超声微波协同萃取红豆中总黄酮的工艺研究

宁冬雪，曹龙奎，2

（1.黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江大庆163319；2.国家杂粮工程技术研究中心，黑龙江大庆163319）

超声微波协同萃取红豆中总黄酮的工艺研究

宁冬雪1，*曹龙奎1，2

（1.黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江大庆163319；2.国家杂粮工程技术研究中心，黑龙江大庆163319）

确定超声微波协同萃取红豆中总黄酮的最佳提取工艺，测定红豆中总黄酮的含量。研究提取时间、微波功率、提取温度、乙醇体积分数、料液比等因素对总黄酮提取率的影响。在进行单因素试验之后，通过正交试验优化超声微波协同萃取红豆总黄酮类化合物的工艺条件。结果表明，对红豆中总黄酮提取的影响程度为乙醇体积分数＞料液比＞提取时间＞微波功率。超声微波协同法提取总黄酮的最佳工艺条件为提取时间30 min，微波功率400 W，提取温度45℃，乙醇体积分数60%，料液比1∶25；提取3次，总黄酮提取量为1.75 mg/g。

超声微波协同萃取；红豆；黄酮；提取工艺

红豆，又名赤豆、红小豆、朱赤豆，是豆科一年生草本植物红小豆或红豆的种子。其种子除了可以食用外，在医药方面也有悠久的应用历史。红豆可以利水消肿、利湿退黄、清热解毒，现代常见应用于疾病治疗，如急性黄疸型肝炎、肾炎、营养不良性水肿、糖尿病、腮腺炎、阑尾炎等[1]。现代研究表明，红豆含有多种矿物质和生物活性物质，其中红豆中含有的黄酮类化合物具有许多生物活性，如抗肿瘤、抗癌、抗氧化、抗炎、免疫调节活性、抗病毒、抗菌活性、抗骨质疏松、抗辐射、预防心血管疾病等[2-7]。大豆异黄酮是生物黄酮的一种，自然界中黄酮资源十分有限，主要来源于豆科植物荚豆类、葛根等少数植物，其中以豆类植物中含量较高[8]。红豆内黄酮含量较多，且具有较强的氧化活性[9]。利用超声波或者微波提取红豆黄酮的效果显示红豆黄酮含量不低，但尚未见利用超声微波协同法提取红豆中总黄酮的工艺研究。试验采用超声微波协同法提取工艺对红豆中的总黄酮进行了提取研究，通过正交试验优化了提取条件，并对红豆中总黄酮提取含量进行了测定，旨在为红豆的进一步开发利用提供科学依据。

1 材料与仪器

农安红红豆，产自黑龙江齐齐哈尔；芦丁，上海源叶生物科技有限公司提供；硝酸铝，沈阳市华东试剂厂提供；氢氧化钠，天津市大茂化学试剂厂提供；亚硝酸钠，沈阳新兴试剂厂提供；无水乙醇，天津永晟精油化工有限公司提供；蒸馏水，实验室自制，国家杂粮工程技术研究中心提供；以上试剂均为分析纯。

高速万能粉碎机，天津市泰斯特仪器有限公司产品；CW-2000A型超声-微波协同萃取反应仪，上海新拓分析仪器科技有限公司产品；DGG-9070型电热恒温鼓风干燥箱、DK-S24型电热恒温水浴锅，上海森信实验仪器有限公司产品；多管架自动平衡离心机，湖南湘仪实验室仪器开发公司产品；电子天平，梅特勒-托利多仪器有限公司产品。

2 试验方法

2.1 绘制标准曲线

准确称取烘干至恒质量的芦丁0.050 0 g，置于250 mL容量瓶中，用60%乙醇溶解并定容，摇匀后，得到0.200 mg/mL的标准芦丁溶液；吸取上述制备的芦丁标准溶液0，1，2，3，4，5，6，7，8，9 mL置于25 mL容量瓶中，用60%乙醇补充至10 mL，加入亚硝酸钠溶液（5%）1 mL，充分摇匀后放置6 min；再加入1 mL硝酸铝溶液（10%），再次摇匀放置6 min后加入5 mL氢氧化钠溶液（10%）；最后用60%乙醇定容至刻度后摇匀，15 min后于波长510 nm处进行比色测定[10]，用空白试剂作为参比。以芦丁质量浓度为纵坐标、吸光度为横坐标作线性回归，得到标准曲线和回归方程。

2.2 原料预处理

红豆经过粉碎，过80目筛后装入塑封袋中；用石油醚进行脱脂，将脱脂后的红豆粉放入塑封袋备用。

2.3 红豆中总黄酮提取单因素试验

2.3.1 提取时间的确定

取红豆粉2 g，置于超声-微波协同萃取反应仪容器内，提取时间分别为10，20，30，40，50 min，得到的上清液置于100 mL容量瓶内，用60%乙醇定容至刻度，作为待测液。

2.3.2 微波功率的确定

取红豆粉2 g，置于超声-微波协同萃取反应仪容器内，微波功率为200，300，400，500，600 W，其余条件为提取时间20 min，提取温度50℃，料液比1∶20。提取液离心后抽滤，将得到的上清液置于100 mL容量瓶内，用60%乙醇定容至刻度，作为待测液。

2.3.3 乙醇体积分数的确定

取红豆粉2 g，置于超声-微波协同萃取反应仪容器内，乙醇体积分数为30%，40%，50%，60%，70%，其余条件为提取时间20 min，微波功率400 W，提取温度50℃，料液比1∶20。提取液离心后抽滤，得到上清液置于100 mL容量瓶内，用60%乙醇定容至刻度，作为待测液。

2.3.4 料液比的确定

取红豆粉2 g，置于超声-微波协同萃取反应仪容器内，料液比选用1∶15，1∶20，1∶25，1∶30，1∶35，其余条件为提取时间20 min，微波功率300 W，提取温度50℃，乙醇体积分数50%。提取液离心后抽滤，将得到的上清液置于100 mL容量瓶内，用60%乙醇定容至刻度，作为待测液。

2.4 红豆总黄酮的测定

准确量取5 mL待测液置于25 mL容量瓶中，按测定方法进行操作，测定于波长510 nm处的吸光度，代入回归方程，计算总黄酮提取量：

3 结果分析

以芦丁质量浓度为纵坐标、吸光度为横坐标，进行线性回归得标准曲线和回归方程为Y=13.121X-0.016 1，R2=0.999 3。由此可见，吸光度与芦丁质量浓度有良好的线性相关关系。

3.2 不同条件对红豆总黄酮提取的影响

3.2.1 提取时间的确定

提取时间对红豆总黄酮提取量的影响见图1。

图1 提取时间对红豆总黄酮提取量的影响

由图1可知，提取的总黄酮提取量先增高后降低，提取时间短时，总黄酮可能并未充分溶出；提取时间过长时，可能提取对总黄酮造成破坏。故提取时间为20 min时，总黄酮提取量最高。

3.2.2 微波功率的确定

微波功率对红豆总黄酮提取量的影响见图2。

在绿通治理环节，通过采集人和车的基本信息、绿通预约数据及绿通运输货物相关数据等，在绿通治理云平台对历史数据和当次采集数据进行实时分析比对，为绿通治理工作人员提供有效的辅助数据，使其根据这些数据快速“认识”该绿通车辆，由此形成数据采集和数据利用的闭环，为绿通治理过程管理提供可靠的数据依据。

由图2可知，在微波功率200～400 W，提取的总黄酮提取量呈增高状态；400 W之后总黄酮提取量降低。这可能是因为在200～400 W，微波功率破坏了红豆组织，有利于黄酮溶出；而微波功率较高时，会对黄酮物质造成破坏，故总黄酮提取量又有所降低。

3.2.3 乙醇体积分数的确定

图2 微波功率对红豆总黄酮提取量的影响

乙醇体积分数对红豆总黄酮提取量的影响见图3。

图3 乙醇体积分数对红豆总黄酮提取量的影响

由图3可知，乙醇体积分数为30%～50%时，总黄酮提取量逐渐增大；当乙醇体积分数大于50%时，总黄酮提取量反而减小。这可能因为在乙醇体积分数为50%时，黄酮溶解得较好，故总黄酮的提取量最大。

3.2.4 料液比的确定

料液比对红豆总黄酮提取量的影响见图4。

图4 料液比对红豆总黄酮提取量的影响

由图4可知，料液比越大，总黄酮提取量越高，溶剂用量大，总黄酮溶出较好。在料液比1∶25之后，总黄酮提取量减少，这可能是由于过量的溶剂会影响超声波和微波辅助效果。

3.2.5 提取温度的确定

提取温度对红豆总黄酮提取量的影响见图5。

由图5可知，总黄酮提取量随着提取温度的上升有所提高，在45℃后，总黄酮提取量又有所下降。这可能是因为随着提取温度的升高，有利于总黄酮物质的溶出[11]；而在45℃后，总黄酮提取量有所下降可能是由于提取温度过高破坏了黄酮物质，故总黄酮含量下降。

图5 提取温度对红豆总黄酮提取量的影响

3.3 正交试验分析

根据单因素试验结果，选取以上4个主要影响因素设计四因素三水平正交试验。

正交因素与水平设计见表1，L9（34）正交设计及极差分析结果见表2。

表1 正交因素与水平设计

表2 L9（34）正交设计及极差分析结果

由表2可知，4个处理因素对红豆总黄酮提取量影响程度为乙醇体积分数（C）＞料液比（D）＞提取时间（A）＞微波功率（B）。优化所得提取工艺组合为A3B2C3D2，即提取时间30 min，微波功率400 W，乙醇体积分数60%，料液比1∶25。

4 结论

进行了单因素试验和正交试验优化后，所得较好提取工艺为提取时间30 min，微波功率400 W，乙醇体积分数60%，料液比1∶25，提取温度45℃。应用最优条件对红豆黄酮提取3次，得到总黄酮提取量为1.75 mg/g，为更好地检测红豆中总黄酮含量及进一步开发红豆产品奠定了理论基础。

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[11]Alex P，Darren B.Ultrasonic innovations in the food industry：from the laboratory to commercial production[J].Innovative Food Science and Emerging Technologies，2008，9（2）：147-154.◇

Study on Extraction of Total Flavonoids from Red Bean by Ultrasonic and Microwave

NING Dongxue1，*CAO Longkui1，2
（1.College of Food Science，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing，Heilongjiang 163319，China；2.National Cereals Engineering Technology Research Center，Daqing，Heilongjiang 163319，China）

The purpose of this study is to determine the optimum extraction process of total flavonoids from red bean by ultrasonic and microwave.The effects of extraction time，microwave power，extraction temperature，ethanol concentration and solid-liquid ratio on the extraction rate of total flavonoids are investigated by single factor experiments.On the basis of single factor experiments，the optimum conditions for ultrasonic extraction of total flavonoids from red bean are determined by orthogonal experiment.Results in the investigated factors，the effect of total flavonoids on the extraction of red bean is：ethanol concentration＞extraction time＞microwave power＞material liquid ratio.Study shows that the optimum extraction conditions for extraction of total flavonoids by ultrasonic and microwave assisted extraction are as follows：the extraction time is 30 min，the ultrasonic power is 400 W，the extraction temperature is 45℃，the ethanol concentration is 60%，and the material liquid ratio is 1∶25.Repeat 3 times，the extraction of total flavonoids is 1.75 mg/g.

ultrasonic and microwave extraction；red bean；flavones；extraction process

R284

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.08.005

1671-9646（2017）08a-0016-03

2017-06-19

黑龙江省重大科技攻关项目“杂粮绿色食品精深加工与品质控制关键技术研究”（GA15B301）。

宁冬雪（1993—），女，硕士，研究方向为农产品加工。

*通讯作者：曹龙奎（1965—），男，博士，教授，研究方向为农产品加工。