苦荞麸皮中黄酮喷淋提取工艺研究

李成洁，肖诗明，史碧波

（1.西昌学院，四川西昌 615013；2.西昌航飞苦荞科技发展有限公司，四川西昌 615013）

苦荞麦是一种药食同源的粮食珍品，具有七种营养成分，是谷类作物中氨基酸种类最全面、营养最丰富的作物之一，其具有独特的营养价值和功效，被誉为“五谷之王”[1]。苦荞大多数分布在中国的云贵川等高寒山区，可野生生长[2]。其种子可作食物或饲料，其根可入药，能益气止痛、健脾祛湿[3]。现阶段，苦荞制品还处于开发初期，技术水平不高。张瑞等[4]发现苦荞麸皮中含有大量芦丁、槲皮素等黄酮类物质，其含量高于苦荞麦粉。黄酮类物质具有药理活性，能抗氧化、抗栓塞、维持眼部循环以及预防大脑微血管出血[5]。

苦荞黄酮类物质的提取方法有很多，主要包括有机溶剂、水为溶剂、酶解法提取等，喷淋提取法未见报道。本文以苦荞麸皮为原料，采用均匀试验设计，以乙醇和水作为喷淋提取的溶剂和传统有机溶剂浸提试验，对苦荞麸皮喷淋提取工艺的料液比、喷淋提取时间进行研究，根据《荞麦及其制品中总黄酮含量测定》（NY/T 1295—2007）（以下简称农业标准）提取苦荞麸皮，以黄酮得率为考察指标，并与原料中黄酮得率相比较，确定最佳提取条件，采用高效液相色谱法（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）测定其芦丁、槲皮素含量。新提取工艺有助于研发苦荞的营养价值，为工业化生产提供依据，延伸产业链以推动当地经济发展。

1 材料与方法

1.1 试验材料

苦荞麸皮：由西昌航飞苦荞科技发展有限公司提供。

1.2 主要试剂

芦丁标准品（含量98.65%）和槲皮素标准品（含量99.25%），成都麦德生科技有限公司；三氯化铝、乙酸钾、甲醇、无水乙醇和冰乙酸均为分析纯，HPLC所用甲醇为色谱纯。

1.3 仪器设备

UV-7504c型紫外分光光度计，上海欣茂仪器有限公司；HHS-21-8型恒温水浴锅，上海博迅实业有限公司；Agilent1260高效液相色谱仪，带紫外检测器；YT-C11型蒸汽煮茶壶，河南新飞电器有限公司。

1.4 试验方法

1.4.1 苦荞麸皮黄酮提取工艺

（1）喷淋提取工艺。近年来，我国在新型高效提取装置方面发展迅速，喷淋提取是其中的一种。张平等[6]研发出一种新型高效山楂叶黄酮提取装置，通过提取仓内安装的喷淋头，向原料上喷洒乙醇等有机溶剂，高温条件下对提取液进行浓缩，保证提取效率和提取效果。

本试验采用蒸汽煮茶壶作为喷淋提取的简易装置，从实际出发，探讨喷淋提取工艺条件对苦荞麸皮黄酮提取得率的影响。将提取物料放置于料仓内，按料液比从料仓中加入定量的提取溶剂，接通电源进行加热，保持溶剂微沸状态，喷淋提取一定时间。

（2）传统提取工艺。溶剂直接浸提法在黄酮类物质的提取实际应用中较多，主要采用有机溶剂在控制温度、料液比、提取液浓度和提取时间的条件下进行浸提，如清源[7]用乙醇浸提法提取苦荞茶中的总黄酮。

本试验中传统提取工艺主要用于比较，因此采用标准中70%甲醇为溶剂，在温度为65 ℃下提取2 h和参考文献中80%乙醇为溶剂，在温度为70 ℃下提取4 h。

1.4.2 苦荞麸皮黄酮的喷淋提取工艺优化

采用均匀设计法优化喷淋提取工艺条件，根据简易装置实际情况和均匀设计法，选取料液比（A）和喷淋提取时间（B）两个因素，固定提取温度为保持提取溶剂微沸状态。参照顾涛[5]苦荞麸皮黄酮提取工艺研究，喷淋提取时选择70%乙醇为提取液。

选择料液比（A）和喷淋提取时间（B）两个因素，每个因素选5个水平，以水和乙醇为溶剂喷淋提取因素水平表见表1。

表1 以水和乙醇为溶剂喷淋提取因素水平表

1.5 检测方法

1.5.1 样品液中总黄酮含量的测定和黄酮提取率的计算

采用AlCl3紫外分光光度法测定苦荞麸皮中总黄酮含量。所需试剂溶液均参照农业标准来配制。

（1）标准曲线的制作。参照农业标准制作标准曲线。苦荞麸皮提取液为黄色，三氯化铝络合物显色也为黄色，为避免苦荞麸皮提取液对显色反应的影响，故做试剂空白。得到的曲线方程为y=42.411x-0.008 1，R2=0.999 3。

（2）样品测定。将各种提取方法下所得提取液均定容至同一体积，取1.0 mL到10 mL容量瓶中，按标准曲线检测的方法显色，测定吸光度，同时做试剂空白。按式（1）计算各种提取方法的总黄酮提取得率。

式中：X为总黄酮提取得率，%；C样和C空白分别为按照标准曲线计算所得样品测定液和试剂空白测定液中芦丁浓度，mg·mL-1；V为提取液定容体积，mL；m为提取时样品的质量，g。

1.5.2 芦丁和槲皮素含量的测定方法

采用HPLC法测定提取液中芦丁和槲皮素的含量。样品溶液须用0.22 μm微孔滤膜过滤后用HPLC测定。色谱条件为Eclipse Plus-C18（1.8 μm，3.0 mm×100 mm）色谱柱，流动相为甲醇-0.1%冰乙酸水溶液（60∶40），采用等度洗脱程序。柱温30 ℃，流速0.2 mL·min-1，进样量1 μL，检测波长358 nm。

（1）混合标准品溶液的配制。称取芦丁、槲皮素标准品10.0 mg和5.0 mg，各自放入10 mL容量瓶，取70%甲醇溶液5.0 mL，进行10 min超声处理，用70%的甲醇定容至刻度，得到1.0 mg·mL-1和0.5 mg·mL-1的芦丁、槲皮素标准品溶液。分别吸取1.0 mL芦丁、槲皮素标准品溶液混合均匀，即为芦丁、槲皮素混合标准品溶液。进行进样分析，得到标准溶液色谱图，根据色谱图分析出芦丁峰和槲皮素峰及其标准曲线。

（2）样品溶液的处理和测定。将所得提取液过滤，先吸取少量滤液，放于进样瓶中做预试验，确定样品的稀释倍数后进样分析，记录相应峰面积，以标准曲线计算测定液中的芦丁浓度和槲皮素浓度，乘以稀释倍数得到提取液中芦丁和槲皮素的含量（mg·mL-1）。

2 结果与分析

2.1 以水和乙醇为溶剂的喷淋提取工艺条件优化

用均匀试验优化以水和乙醇为溶剂的喷淋提取工艺条件，均匀设计表U5*（53）试验方案和结果见表2。

表2 水和乙醇喷淋提取得率U5＊（53）试验方案及结果

通过直观分析，从表2可得到，水喷淋提取试验5的条件下提取得率最高，试验5为较优的提取条件，而试验1得率最低；乙醇喷淋提取试验9的条件下提取得率最高，试验9为较优的提取条件，而试验7得率最低，对数据进行回归分析，得表3。

表3 水和乙醇喷淋提取试验数据方差分析

通过对回归方程显著性检验，可得到水喷淋提取方差分析的F检验值F水=4.756，P=0.174；可得到乙醇喷淋提取方差分析的F检验值F乙醇=7.556，P=0.643。查方差分析表知F0.05（2，2）=19，F0.01（2，2）=99，F水、F乙醇＜F0.05（2，2），P＞0.05，A和B对黄酮得率影响均不显著。数据回归处理后得到水喷淋提取的回归方程为y=0.813 5+0.078 4A-0.030 4B，得到的乙醇喷淋提取的回归方程为y=2.749 9+0.087 5A-0.058 5B。由方程可知，使A增加、B减少可使y值增加，即料液比最大，提取时间最短。因A、B影响均不显著，从经济高效、降低成本等方面考虑，水喷淋提取最优条件为料液比1∶30、提取时间10 min；乙醇喷淋提取最优条件为料液比1∶55、提取时间20 min。

2.2 不同提取工艺效果的比较

对70%甲醇直接浸提、80%乙醇直接浸提、最佳提取条件下以水和乙醇为溶剂喷淋提取的得率及其提取液槲皮素和芦丁含量进行比较，结果如表4所示。

表4 不同提取方式得率、芦丁和槲皮素含量

由表4可知，不同提取方式提取得到的黄酮得率结果差异较大，70%甲醇直接浸提的黄酮得率为7.64%，水喷淋提取的黄酮得率为3.82%。由此可知，水作为提取剂提取效果不理想，甲醇直接浸提和乙醇喷淋提取得到的黄酮得率相差不大，从安全角度考虑，乙醇是不错的提取剂。此外，以乙醇为溶剂喷淋提取的芦丁含量最高，以水为溶剂喷淋提取的芦丁含量最低；芦丁含量高的槲皮素含量随之增高，以乙醇为溶剂喷淋提取的槲皮素含量最高，以水为溶剂提取的槲皮素含量最低，仅有0.005 mg·mL-1。

3 结论与讨论

由试验可知，水喷淋提取最优条件可选取料液比1∶30、提取时间10 min；乙醇喷淋提取最优条件可选取料液比1∶55、提取时间20 min。

试验时使用简易蒸汽煮茶壶代替喷淋装置，料液比和提取时间对黄酮得率影响均不显著，可能存在原因有：试验条件及装置有限、提取剂乙醇挥发性较高、乙醇挥发和所选取的料液比和时间在范围内影响较小，后续有待深入研究。

4种提取方式相比较可得到，乙醇和甲醇直接浸提，试验方法简单，但提取时间长，耗时耗力，且甲醇具有毒性，易残留在提取物中，不能食用。而乙醇可回收且容易挥发，不易残留，安全性更高，提取效果较理想。以乙醇为溶剂喷淋提取试验，适合苦荞麸皮中黄酮的提取。