超声波法提取塔罗科血橙皮黄酮类化合物工艺的优化

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摘要：以塔罗科血橙（Citrus sinensis cv. Tarocco）皮为原料，采用超声波法提取黄酮类化合物。在单因素试验的基础上进行正交试验考察乙醇溶液体积分数、料液比、超声波处理时间、提取温度等因素对黄酮类化合物提取率的影响。结果表明，正交试验各因素对血橙皮黄酮类化合物提取率的影响从大到小依次为料液比、提取温度、乙醇溶液体积分数、超声波处理时间。最佳提取条件为乙醇溶液体积分数50%、超声波提取温度50 ℃、超声波处理时间40 min、料液比m橙皮粉∶V乙醇=1∶35 g/mL、超声波功率400 W，此条件下黄酮类化合物的提取率可达1.021 3%。

关键词：超声波辅助提取；塔罗科血橙（Citrus sinensis cv. Tarocco）皮；黄酮类化合物

中图分类号：R284.2；S666.4 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）17-4182-04

Optimization of Ultrasonic-Assisted Extraction Technology of Flavonoids from Tarocco Blood Orange Peel

LIU Rong1，ZHOU Zheng-yong1，LUO Nan-fang1，ZHUO Li1，2

（1.College of Chemistry and Chemical Engineering， Neijiang Normal University， Neijiang 641100， Sichuan，China；

2. Key Laboratory of Fruit Waste Treatment and Resource Recycling of Sichuan Provincial College，Neijiang 641100，Sichuan，China）

Abstract： Using Tarcocco blood orange（Citrus sinensis cv. Tarocco） peel as raw material， flavonoids were extracted by ultrasonic-assisted technology. Based on single factor tests， orthogonal experiment was conducted to explore the effects of ethanol volume fraction， material to solvent ratio， extraction time and extraction temperature on yield of flavonoids. The results showed that the rank of factors affecting extraction yield from high to low was material to solvent， extraction temperature， ethanol volume fraction， extraction time. The optimized extraction conditions were， material to solvent ratio， morangepeel powder∶Vethanol=1∶35 g/mL； extraction temperature， 50 ℃； volume fraction of ethanol， 50%； extraction time， 40 min； and ultrasound power， 400 W. The extraction yield of flavonoids was 1.021 3% under these conditions.

Key words：ultrasonic-assisted extraction； Tarocco blood orange（Citrus sinensis cv. Tarocco） peel； flavonoids

收稿日期：2012-11-13

基金项目：内江师范学院大学生科研项目（11NSD-179）；四川省教育厅青年基金项目（11ZB022）

作者简介：刘 蓉（1990-），女，四川广元人，在读本科生，（电子信箱）；通讯作者，卓 莉（1979-），女，讲师，硕士，

主要从事天然产物的研究与开发工作，（电话）13438653379（电子信箱）。

塔罗科血橙（Citrus sinensis cv. Tarocco）原产于意大利，富含多种维生素、β-胡萝卜素、花青素苷以及黄酮类化合物等[1，2]。黄酮类化合物是一类重要的植物次级代谢产物，广泛分布于植物界尤其是被子植物中[3，4]，具有深浅不等的黄色[5]，主要包括黄酮（Flavone）、黄酮醇（Flavonol）、异黄酮（Isoflavone）、黄烷酮（Flavanone）、双苯吡酮（Xanthone）、喳耳酮（Chalcone）、花色素（Anthocynidin）、色原酮（Chromarne）等[6，7]，具有抗氧化、预防心血管疾病、抗衰老、降血糖、增强机体免疫力等作用[8，9]。柑橘类果皮质量占果实的30%左右，是重要的生物质资源，目前大部分果皮被丢弃，既污染环境又造成极大的浪费。从柑橘类果皮中提取黄酮类化合物，既有利于资源的再生又可保护环境。

目前提取黄酮类化合物的方法有很多，如水浸提取法、索氏提取法、有机溶剂法等[10]。本研究采用超声波辅助法从塔罗科血橙皮中提取黄酮类化合物，研究乙醇溶液体积分数、超声波处理时间、提取温度、料液比及超声波功率对黄酮类化合物提取率的影响。在单因素试验的基础上采用正交试验优化黄酮类化合物的提取条件，为柑橘类果皮的有效利用及黄酮类化合物的开发提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料 塔罗科血橙购自四川省内江市资中县，洗净后人工取皮，在50 ℃下烘干至恒重，研成粉末后置于干燥器中备用。

1.1.2 试剂 无水乙醇、亚硝酸钠、硝酸铝、氢氧化钠均为分析纯，芦丁标准品购自国药集团化学试剂有限公司。

1.1.3 仪器 AE240型电子分析天平（梅特勒-托利多），722N型可见分光光度计（上海菁华科技仪器有限公司），DFT-100型中药粉碎机（温岭市大德中药机械有限公司），TD-5型离心机（四川蜀科仪器有限公司），KQ-400KDB型高功率数控超声波清洗器（昆山舒美超声仪器有限公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 芦丁标准曲线的绘制 准确称取干燥至恒重的芦丁标准品30 mg，用30%（体积分数，下同）的乙醇溶液溶解并定容至100 mL，摇匀得浓度为0.300 mg/mL的芦丁标准溶液。分别移取上述芦丁标准溶液0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00、6.00 mL于7支50 mL比色管中。各加入50 mg/mL的亚硝酸钠溶液1.00 mL，摇匀，静置6 min，加100 mg/mL的硝酸铝溶液1.00 mL，摇匀，静置6 min，加40 mg/mL的氢氧化钠溶液6.00 mL，用30%的乙醇溶液定容至刻度，摇匀，静置15 min后在510 nm波长[11]处测定吸光度。以吸光度A为纵坐标、芦丁标准溶液浓度C（μg/mL）为横坐标绘制标准曲线（图1），得芦丁浓度对吸光度的回归方程为A=0.020 7C-0.012 5，相关系数r=0.999 7，在试验测定范围内线性关系良好。

1.2.2 单因素试验优化血橙皮中黄酮类化合物的提取工艺 以乙醇溶液为提取剂，采用超声波法提取血橙皮粉末中的黄酮类化合物，设计单因素试验分别考察乙醇溶液体积分数、料液比、超声波处理时间、提取温度和超声波功率对黄酮类化合物提取率的影响。①乙醇溶液体积分数。准确称取1.000 g血橙皮粉末5份，分别加入体积分数30%、40%、50%、60%、70%的乙醇溶液30 mL，在超声波功率400 W、提取温度60 ℃的条件下提取40 min。②料液比。准确称取1.000 g血橙皮粉末5份，分别按1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶35（m橙皮粉∶V乙醇，g/mL，下同）的料液比加入体积分数60%的乙醇溶液，在提取温度60 ℃、超声波功率400 W的条件下提取40 min。③超声波处理时间。准确称取1.000 g血橙皮粉末5份，加入体积分数60%的乙醇溶液30 mL，在提取温度60 ℃、超声波功率400 W的条件下分别提取10、20、30、40、50 min。④提取温度。准确称取1.000 g血橙皮粉末5份，加入体积分数60%的乙醇溶液30 mL，在超声波功率400 W，提取温度分别为20、30、40、50、60 ℃的条件下提取40 min。⑤超声波功率。准确称取1.000 g血橙皮粉末5份，加入体积分数60%的乙醇溶液30 mL，在提取温度60 ℃，超声波功率分别为240、280、320、360、400 W的条件下提取40 min。

黄酮类化合物的提取率=提取得到的黄酮类化合物的质量/样品质量×100%

1.2.3 正交试验 根据单因素试验结果，设计L9（34）正交试验考察乙醇溶液体积分数、提取温度、料液比和超声波处理时间4个因素对血橙皮中黄酮类化合物提取率的影响，优化提取工艺。正交试验因素与水平见表1。

2 结果与分析

2.1 单因素提取试验结果

2.1.1 乙醇溶液体积分数对血橙皮黄酮类化合物提取率的影响 以不同体积分数的乙醇溶液作提取剂，所得血橙皮黄酮类化合物提取率见图2。由图2可知，乙醇溶液体积分数较低时黄酮类化合物提取率变化不大，总体偏低，乙醇溶液体积分数由50%升高到60%，提取率有较大幅度的升高，之后又随着乙醇溶液体积分数的升高而下降。血橙皮中的黄酮类化合物属于极性化合物，体积分数60%的乙醇溶液极性与之相当，有利于黄酮类化合物的溶出，当乙醇溶液体积分数超过60%时，提取出的杂质偏多，从而影响了黄酮类化合物的提取率。

2.1.2 料液比对血橙皮黄酮类化合物提取率的影响 分别按1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶35的料液比加入体积分数60%的乙醇溶液作提取剂，所得血橙皮黄酮类化合物的提取率如图3所示。由图3可知，黄酮类化合物的提取率随着料液比的减小先升高，料液比为1∶30时提取率最高，之后随着料液比的减小而降低。提取剂用量的增加有利于黄酮类化合物的溶出，但提取剂用量过高可能会导致提取出的杂质增加，从而使黄酮类化合物的提取率下降。

2.1.3 超声波处理时间对血橙皮黄酮类化合物提取率的影响 不同超声波处理时间对血橙皮黄酮类化合物提取率的影响如图4所示。由图4可知，超声波处理时间由10 min延长到30 min，黄酮类化合物提取率迅速升高，而后随超声波处理时间的延长黄酮类化合物的提取率逐渐下降。这是因为处理时间较短时细胞内外溶质的浓度差比较大，黄酮类化合物在超声波的作用下迅速从细胞中溶出，但随着超声波时间的延长，由于超声波产生的大量热和空化效应，可能对黄酮类化合物的结构有所破坏，从而导致其提取率下降。

2.1.4 提取温度对血橙皮黄酮类化合物提取率的影响 不同提取温度对血橙皮黄酮类化合物提取率的影响如图5所示。从图5可以看出，提取温度对血橙皮黄酮类化合物提取率的影响较大，提取温度由20 ℃升高到30 ℃，提取率迅速升高；由30 ℃升高到50 ℃，提取率随提取温度升高的趋势变缓；提取温度高于50 ℃时，提取率随提取温度的升高略有下降。提取温度升高能加快体系中分子的运动速度，有利于黄酮类化合物向溶剂中扩散，但温度过高时提取出的黄酮类化合物可能由于热不稳定性而被破坏，从而使提取率降低。

2.1.5 超声波功率的影响 超声波功率不同，所得血橙皮黄酮类化合物的提取率如图6所示。由图6可知，在试验范围内黄酮类化合物提取率随着超声波功率的增大而升高，其中超声波功率由240 W升高到320 W，黄酮类化合物提取率升高幅度较大，由320 W升高到400 W，黄酮类化合物提取率升高幅度较小。为提高提取效率，并结合仪器条件，后续试验采用400 W的超声波功率提取血橙皮中的黄酮类化合物。

2.2 正交试验结果

正交试验结果见表2。从表2可以看出，各因素对血橙皮黄酮类化合物提取率的影响从大到小依次为料液比、提取温度、乙醇溶液体积分数、超声波处理时间。最佳提取条件组合为A1B2C2D2，即乙醇溶液体积分数50%、超声波提取温度50 ℃、超声波处理时间40 min、料液比1∶35，此条件下黄酮类化合物的提取率可达1.021 3%，高于正交试验其他组合的结果。

3 小结与讨论

以塔罗科血橙皮为原料，采用超声波法提取其中的黄酮类化合物，设计单因素试验和正交试验考察了乙醇溶液体积分数、超声波处理时间、提取温度、料液比及超声波功率等因素对黄酮类化合物提取率的影响，优化提取工艺。结果表明，优化的提取条件为体积分数50%的乙醇溶液作提取剂、提取温度50 ℃、超声波处理时间40 min、料液比1∶35、超声波功率400 W，此时黄酮类化合物的提取率可达1.021 3%。

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