微波辅助提取柚皮苷的研究分析

林 芳

(湄洲湾职业技术学院，福建 莆田 351100)

柚皮苷归属天然黄酮类，其有良好的生理性能以及药学性能，能起到维持、稳定人体内分泌系统、消化系统、循环系统等的稳定运行，也具有降低胆固醇，抗突变、抗细菌繁殖、抗过敏、解毒护肝等功效[1]。

相比于溶剂萃取、超声辅助提取、超临界CO2提取等传统方法，微波辅助提取法不仅能提高提取效率，还能减少时耗、能耗、噪声污染，适用于包括柚皮苷在内的多数天然物质的提取。其技术优点在于：处于微波之中升温快，且微波较强的穿透力能使反应物内、外受热均匀，选择性高，浸出过程细粉不会大面积凝聚、不会糊化。植物细胞处在微波作用下会发生细胞壁破碎，加速溶剂的萃取，明显的提高提取效率[2]。

本文采用微波辅助法对莆田文旦柚柚子皮进行柚皮苷的提取，试图寻找最佳实验条件，为进一步医药研究提供参考价值。

1 实 验

1.1 主要试剂与仪器

试剂：无水乙醇(AR)；甲醇(AR)；一缩二乙二醇(AR)；氢氧化钠(AR)；柚皮苷(标准品)；柚子(新鲜采购)。

仪器：LG-02粉碎机，上海帅登仪器有限公司；G80F23CN2P-BMI(SO)微波炉，格兰仕微波炉电器有限公司；KDC-40离心机，安徽中科中佳科学仪器有限公司；AUY120电子分析天平，岛津(上海)实验器材有限公司；可见分光光度计，上海光谱仪器有限公司。

1.2 实验步骤

(1)制备柚皮粉末

将文旦柚柚皮进行清洗、切片、晒干、烘干，再用粉碎机粉碎，过筛制成不同粒径的柚皮粉末，密封备用。

(2)测定柚皮苷提取率

每次称取0.5000 g的柚皮粉末，加入提取溶剂进行微波提取试验，试验后在常温下冷却0.5 h，所得溶液抽滤后，测吸光度得出提取率。

计算方法：提取率=溶液中柚皮苷含量/0.5000

(3)绘制标准曲线

取浓度为0.1 g/L的柚皮苷标准品溶液0、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0 mL于10 mL的比色管中，加入90%的一缩二乙二醇溶液5 mL，再加入4 mol·L-1的氢氧化钠溶液0.1mL，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀，40 ℃水浴加热，使其反应8～10 min，冷却后于紫外可见分光光度计进行光谱分析，得出最大吸收波长为432 nm[3]，并在432 nm波长下依次测样品吸光度。

通过线性拟合，以柚皮苷的质量浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，做出柚皮苷的标准曲线。所得标准曲线方程：A=0.033C-0.0066，式中C为溶液浓度，A为标准溶液在432 nm的吸光度，该拟合曲线相关系数R为0.998，柚皮苷溶液浓度与吸光度线性关系较优。

2 结果与讨论

2.1 提取溶液的选定

微波提取时间40 s、液料比50:1(mL/g)、微波设定功率400 W，提取溶剂分别为蒸馏水、无水乙醇溶液以及甲醇溶液的条件下进行柚皮苷提取试验，所得溶液抽滤后进行显色反应，测吸光度，得出提取率，确定最佳的提取条件。结果如图1所示。

图1 不同溶剂的提取率Fig.1 Extraction rate of different solvents

从图1看出，当使用甲醇溶液为提取溶剂时，提取率可达2.84%，为三种溶液中最高，但由于甲醇毒性很大，对人体可能造成严重危害，且与乙醇相比只有0.14%的提取率之差，考虑到环保和试验难度因素，选择提取溶剂为乙醇。

2.2 乙醇浓度对柚皮苷提取率的影响

微波设定功率400 W，液料比50:1(mL/g)，微波提取时间40 s，加入的乙醇溶液浓度分别为20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%进行柚皮苷提取试验，结果如图2所示。

图2 乙醇浓度对提取率的影响Fig.2 Effect of ethanol concentration on extraction rate

从图2看出，溶液浓度较低时柚皮苷提取率随乙醇溶液浓度增加而增大，当浓度增大到60%，柚皮苷得率出现最高峰3.16%，之后浓度提升反而使提取率降低。原因分析柚皮苷是一种极性较强的物质，而乙醇溶液会随着浓度的增加而发生极性的下降，根据相似相溶原理，当柚皮苷和乙醇溶液的极性处于最优提取点时，提取率出现最高峰值。因此，得出最佳的提取乙醇浓度为60%。

2.3 液料比对柚皮苷提取率的影响

提取溶剂使用50%的乙醇溶液，微波提取时间40 s，微波设定功率400 W，加入乙醇溶液分别为10、15、20、25、30、35、40、45 mL，进行柚皮苷提取试验，结果如图3所示。

图3 液料比对提取率的影响Fig.3 Effect of liquid-material ratio on extraction rate

从图3看出，当液料比从20:1(mL/g)上升到40:1(mL/g)时，液料比对提取率的影响趋势较为显著，之后提取率上升开始变得缓慢，到达60:1(mL/g)时提取率出现最高值3.14%，随后开始趋于平稳并略微下降。原因液料比的增加可以使得提取溶剂和柚皮的相互接触面积变大，当液料比较小时，溶液较多不易达到饱和，柚皮苷能更充分的被溶解提取出来，之后随着液料比增加，提取溶剂过剩，饱和度低，导致内部杂质大量的溶出。因此，选择液料比为60:1(mL/g)。

2.4 微波设定功率对柚皮苷提取率的影响

提取溶剂使用50%的乙醇溶液，微波提取时间40 s，液料比50:1(mL/g)，微波设定功率分别为100、200、300、400、500、600 W的条件下进行柚皮苷提取试验，结果如图4所示。

图4 微波设定功率对提取率的影响Fig.4 Effect of microwave setting power on extraction rate

从图4看出，微波功率较小时，提取率会出现快速的上升，影响较为明显，并且很快出现最高峰300 W时的3.18%，之后随功率增大而出现下降的趋势。原因分析，微波功率增加带来炉内的瞬间微波能增加，柚皮粉末受热膨胀加快，细胞壁破裂速度加快，柚皮中所含物质扩散速度也会加快，加速了内含柚皮苷的浸出提取，但当微波功率过大时，瞬间热量过高而造成柚皮苷受热过度引发副反应或被氧化，导致提取率下降，且出现爆沸可能性大[4]，因此，确定最佳提取功率为300 W。

2.5 微波提取时间对柚皮苷提取率的影响

提取溶剂使用50%的乙醇溶液，微波设定功率400 W，液料比50:1(mL/g)，在微波提取时间各为10、20、30、40、50、60 s的条件下进行柚皮苷提取试验，结果如图5所示。

图5 微波时间对提取率的影响Fig.5 Effect of microwave time on extraction rate

从图5看出，前期随提取时间增加，柚皮苷提取率上升迅速，很快就在30 s处出现高峰值3.16%，之后开始出现下降并趋于平稳。原因分析，微波加热属于较快热传递，所以30 s足够在原料量较少的情况下达到较佳的提取温度而提高提取率，之后随时间延长，物料内部温度飞快上升，导致副反应产生或高温挥发，使得提取率下降[5]。因此，选择30 s为最佳提取时间。

2.6 正交优化提取条件

选择重点考察4组单因素变量，微波设定功率、微波提取时间、乙醇溶液浓度、液料比，建立正交表格L9(3)4对结果优化。

从表1、表2可以看出，文旦柚柚皮苷提取影响因素主次关系，分别为微波设定功率、微波提取时间、乙醇溶液浓度、液料比。结果验证A2B3C2D3为最佳提取条件方案，得出提取率3.38%。

表1 正交试验因素水平设计Table 1 Horizontal design of orthogonal design factors

表2 正交设计及试验结果Table 2 Orthogonal design and test results

3 结 论

(1)单因素实验结果：溶剂为浓度60%的乙醇，微波提取时间为30 s，液料比为60:1(mL/g)，微波设定功率为300 W都为最优提取工艺条件。

(2)单因素试验需建立在固定的柚皮质量的基础上，不同质量的柚皮因液料比不同所需微波时间、微波功率会发生相应的改变。

(3)正交试验结果：最佳实验的正交工艺为A2B3C2D3，其中微波炉功率为最重要影响因素，接着分别为微波提取时间、乙醇溶液浓度、液料比。优化结果为：微波设定功率为300 W，微波提取时间为30 s，乙醇浓度为70%，液料比为70:1(mL/g)提取率最优为3.38%。