶液。

2.2标准曲线的绘制——亚硝酸钠-硝酸铝比色法［3］

精确吸取芦丁标准溶液0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mL分别置于25mL容量瓶中，加60%乙醇溶液至12.5mL，混匀；分别加入5%的NaNO20.75 mL，摇匀静置6 min；加人10%Al（NO3）30.75 mL，摇匀静置6 min；加入4%NaOH 10 mL，摇匀；最后用60%乙醇溶液定容至25 mL，摇匀静置10 min，510 nm处测其吸光度值。以黄酮的浓度（c）为横坐标、吸光度（A）为纵坐标，绘制标准曲线，得到回归方程：y=10.204x-0.005 2，R2= 0.999 6，线性范围为0.032 mg/mL～0.160 mg/mL。

2.3加工型番茄植株总黄酮的提取工艺流程

加工型番茄植株→50℃烘干→粉碎→微波辅助提取→提取液→离心→上清液→定容，待用

2.4加工型番茄植株总黄酮的含量测定

准确吸取12.5 mL样品提取液于25 mL容量瓶中，按照2.2的方法显色并测定吸光度，代入回归方程，求得显色液中总黄酮的浓度c，再按以下公式计算总黄酮的提取量：

式中：c为回归方程计算得出的显色液中总黄酮的浓度，mg/mL；V为样品提取液的体积，mL；m为样品质量，g。

2.5单因素试验

2.5.1乙醇浓度对总黄酮提取量的影响

选取乙醇浓度、液料比、微波功率、微波时间4个因素，在乙醇浓度分别为10%、30%、50%、70%、90%，其他因素组合为30 mL/g、462 W、1 min的条件下，测定总黄酮的提取量。

2.5.2液料比对总黄酮提取量的影响

在液料比分别为10、20、30、40、50 mL/g，其他因素组合为乙醇浓度50%、微波功率462W、微波时间1min的条件下，测定总黄酮的提取量。

2.5.3微波功率对总黄酮提取量的影响

在微波火力分别为低火、中低火、中火、中高火、高火，对应微波功率分别为119、280、462、595、700 W，其他因素组合为乙醇浓度50%、液料比30 mL/g、微波时间1 min的条件下，测定总黄酮的提取量。

2.5.4微波时间对总黄酮提取量的影响

在微波时间分别为0、0.5、1、1.5、2 min，其他因素组合为乙醇浓度50%、液料比30 mL/g、微波功率462 W的条件下，测定总黄酮的提取量。

2.6正交试验

在单因素试验的基础上，以乙醇浓度、液料比、微波功率和微波时间为影响因素，按照L9（34）正交试验设计优化加工型番茄植株总黄酮的微波提取工艺，正交试验的因素水平设计见表1。

表1　正交试验因素水平Table 1　Factors and levels of orthogonal experiment

3　结果与分析

3.1单因素试验

3.1.1乙醇浓度对总黄酮提取率的影响

乙醇浓度对总黄酮提取率的影响见图1。

图1　乙醇浓度对黄酮浸提率的影响Fig.1　Effect of ethanol concentration on extraction of total flavones

由图1可见，随着乙醇浓度的增加，样品总黄酮的提取率增大，当乙醇浓度增大到50%时，黄酮的提取率达到最大，之后随着乙醇浓度的继续增加，提取率反而下降，当乙醇浓度大于70%时，提取率急剧下降。这主要与溶剂的化学性质有关，当溶剂浓度改变时，其极性也随之发生改变，乙醇浓度较低时，溶液极性较大，有研究表明，水能加速植物材料膨胀，膨胀后的植物材料与溶剂接触的表面积增大，可使植物材料与溶剂接触充分［4］；而随着乙醇溶液浓度逐渐增大，其极性逐渐减小，此时提取液的颜色也由棕黄色逐渐变为绿色，根据相似相溶的原理，说明样品中像叶绿素这样极性较小的物质溶出增多，过多的叶绿素等物质溶出可阻碍黄酮类化合物的溶出，使总黄酮的提取量下降。

3.1.2液料比对总黄酮提取率的影响

液料比对黄酮提取率的影响见图2。

当液料比由10 mL/g提高到20 mL/g时，总黄酮的提取率明显增大，其后提取率缓慢增大，液料比继续增大到40 mL/g时总黄酮的提取率达到最大，但与30 mL/g时相比增大效果不明显，且超过40 mL/g提取率下降。这是因为液料比较小时，增加溶剂用量可提高溶剂对黄酮的溶解能力，而且会使样品与提取液之间总黄酮的浓度差增大，较高的浓度差使黄酮类化合物更易渗出。当液料比继续增大时，总黄酮的提取率反而下降，但成本却随之增大，因此综合考虑提取率和提取成本，选择30 mL/g的液料比为宜。

图2　液料比对黄酮浸提率的影响Fig.2　Effect of liquid to solid ratio on extraction of total flavones

3.1.3微波功率对总黄酮提取率的影响

微波功率对加工型番茄植株总黄酮提取率的影响如图3所示。

图3　微波功率对总黄酮浸提率的影响Fig.3　Effect of microwave power on extraction of total flavones

功率达到280 W时，总黄酮的提取率达到最大，功率增大到462 W时，提取率急剧下降，以后提取率缓慢下降。微波辅助提取原理是利用微波射线破坏细胞壁，使细胞内容物释放到溶剂中［5］。随着功率的增大，微波对细胞破坏越严重，物质溶出越容易，但当微波功率过大时，加热速度快，强热效应对黄酮类化合物具有一定的破坏作用，同时溶出的其他有机物含量增加，对黄酮的溶出产生一定的阻碍作用。

3.1.4微波时间对总黄酮提取率的影响

微波时间对总黄酮提取率的影响如图4所示。

图4　微波时间对总黄酮浸提率的影响Fig.4　Effect of microwave time on extraction of total flavones

微波提取0.5 min较未经微波提取的样品总黄酮的提取率明显提高，微波提取1 min时提取率达到最大，以后下降。这是因为微波处理可促进番茄植株中黄酮类化合物的溶出，而且随微波时间延长，其辐射强度可更彻底的破坏细胞壁，促进黄酮类化合物从样品细胞中快速溶出，增加总黄酮的提取率，但超过1 min后，体系温度过高，发生暴沸，黄酮类化合物结构被破坏，乙醇挥发降低了溶剂的极性，使提取率反而下降。

3.2微波提取工艺优化——正交试验

根据单因素试验结果，为考察各因素对总黄酮提取率影响的显著性并进一步优化提取条件，以乙醇浓度、液料比、微波功率和微波时间为主要因素，进行L9（34）正交试验，试验结果如表2所示。

表2　正交试验结果及分析Table 2　The results and analysis of orthogonal experiment

对加工型番茄植株总黄酮提取率的影响，乙醇浓度、液料比、微波功率和微波时间均具有极显著差异。由极差分析可知，乙醇浓度影响最大，液料比影响最小，4个影响因素的主次顺序为：乙醇浓度>微波功率>微波时间>液料比。由此得出各因素的最优组合为A2B1C2D2，即乙醇浓度70%，液料比30 mL/g，微波功率280 W，微波时间1 min。取A2B1C2D2最优因素水平做验证试验，测得加工型番茄植株中总黄酮的含量为0.243 mg/g。其中乙醇浓度的正交试验结果与单因素试验结果有一定差异，这可能是多因素作用时各因素之间存在交互作用。

4　结论

本试验通过单因素试验和正交试验，探讨了影响微波辅助提取加工型番茄植株总黄酮的主要因素及其相互作用，确定优化提取工艺参数为：乙醇浓度70%，液料比30 mL/g，微波功率280 W，微波时间1 min。该条件下，加工型番茄植株总黄酮的提取重复性好，精密度高，与单因素试验相比，可显著提高总黄酮的提取率，为加工型番茄植株的利用提供了一个思路。

［1］高永生，程士哲，张文武.巴彦淖尔市加工番茄食品安全现状及存在问题［J］.内蒙古农业科技，2013（4）：125-127

［2］赵海清，窦君，阿吉艾克拜尔·艾萨.番茄有效成分含量测定及其综合利用产业化构想［J］.安徽农业科学，2010，38（29）：16186-16187

［3］邸娜，韩海军，郑喜清，等.番茄植株总黄酮提取工艺优化［J］.食品研究与开发，2015，36（13）：62-65

［4］Li H Z，Pordesimo L，Weiss J.High intensity ultrasound-assisted extraction of oil from soybeans［J］.Food Res Int，2004，37（7）：731-738

［5］黎海彬，王邕，李俊芳，等.微波辅助提取技术在天然产物提取中的应用［J］.现代食品科技，2005，21（3）：148-150

Study on the Processing Technology of Microwave-assisted Extracting Total Flavones from Processing Tomato Plants

DI Na，ZHENG Xi-qing，WANG Jing，WANG Hai-wei
（Agriculture Department，Hetao College，Bayannaoer 015000，Inner Mongolia，China）

Studied on the processing technology of microwave-assisted extracting total flavones from processing tomato plants.The results showed that the order of factors influencing total flavones extraction was ethanol concentration＞microwave power＞microwave time＞liquid to solid ratio；the optimal extraction condition：ethanol concentration was 70%，liquid to solid ratio was 30 mL/g，microwave power was 280 W，microwave time 1 min；under the optimal extraction condition，the total flavones extraction was 0.243 mg/g.

processing tomato plants；total flavones；microwave；processing technology

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.21.010

内蒙古自治区高等学校科学研究项目（NJZC13388）

邸娜（1983—），女（汉），讲师，硕士，从事植物栽培生理及天然产物的提取和分离方面的教学和科研工作。

2015-12-27