超声波法提取荞麦粉中黄酮类化合物的工艺研究

张国涛



超声波法提取荞麦粉中黄酮类化合物的工艺研究

张国涛

（榆林学院， 陕西 榆林 719000）

为获得最佳的荞麦粉黄酮超声提取工艺，在考察单因素的基础上，采用四因素三水平的正交试验，获得最佳的超声提取黄酮工艺条件为：乙醇浓度65%，料液比为1∶45，超声温度60 ℃，超声时间25 min。在最优工艺条件黄酮得率最高，为20.5 mg/g。

荞麦；黄酮；超声萃取

荞麦独特的生长环境使其具有很高的营养价值，其所含的蛋白质和B组维生素均比大米要高很多[1]。此外荞麦还还具有许多的药学特性，如具有降血糖、降血脂和减少自由基的抗氧化活性[2-6]。荞麦的这些药学作用是荞麦中所含特殊营养成分的结果，黄酮类化合物在其中就发挥很大的作用[7-10]。研究荞麦中黄酮类化合物含量和种类，以及如何从荞麦中获得高产率的黄酮类化合物是开发荞麦深加工产品的理论基础，对提高荞麦的附加值具有重要科学意义。

传统提取黄酮类化学物的方法有醇提法、碱水提取法、碱水稀醇提取法、酶法和有机溶剂提取法[11-13]。由于传统提取工艺耗时、繁琐和提取率低等特点，高效的现代提取方法逐渐被人们所采用，主要有超临界流体提取法、微波提取法和超声波提取法等。本文采用实验条件简单易实现的超声波法提取荞麦中黄酮类化合物，确定最优的超声波提取工艺条件。

1 实验部分

1.1 材料和试剂

本实验所用的荞麦从本地农村购买的当年产荞麦。乙醇采用分析纯，芦丁为国内产的编号为BW6265的标准品。

1.2 实验仪器

采用的粉碎机为九阳的多能料理机机，型号为JYL-C022。超声波清洗器采用歌能的型号G-100S的设备。紫外分光光度计采用岛津的UV-1780型号的设备。

1.3 实验方法

1.3.1 样品处理

对收集的荞麦样品首先进行脱壳处理，对脱壳后的荞麦采用多功能料理机进行粉碎处理，然后收集过20目筛的荞麦粉样品，装在塑料袋封口放在冰箱冷藏备用。

1.3.2 黄酮化合物的定量分析

黄酮的测定方法采用芦丁作为标准品，具体的实验步骤见参考文献[14]。

1.3.3 实验设计

分别在100 mL 不同浓度的乙醇溶液中加入不同克数的荞麦粉、考察在不同的超声时间和超声温度下荞麦黄酮萃取率的情况。在此基础上设计四因素三水平的正交实验，确定最佳的提取荞麦粉黄酮的超声工艺，并对最优工艺条件进行验证实验。

2 实验结果与讨论

2.1 单因素实验

2.1.1 提取剂浓度对黄酮提取率的影响

考察了不同乙醇浓度提取荞麦粉中黄酮的得率，具体结果见图1所示。

图1 乙醇浓度对黄酮提取率的影响

当乙醇浓度较低（45%）时，有大量的水溶性糖类和蛋白质等物质溶出，虽然可溶物较多，但黄酮得率却不高。而当乙醇浓度大于等于55%时，荞麦粉的黄酮得率明显提高。在乙醇浓度为65%时，荞麦粉的黄酮得率值达到最大。随着乙醇浓度继续增大，荞麦粉的黄酮得率有轻微的下降趋势，这与贾雪峰的报道结果相似[15]。

2.1.2 超声萃取时间对黄酮产率的影响

不同超声时间下荞麦粉黄酮的得率见图2所示。

图2 萃取时间对黄酮产率影响

整体上随着超声时间的增加，荞麦粉黄酮的得率均有不同程度的提高，尤其在5~15 min之间。而当超声时间超过15 min后，这种增长趋势减缓，可见继续延长超声时间 ，对黄酮萃取率影响不大。

2.1.3 荞麦黄酮萃取率随超声温度的变化情况

本文考察了超声温度在40~80 ℃之间对荞麦粉黄酮得率的影响，结果见图3所示。

在超声温度为40~60 ℃之间时，随着超声温度的增加，荞麦粉黄酮得率增加；但当温度继续增高时，也即在60~80 ℃之间，随着超声温度的增加荞麦粉黄酮的得率反而有所下降。由此可以得出60 ℃之前，温度的增加有利于黄酮的溶解，但温度高于60 ℃时反而会抑制黄酮的析出。

图3 温度对黄酮提取率影响

2.1.4 料液比对荞麦粉黄酮提取率的影响

不同料液比条件下荞麦粉黄酮提取率的结果见图4所示。从图中不难看出一定量的荞麦粉随着乙醇溶液消耗体积的增多，黄酮得率增加。不过在料液比为1∶30之后，随着乙醇溶液消耗体积的增加，黄酮得率的增加趋势明显减弱，说明继续增加乙醇溶液的用量对黄酮得率的提高意义不是很大。

2.2 正交实验

2.2.1 正交实验方案及结果

图4 液料比对黄酮提取率影响

在单因素不同水平实验的基础上，设计正交实验。分别选取各个因素的三个水平，以9（34）正交表安排实验，具体见表1。

对表1中的数据进行分析，其中极差最大的列为（时间）列，因此时间对黄酮提取率的影响最大，正交实验的方差分析也证明这点。例如在表2中可以看出，在=0.05水平，以极差最小列（料液比）列作为误差列，（时间）列具有显著性。乙醇浓度、温度和料液比对荞麦黄酮提取率的影响程度均不及超声时间，且三者对荞麦黄酮提取率的影响程度依次减弱。对乙醇浓度、料液比、超声时间和超声温度四个因素的均值进行分析，得出最优的工艺组合为2323，即荞麦粉用65%的乙醇溶液，以1∶45的料液比在环境温度为60 ℃的水浴中超声25 min，黄酮提取率最高。

表1 正交实验结果

表2 方差分析表

2.2.2 最佳工艺条件验证

在上述正交实验获得的最佳工艺条件下对荞麦粉的黄酮进行提取实验，通过计算得出荞麦粉的黄酮得率为20.5 mg/g，该实验结果优于上述正交实验中的所有实验，因此可确定通过正交实验获得的提取荞麦粉黄酮的最优提取工艺条件是合理的。

3 结论

首先分析单个因素对荞麦黄酮萃取率的结果影响，然后设计正交试验的因素水平方案。通过正交试验的结果分析，最终确定最佳的荞麦黄酮提取工艺条件为：乙醇浓度65%，超声温度60 ℃，超声时间25 min，料液比为1∶45。

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Study on the Optimum Ultrasonic Extraction Process of Flavonoids Compounds in Buckwheat Powder

（Yulin University, Shaanxi Yulin 719000, China）

Using orthogonal test of four factors and three levels, the optimum ultrasonic extraction process conditions of flavonoids compounds in buckwheat powder were obtained as follows: the ethanol concentration 65%, the rate of liquid to material 1:45, the ultrasonic temperature 60℃, and the ultrasonic time 25 min. Under the optimum ultrasonic extraction process conditions, the highest yield of flavonoids compounds can reach to 20.5 mg/g.

Buckwheat; Favone; Ultrasonic extraction

TQ 028

A

1671-0460（2017）08-1524-03

陕西省科技计划项目，项目号：2011KW-27。

2017-01-10

张国涛（1982-），男，陕西榆林市人，讲师，硕士，2009年毕业于深圳大学材料化学专业，研究方向：从事天然产物活性成分研究。E-mail：99452715@qq.com。