超声波—微波协同法提取碱蓬黄酮的工艺研究

2018-06-13张志康朱世宏刘一凡王会芳贾长虹常丽新

唐山师范学院学报 2018年3期

张志康，朱世宏，苏涵，张楠，刘一凡，王会芳，贾长虹，常丽新

（1. 华北理工大学生命科学学院，河北唐山 063210；2. 天津市蓟州区渔阳中学，天津 301900）

碱蓬（Suaeda salsa）为藜科、属一年生草本植物，又名盐蓬、黄须菜、盐蒿，是具有食用、饲用、药用价值的野生植物资源。其幼茎叶可作为蔬菜食用，营养丰富，脆嫩可口，味道鲜美，是春季海边主要的时令野生蔬菜。碱蓬富含脂肪、蛋白质、维生素、大量元素、微量元素、叶绿素和胡萝卜素等。研究证实，碱蓬具有降低血糖和血压、提高人体免疫力，预防心血管疾病等功效[1-4]。因此碱蓬是一种极具开发价值的盐生野生植物资源。

黄酮是一类广泛存在于植物体内的多酚类物质，大量研究结果表明，黄酮类化合物具有清除自由基、降低血糖、血压和血脂的作用，还具有抗菌、抗病毒、延缓运动性疲劳，提高机体有氧运动能力等作用[5,6]。

目前，有关碱蓬黄酮方面的研究报道很少。本研究采用超声波-微波协同法从碱蓬中提取黄酮，探索碱蓬黄酮的最佳提取工艺参数，为碱蓬的综合开发利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

碱蓬：5月17日采自河北省曹妃甸。将采集的碱蓬取地上部分，先用自来水洗净，再用蒸馏水洗三遍，用滤纸和纱布吸干表面的水分，在95 ℃下灭酶 10 min，而后于 60～65 ℃鼓风干燥箱中烘干，粉碎过筛后，作为试样。

芦丁、无水乙醇、氢氧化钠、硝酸铝、亚硝酸钠，全部为分析纯。

1.2 仪器

202-0台式电热干燥箱（中国天津泰斯特仪器有限公司），101-1AB型电热鼓风干燥箱（天津太斯特仪器有限公司），KDF-2311型康达多功能食品粉碎机（天津达康电器有限公司），标准筛（20、40、60、80、100、120目，浙江上虞市道墟路达仪器厂），JA2003电子天平（上海上平仪器公司），BM251搅拌机（美的），CW-2000超声波-微波协同萃取仪（上海新拓分析仪器科技有限公司），800离心机（江苏金坛城西小阳电子仪器厂），752-型紫外-可见分光光度计（上海精密科学仪器有限公司）。

1.3 实验方法

1.3.1 芦丁标准曲线的绘制[7-9]

得线性回归方程

在 0～4.5 mg范围内，芦丁含量与吸光度呈直线正相关。

1.3.2 总黄酮含量的测定

吸取测定液一定体积于50 mL容量瓶中，按照标准曲线法测定吸光度，而后根据线性回归方程计算出黄酮的提取率。

上式中，X为碱蓬黄酮提取率，单位为mg·g-1；m0为碱蓬黄酮的质量，单位为mg；m为碱蓬的质量，单位为g。

1.3.3 碱蓬黄酮提取工艺流程

称取一定量碱蓬粉末，加入乙醇溶液，用保鲜膜封口，旋涡混合器将其混匀，置于超声-微波萃取仪中，在超声功率50 W，选择不同的微波功率、微波提取时间和微波提取温度进行提取，测定黄酮提取率。

1.3.4 单因素实验设计方法

探讨提取剂浓度、碱蓬粉末的粒度、物液比、微波功率、微波提取时间、微波提取温度5个因素对黄酮提取效果的影响，每个因素处理做3次平行实验，以选择适宜的影响碱蓬黄酮提取率的单因素条件。

1.3.5 正交试验设计方法

根据上述单因素实验结果，设计物液比（A）、微波提取时间（B）、微波功率（C）、微波提取温度（D）四因素三水平正交试验，探索碱蓬黄酮的最佳提取工艺参数。

表1 L16(43)正交试验因素水平表

2 结果与分析

2.1 单因素实验结果与分析

2.1.1 乙醇浓度对碱蓬黄酮提取率的影响

固定碱蓬粉末的粒度 60目，物液比 1：20，微波功率600 W，微波提取时间10 min，微波提取温度60 ℃，超声波功率50 W，考察乙醇浓度对碱蓬黄酮提取率的影响，结果如图1所示。

图1 乙醇浓度对碱蓬黄酮提取率的影响

由图1可知，乙醇浓度在50%～70%范围内，碱蓬黄酮的提取率随提取剂乙醇浓度的增大而增大，当乙醇浓度达到70%时，黄酮提取率最大（2.091 7 mg·g-1），而后随乙醇浓度进一步增大，提取率呈下降趋势。可能的原因是乙醇浓度比较低时，会导致水溶性物质的溶解度增大，而黄酮的溶解度降低；乙醇浓度太高时，会导致蛋白质等大分子的沉降，也影响到黄酮的提取率。因此，选择适宜的乙醇溶液浓度为70%。

2.1.2 碱蓬粉末的粒度对碱蓬黄酮提取率的影响

固定乙醇浓度70%，物液比1：20，微波功率600 W，微波提取时间10 min，微波提取温度60℃，超声波功率50 W，考察碱蓬粉末粒度对碱蓬黄酮提取率的影响，结果如图2所示。

图2 粒度对碱蓬黄酮提取率的影响

由图2可知，粒度在20～80目范围内，碱蓬黄酮的提取率随粒度的增大而增大，粒度为 80目时，黄酮提取率最大（2.756 6 mg·g-1），随粒度的进一步增大，黄酮提取率呈下降趋势[7-9]。因此选择适宜的粒度为80目。

2.1.3 物液比对碱蓬黄酮提取率的影响

固定乙醇浓度70%，碱蓬粉末的粒度80目，微波功率600 W，微波提取时间10 min，微波提取温度60 ℃，超声波功率50 W，考察物液比对碱蓬黄酮提取率的影响，结果如图3所示。

图3 物液比对碱蓬黄酮提取率的影响

由图 3可知，物液比在 1：15～1：25范围内，碱蓬黄酮的提取率随物液比的增大而增大，当物液比为 1：25 时，黄酮提取率最大（3.864 8 mg·g-1）。而后随物液比的进一步增大，黄酮提取率逐渐下降。原因可能是物液比太大，会使其它杂质大量溶解，从而降低了黄酮的提取率。因此，选择适宜的物液比为1：25。

2.1.4 微波功率对碱蓬黄酮提取率的影响

固定乙醇浓度70%，碱蓬粉末的粒度80目，物液比1：25，微波提取时间10 min，微波提取温度60 ℃，超声波功率50 W，考察微波功率对碱蓬黄酮提取率的影响，结果如图4所示。

图4 微波功率对碱蓬黄酮提取率的影响

由图4可知，微波功率在100～500 W范围内，碱蓬黄酮的提取率开始随微波功率的增大而增大，当微波功率为500 W时，黄酮提取率达最大（4.595 0 mg·g-1），随微波功率进一步增大黄酮提取率呈下降趋势。原因可能是微波功率太大，导致溶液温度升高，黄酮的热降解。因此，选择适宜的微波功率为500 W。

2.1.5 微波提取时间对碱蓬黄酮提取率的影响

固定乙醇浓度70%，碱蓬粉末的粒度80目，物液比1：25，微波功率为500 W，微波提取温度60 ℃，超声波功率50 W，考察微波提取时间对碱蓬黄酮提取率的影响，结果如图5所示。

图5 微波提取时间对碱蓬黄酮提取率的影响

由图5可知，微波提取时间在5～15 min范围内，碱蓬黄酮的提取率随微波提取时间的延长而增大，当微波提取时间为 15 min时，黄酮提取率最大（4.662 6 mg·g-1），随着微波提取时间进一步增大，黄酮提取率呈下降趋势。原因是微波提取时间短，黄酮类物质不能完全溶解，但提取时间太长有可能使黄酮类物质降解。为此，适宜的微波提取时间选择为15 min。

2.1.6 微波提取温度对碱蓬黄酮提取率的影响

固定乙醇浓度70%，碱蓬粉末的粒度80目，物液比1：25，微波功率为500 W，微波提取时间为15 min，超声波功率50 W，考察微波提取温度对碱蓬黄酮提取率的影响，结果如图6所示。

由图6可知，微波提取温度在40～65 ℃时，黄酮提取率随微波提取温度的升高而增大，温度为65 ℃时，黄酮提取率最大（4.946 6 mg·g-1），随着提取温度的进一步升高，黄酮提取率逐渐下降。原因可能是提取温度太高，使黄酮类物质发生降解。因此，适宜的微波提取温度选择为65 ℃。