金荞麦地上部茎叶中多酚的提取工艺研究

刘德明 刘永贤 邓娜

摘要    以金荞麦地上部茎叶为试验材料，采用超声辅助法，在单因素试验的基础上进一步通过正交试验设计的方法考察了3因素3水平对金荞麦地上部茎叶多酚提取效果的影响。结果表明，丙酮浓度60%、超声时间17 min、料液比1∶18为金荞麦地上部茎叶多酚提取的最佳工艺条件。

关键词    金荞麦;茎叶;多酚;提取工艺

中图分类号    R282.71;TQ461        文献标识码    A        文章编号   1007-5739（2019）06-0225-03

多酚广泛存在于金荞麦的根、茎、叶、花、籽粒等部位，其中又以地上部茎叶中的含量最高。多酚在抗氧化、抗诱变、抗肿瘤、抗病毒、抗微生物、减缓骨质疏松、健齿、降血脂和血糖等方面具有良好作用。在制藥、生化、日化、食品以及精细化工等高科技领域都有广泛的应用[1]。多酚可溶于水及甲醇、乙醇、乙酸乙酯、丙酮等多种有机溶剂，但不溶于氯仿;在酸性介质中稳定，在碱性介质中易氧化褐变。多酚提取方法多样，包括溶剂浸提法、金属离子沉淀法、超临界流体萃取法、树脂吸附分离法、超声波浸提法、微波浸提法、超滤膜法等。目前，生产上植物多酚仍以传统的溶剂浸提法为主，溶剂以乙醇为主[2]，但是传统的溶剂浸提法与超声辅助法相比具有提取时间较长、消耗溶剂量较高、生产成本也相对较高的缺点。因此，采用超声辅助法，探索不同的提取工艺条件对金荞麦茎叶多酚提取效果的影响就显得尤为重要。

1    材料与方法

1.1    材料与试剂

材料：金荞麦地上部茎叶，采自于湖南省湘西自治州龙山县恒龙中药业拓展有限公司茅坪基地，采用低温冷冻干燥的方式制备。试剂：浓盐酸、浓硫酸、氢氧化钠、甲醇、乙醇、丙酮、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、酒石酸钾钠、硫酸亚铁，均为市售分析纯试剂，购于国药集团化学试剂有限公司。

1.2    仪器

KQ2200DV数控超声波清洗机，由昆山市超声仪器有限公司生产;SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵，由郑州长城科工贸易有限公司生产;UNICO 2000可见分光光度计，由尤尼柯上海有限公司生产;AX-200型万分之一电子天平，由日本Shimadzu Philippines公司生产;RE52AA旋转蒸发器，由上海亚荣生化仪器厂生产;集热式恒温加热磁力搅拌器，由巩义市予华仪器有限责任公司。

1.3    多酚相对含量的分析方法

1.3.1    缓冲溶液的配制。①浓度为23.87 g/L磷酸氢二钠溶液的配制：称取23.87 g磷酸二氢钠，用蒸馏水定容至1 L。②浓度为9.08 g/L磷酸二氢钾溶液的配制：称取经110 ℃烘干2 h的磷酸二氢钾9.08 g，加水溶解后定容至1 L。③pH值为7.5磷酸缓冲溶液的配制：取85 mL浓度为23.87 g/L磷酸氢二钠溶液和15 mL浓度为9.08 g/L磷酸二氢钾溶液，即得到pH值为7.5的磷酸缓冲溶液。

1.3.2    分光光度法测定多酚的相对含量。参照GB/T 21733—2008的方法[3]。移取1 mL提取液于25 mL的容量瓶中，加水4 mL、酒石酸亚铁溶液5 mL，充分摇匀，用pH值7.5的磷酸缓冲溶液定容至刻度。同时移取等量的提取液于25 mL容量瓶中，加水4 mL，用pH值为7.5的磷酸缓冲溶液定容至刻度作为参比。采用分光光度法在波长540 nm处上机测定样品的吸光度值。

1.4    多酚提取条件的优化

1.4.1    浓度。在料液比1∶20、超声提取10 min的条件下，分别用浓度为20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%的丙酮提取金荞麦地上部茎叶多酚，提取液用滤纸分别过滤，采用分光光度法在波长540 nm处上机测定样品的吸光度值。

1.4.2    料液比。以浓度为60%的丙酮，1∶5、1∶10、1∶15、1∶20、1∶25为料液比，超声提取10 min，提取液用滤纸分别过滤，采用分光光度法在波长540 nm处上机测定样品的吸光度值。

1.4.3    提取时间。在浓度为60%的丙酮、料液比为1∶20、提取温度为25 ℃的条件下，提取时间分别设5、10、15、20、25 min 5个水平，提取液用滤纸分别过滤，采用分光光度法在波长540 nm处上机测定样品的吸光度值。

1.4.4    提取次数。以浓度为60%的丙酮，1∶20为料液比，超声提取10 min，提取液用滤纸过滤，按上述方法反复提取4次，提取液用滤纸分别过滤，采用分光光度法在波长540 nm处上机测定样品的吸光度值。

1.4.5    正交试验设计。以丙酮溶液浓度、料液比、提取时间为影响因素，各因素取3个水平，利用L9（34）正交表进行试验，以提取液吸光度值为考察指标，对提取条件进行优化[4-5]。正交试验设计如表1所示。

2    结果与分析

2.1    金荞麦地上部茎叶多酚溶剂的筛选

在提取温度及时间等条件相同的情况下，考察水、60%乙醇、60%甲醇、60%丙酮作为提取剂对金荞麦地上部茎叶多酚的提取效果，试验结果如图1所示。从图中可以看出，用60%丙酮溶液作为提取剂，植物多酚的吸光值最高。因此，60%丙酮溶液为最佳提取剂。

2.2    丙酮浓度对金荞麦地上部茎叶多酚提取的影响

在提取温度及时间等条件相同的情况下，考察浓度为20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%的丙酮对金荞麦地上部茎叶中多酚的提取效果，试验结果如图2所示。可以看出，当丙酮的浓度增大时，吸光值显著增大，当浓度为60%，吸光值达到最大。因此，本试验选用浓度为60%的丙酮为提取溶剂。

2.3    料液比对金荞麦地上部茎叶多酚提取的影响

用60%丙酮，在其他条件相同时，考察料液比为1∶5、1∶10、1∶15、1∶20、1∶25时对金荞麦地上部茎叶中多酚提取的影响，其结果如图3所示。可以看出，随着料液比的增加，其吸光度也随之增加。在料液比为1∶20时，吸光值增长速度很快。1∶20之后，吸光值增加很小，而且1∶20的吸光值是1∶25吸光值的95%。因此，本试验下一步选用料液比为1∶20。

2.4    提取时间对金荞麦地上部茎叶多酚提取的影响

选用浓度为60%的丙酮，料液比为1∶20，其他条件相同的情况下，考察提取时间为5、10、15、20、25 min对金荞麦地上部茎叶中多酚提取的影响，其结果如图4所示。可以看出，在5～25 min范围内，随着超声时间的增长，吸光值不断上升。在超声时间为15 min时，吸光值变化比较大;15 min后，吸光值变化较小，而且15 min的吸光值是25 min吸光值的95%。因此，本试验下一步选用超声时间为15 min。

2.5    提取次数对金荞麦地上部茎叶多酚提取的影响

在浓度为60%的丙酮、1∶20为料液比、超声提取10 min的条件下，考察提取次数对金荞麦地上部茎叶中多酚提取的影响，其结果如图5所示。可以看出，提取次数越多，从金荞麦地上部茎叶中浸出的多酚量就越多，但是有机溶剂的用量增加也造成了处理量加大、成本上升。经过3次浸提后，金荞麦地上部茎叶中大部分多酚已被提取出来，当提取到第4次时，多酚提取量已经很少了，尽管此时提取还没达到完全，但从溶剂处理量、成本工艺操作等方面考虑应选取3次为宜。

综合以上各个单因素试验结果可得，以60%丙酮为溶剂，有机溶剂法浸提的最佳工艺条件为提取时间15 min、料液比1∶20、提取次数3次。

2.6    正交试验分析

根据单因素试验结果，本文以丙酮溶液浓度、料液比、超声时间3因素3水平进行正交试验，结果如表2所示。分析可知，以丙酮提取金荞麦地上部茎叶中多酚的影响因素的大小顺序依次为超声时间>料液比>提取溶剂浓度，即超声时间和料液比对金荞麦地上部茎叶中多酚的提取影响最大。正交试验优化的提取条件为丙酮浓度60%、料液比1∶18、提取时间17 min。由于丙酮的浓度及料液比对金荞麦地上部茎叶中多酚提取的效果影响较小，从资源的合理利用以及节约能源等方面考虑，结合单因素试验结果，确定提取金荞麦地上部茎叶中多酚的最佳条件为丙酮浓度60%、料液比1∶18、提取时间为17 min。

2.7    验证试验

以上述条件对金荞麦的地上部茎叶中多酚进行三平行提取验证试验，3次试验测得吸光值分别为0.543、0.544、0.530，平均值为0.539，RSD=1.45%（n=3）。试验结果表明，60%的丙酮溶液以1∶18的料液比、17 min的提取时间的方案是可行的。

3    结论与讨论

金荞麦是一种营养价值高并含有多种药用有效成分的资源植物，一直以来块状根是人们入药和研究利用的最主要部位，因而对金荞麦地上部茎叶的研究较少。为了更好地综合利用金荞麦资源，本试验采用超声辅助法对金荞麦的地上部茎叶中多酚的提取条件进行了探索。结果表明，提取溶剂、溶剂浓度、料液比、提取时间、提取次数等5个因素对金荞麦的地上部茎叶中多酚的提取都有影响。本试验在3因素3水平正交试验的基础上做了进一步的验证试验，试验结果真实可信。最后确定的超声辅助法提取金荞麦的地上部茎叶中多酚的最佳工艺条件为以60%丙酮为溶剂，提取时间17 min，料液比1∶18。与传统的有机溶剂浸提法相比，超声辅助法具有操作简便、提取时间短、溶剂用量少、成本低、提取效率高、产品品质好等优点[6]，以期本方法能够为今后的生产实践活动提供一定的科学依据。

4    参考文献

[1] 吕艳，袁建平，崔秀丽，等.动态循环控温技术提取金荞麦总多酚工艺优化研究[J].中国药业，2016（7）：21-24.

[2] 刘永隆，房其年，张秀琴.金荞麦有效成分的研究[J].药学学报，1983，18（7）：545-547.

[3] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.茶饮料：GB/T 21733—2008[S].北京：中国标准出版社，2008.

[4] 杨雅瑜，刘玉德，张媛，等.正交实验优化多频超声波辅助法提取绿茶茶多酚工艺[J].食品工业科技，2014，35（19）：189-193.

[5] 伍璇，张媛，刘玉德，等.各因素对超声辅助提取茶多酚的影响综述[J].食品工业科技，2013，34（24）：401-403.

[6] 谢阳姣，谢冬养，何志鹏，等.油茶籽餅多酚丙酮提取工艺研究[J].南方农业学报，2012，43（3）：376-379.