黑米中总黄酮不同提取工艺的比较

王磊，韦雅玲，王红梅

（吉林工商学院粮食学院，吉林长春130507）

黑米中总黄酮不同提取工艺的比较

王磊，韦雅玲，王红梅

（吉林工商学院粮食学院，吉林长春130507）

以黑龙江五常黑米为原料，采用不同的提取方法提取黑米中的黄酮类物质，对乙醇回流提取法和超声波辅助法提取黑米中总黄酮的效果进行比较，确定最佳条件。结果表明：超声波辅助法对黑米总黄酮的提取率最高，其最佳工艺参数为：料液比1∶50（g/mL），乙醇浓度60%，超声时间40 min，提取温度55℃，该条件下黑米总黄酮的提取率达到3.80%，该法高于乙醇热回流提取法提取。

黑米；总黄酮；回流提取；超声波辅助提取

Abstract：Total flavonoids were extracted from Wuchang grown black rice by different methods including alcohol reflux and ultrasonic assisted extraction.The effect of reflux method and ultrasonic assisted method were compared and the optimal technique parameters were obtained.The optimal extraction conditions were determined as follows：the material-to-liquid 1∶50（g/mL），ethanol concentration 60%，ultrasonic time 40 min，extraction temperature 55℃.Under these conditions，the extraction rate of total flavonoids from grown blackrice using ultrasonic assisted method could reach 3.80%，which was greatly improved compared to using traditional reflux method.

Key words：grown black rice；total flavonoids；reflux extraction；ultrasonic assisted extraction

黄酮类化合物是一类重要的具有多样生物活性的含氧杂环天然有机化合物，广泛存在于植物中[1]。黄酮不仅具有抗菌、消炎镇痛、降血压、降血脂、清热解毒等作用，在抗氧化、抗衰老、抗肿瘤、抑制脂肪酶等方面也有显著效果，是目前功能性食品和医药品竞相开发的重点领域[2]。传统的黄酮提取方法为回流提取法、索氏提取法、水蒸气蒸馏法等。超声技术的高频振动及空化效应，可以破坏细胞组织从强化浸提效果，具有提取时间短、效率高等特点，近年来已广泛应用于天然活性物质的提取[3-4]。

黑米又称紫米、血米、乌米，在中国和东亚地区被誉为“补血米”、“长寿米”等[5]。黑米营养丰富，蛋白质平均含量为13%左右，比普通白米高46%～66%；氨基酸组成齐全，含有17种人体必需的氨基酸，组成比例优于白米且氨基酸组成模式接近人体模式[6]。此外，黑米中富含铁、锌、铜、锰等微量元素及VB1、VB2等B族维生素，还含有花色苷、黄酮、生物碱、甾醇等一些对人体健康有益的生物活性物质[7]，属于绿色保健食品，极具开发价值。本试验以黑龙江五常黑米为原料，采用乙醇回流提取法与超声波辅助法比较黑米总黄酮的提取率，探究对黑米总黄酮的最佳提取工艺，旨在为黑米的进一步研究及开发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

黑米：黑龙江省五常县；芦丁标准品：国药集团化学试剂有限公司；无水乙醇、硝酸铝、氢氧化钠、亚硝酸钠等试剂等均为分析纯。

1.2 仪器与设备

FA2004W电子天平：上海精密科学仪器有限公司；SC-3610高速离心机：安徽中科中佳科学仪器有限公司；722可见分光光度计：上海佑科仪器仪表有限公司；KQ-500E型超声波清洗器：昆山市超声仪器有限公司；GZX-9070MBE数显鼓风干燥箱：上海博迅实业有限公司医疗设备厂。

1.3 方法

1.3.1 标准曲线的制作[8]

精密称取在105℃下干燥至恒重的芦丁标准品20.00 mg，用60%乙醇溶解，并定容于100 mL容量瓶中，配制成浓度为0.2 mg/mL的芦丁标准溶液备用。

用移液管准确量取芦丁标准溶液0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0 mL，分别置于 25 mL 容量瓶中，先加5%NaNO2溶液 0.5 mL，摇匀，放置 6 min，再加10%Al（NO3）3溶液0.5 mL，摇匀，放置6 min，加入4%NaOH溶液5 mL，用60%乙醇溶液定容，摇匀，放置15 min，在波长510 nm处测定吸光度，同时做空白对照，以芦丁标准液质量浓度（C，mg/mL）为横坐标，相应的吸光度（A）为纵坐标绘制标准曲线。

1.3.2 总黄酮含量的测定[9]

黑米用粉碎机粉碎后过60目筛，干燥后准确称取1 g置于50 mL的离心管中，在不同的条件下进行乙醇回流提取和超声波辅助提取，提取液放入离心机中3 500r/min离心5min后，用60%的乙醇定容到100 mL容量瓶中，移取定容好的提取液1 mL置于25 mL的容量瓶中，按照1.3.1测定方法，以0号管为参比液，于波长510 nm处测定吸光度，根据得出的标准曲线方程计算出黄酮提取率。

式中：C为黑米提取液中总黄酮的质量浓度，mg/mL；n为提取液稀释倍数；V为提取液第一次定容总体积，mL；m为黑米粉末质量，g。

1.3.3 乙醇回流法提取黑米总黄酮的正交试验

采用乙醇回流法提取，在单因素试验的基础上，设计四因素三水平正交试验，按正交表L9（34）对料液比、乙醇浓度、提取时间及提取温度进行优化，因素水平表见表1。

表1 乙醇回流法提取黑米总黄酮的因素水平表Table 1 The factors and levels of orthogonal experiments by reflux extraction

1.3.4 超声波辅助法提取黑米总黄酮的正交试验

采用超声波辅助醇提法提取，在单因素试验的基础上，设计四因素三水平正交试验，按正交表L9（34）对提取温度、乙醇浓度、料液比及超声时间进行优化，因素水平表见表2。

表2 超声波法提取黑米总黄酮的因素水平表Table 2 The factors and levels of orthogongal experiments by ultrasonic assisted extraction

2 结果与分析

2.1 标准曲线的回归方程

以吸光度（A）为纵坐标，总黄酮质量浓度为横坐标绘制标准曲线，如图1所示，得到回归直线方程：y=0.507 9x-0.003 5（y为吸光度；x为质量浓度，mg/mL），R2=0.999 6。

图1 芦丁样品标准曲线Fig.1 Standard curve of rutin

2.2 乙醇回流法提取黑米总黄酮的正交试验结果

根据乙醇热回流法的四因素三水平正交试验设计，得到正交试验结果见表3，方差分析表见表4。

表3 乙醇回流法正交试验结果Table 3 The result of orthogonal experiment for reflux extraction method

续表3 乙醇回流法正交试验结果Continue table 3 The result of orthogonal experiment for reflux extraction method

表4 方差分析表Table 4 Analysis of variance

以黑米中黄酮的提取率为指标，得到上述正交试验结果。水平因素的极差越大，其水平变动所影响的指标变化越大。由表3极差值分析可知，影响乙醇回流法提取工艺的主要因素主次顺序为B＞D＞A＞C，即乙醇浓度＞提取温度＞料液比＞提取时间。从K值大小可知，最优化工艺组合条件为A2B2C3D2，即料液比1∶30（g/mL），乙醇浓度60%，提取时间3 h，提取温度70℃，在此条件下的黄酮提取率为2.60%。由表4可知，乙醇浓度对黑米总黄酮提取率的影响显著，其余因素影响不大。采用乙醇回流法提取黑米总黄酮时，为达到最佳提取效果，需要重点控制乙醇浓度。

2.3 超声波辅助法提取黑米总黄酮的正交试验结果

根据超声波辅助法的四因素三水平正交试验设计，正交试验结果见表5，方差分析见表6。

表5 超声波辅助法正交试验结果Table 5 The result of orthogonal experiment for ultrasonic assisted extraction

续表5 超声法正交试验结果Continue table 5 The result of orthogonal experiment for ultrasonic assisted extraction

表6 方差分析表Table 6 Analysis of variance

以黑米中黄酮的提取率为指标，得到上述正交试验结果。水平因素的极差越大，其水平变动所影响的指标变化越大。由表5极差值分析可知，影响超声法提取工艺主要因素的主次顺序为A＞B＞D＞C，即提取温度＞乙醇浓度＞超声时间＞料液比。从K值大小可知，最优化工艺组合条件为A2B2C3D2，即提取温度55℃，乙醇浓度 60%，料液比 1 ∶50（g/mL），超声时间 40 min，在此条件下的黄酮提取率为3.80%。由表6可知，提取温度、乙醇浓度两因素对黑米总黄酮提取率的影响显著，其余因素影响不大。采用超声波法提取黑米总黄酮时，为达到最佳提取效果，需要重点控制提取温度和乙醇浓度。

3 结论

本试验分别运用乙醇热回流法和超声波辅助醇提法对黑米中黄酮类化合物进行提取，通过正交试验对黑米总黄酮提取工艺条件进行了优化，使用乙醇回流法提取的最佳工艺参数为：料液比1∶30（g/mL），乙醇浓度60%，提取时间3 h，提取温度70℃，在此条件下的黄酮提取率为2.60%；使用超声波辅助法提取的最佳工艺参数为：提取温度55℃，乙醇浓度60%，料液比 1 ∶50（g/mL），超声时间40 min，在此条件下的黄酮提取率为3.80%。并对这两种提取黑米中总黄酮的提取法分析比较得出，超声波辅助提取比乙醇回流提取在各自最佳条件下的提取时间短、效率高、操作简单。

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Comparison of Different Technology for Extracting Total Flavonoids from Grown Black Rice

WANG Lei，WEI Ya-ling，WANG Hong-mei
（Grain School of Jilin Business and Technology College，Changchun 130507，Jilin，China）

2017-01-25

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.19.009

吉林省教育厅“十二五”科学技术研究项目（2014439）

王磊（1982—），男（汉），讲师，硕士，研究方向：农产品加工与检测。