啤酒花总黄酮声波提取工艺的研究

摘要：研究啤酒花总黄酮的提取工艺。利用单因素试验研究了声波提取法、水浴回流提取法、提取溶剂的种类和浓度、料液比、提取温度和时间对啤酒花总黄酮提取量的影响, 并通过正交试验确定了啤酒花总黄酮的提取条件。结果表明, 啤酒花总黄酮提取条件为: 乙醇体积浓度为 40 % , 料液比 1 g∶40 mL, 提取温度 60 ℃, 声波提取时间 40 min。在此提取条件下, 啤酒花总黄酮提取量为 63.55 mg / g。
啤酒花(Humulus Lupulus L)是桑科葎草属多年生草质蔓生藤本, 雌雄异株, 花单性, 雌性球穗花序简称酒花。酒花主要用于啤酒酿造工业, 赋予啤酒苦味和香味。酒花亦作为一种植物药被国内外广泛使用。国外将其用于治疗消化不良、不安、失眠等; 药典上记载酒花的乙醇浸膏用于治疗麻风病、肺结核病和细菌性痢疾等症。酒花中的黄酮类化合物主要有黄酮苷、黄酮醇和含异戊二烯基的查耳酮。前二者位于植物细胞组织内, 且广泛分布在植物界中, 而后者则是由酒花的蛇麻腺所分泌。经分析酒花中总黄酮的含量达到 6 g / 100 g~8 g / 100g, 具有开发应用价值。目前人们对啤酒花黄酮的研究还比较少, 将声波技术应用于啤酒花总黄酮的提取研究尚未见报道, 本文研究了啤酒花总黄酮的声波提取工艺, 以期为该资源的进一步开发提供科学依据。

1 材料及仪器
颗粒啤酒花, 青岛大花, 由新疆绿金啤酒花有限责任公司生产, 山西月山啤酒厂馈赠;甲醇、乙醇、丙酮、芦丁、硝酸铝、亚硝酸钠等为分析纯; 芦丁标准品 ( ACROS 进口分装) 。
FZ102 微型植物试样粉碎机; sp- 2102uvpc 紫外可见分光光度计 ( 上海光谱仪器有限公司) ;SB4200DT 声波机 ( 宁波新芝生物科技有限公司) ; XM60 水分天平 ( Precisa, 瑞士) 。

2 方法
2.1 提取工艺设计
先通过单因素实验确定提取啤酒花总黄酮各个影响因素的条件, 在此基础上对提取溶剂的浓度、料液比、提取温度和提取时间采用 L9(34)正交试验设计进行优化, 从而筛选出提取条件。
2.2 提取工艺方法
啤酒花经粉碎后, 测定其水分含量。精密称取粉碎后样品 1 g, 用石油醚加热回流 60 min, 除去色素及脂类。过滤后将啤酒花中残留醚挥干, 加入适量提取溶剂, 经声波或水浴回流提取一定时间后离心, 分离上清液, 残渣再重复提取一次, 合并两次提取上清液, 经减压浓缩后用提取溶剂定容至50 mL。
2.3 啤酒花总黄酮含量测定
啤酒花总黄酮含量测定采用亚硝酸钠 - 硝酸铝比色法。
2.4 啤酒花总黄酮提取率的测定
啤酒花总黄酮的提取率用标准芦丁的回收率来度量, 测定方法如下:
在样品中加入一定量的标准物质芦丁即加标样品, 与未加标样品按相同方法提取总黄酮, 测定加标样品及未加标样品的总黄酮提取量, 按以下公式计算回收率: P %=x1- x0m×100 %
式中: P %———标准芦丁回收率;
m———加入标准芦丁的质量, mg;
x1———加标样品的总黄酮测定值, mg;
x0———未加标样品的总黄酮测定值, mg。
标准芦丁的回收率即为啤酒花总黄酮的提取率。

3 结果与分析
3.1 声波法与水浴回流法提取结果比较
选择传统水浴回流提取法和声波提取法两种方式, 按 2.2 的方法对酒花总黄酮进行提取, 提取剂体积浓度为 50 % 乙醇, 料液比 1 g∶20 mL,分别于 60 ℃提取 60 min, 测定提取液总黄酮含量。
声波法提取出的总黄酮量高于水浴回流提取法。声波提取是一种用于科学研究的新提取技术, 通过控制一定的声频率和强度, 利用声波的空化效应、热效应和机械效应,造成植物细胞壁及整个生物体瞬间破裂, 加快细胞内物质的释放、扩散及溶解, 从而能提高植物成分的提取效率。故本实验选择声波提取法进行酒花总黄酮的提取研究。
3.2 单因素试验
3.2.1 提取溶剂对啤酒花总黄酮提取量的影响
选择甲醇、乙醇和丙酮三种溶剂, 按 2.2 的方法对酒花总黄酮进行提取, 各溶剂体积浓度为50%, 料液比 1g∶20mL, 于 60℃声波提取 60 min,测定提取液总黄酮含量。
丙酮、甲醇、乙醇三种溶剂相比较, 乙醇对酒花总黄酮的提取量最高。可能是因为啤酒花中黄酮类物质与乙醇的性比较相近, 有利于在乙醇中的溶解。故选择乙醇作为提取溶剂。
3.2.2 乙醇浓度对啤酒花总黄酮提取量的影响
选择乙醇体积浓度分别为 0、20 % 、40 % 、60% 、80 % 、100 % , 按 2.2 的方法对啤酒花总黄酮进行提取, 料液比 1 g∶20 mL, 于 60 ℃声波提取 60 min, 测定提取液总黄酮含量。
在一定的乙醇体积浓度范围内, 随着乙醇体积浓度的增加, 啤酒花总黄酮的提取量逐渐增大, 当乙醇体积浓度达到 40 % 时, 提取量较大; 乙醇体积浓度继续增加, 总黄酮的提取量反而相应降低。
当乙醇体积浓度为 40 % 时, 提取溶剂的性与啤酒花中黄酮类物质的性比较, 根据相似相溶原则, 此时能实现对总黄酮的较大量提取。故选择体积浓度 40% 乙醇提取啤酒花总黄酮。
此外, 由图 3 中还可以看出, 用纯水提取出的总黄酮量远远大于用无水乙醇提取的总黄酮量, 表明啤酒花中性较大的黄酮类物质含量相对较高。
3.2.3 料液比对啤酒花总黄酮提取量的影响
选择料液比分别为 1 g∶20 mL、1 g∶30 mL、1g∶40 mL、1 g∶50 mL, 按 2.2 的方法对啤酒花总黄酮进行提取, 乙醇体积浓度 40 % , 于 60 ℃声波提取 60 min, 测定提取液总黄酮含量。
总黄酮提取量随着料液比的加大而明显增加, 加大提取液的比例能更充分溶解样品中的总黄酮, 从而使黄酮提取量增加。当料液比达到 1 g∶40 mL 后, 继续加大料液比, 黄酮提取量的增加幅度明显变小。另一方面, 从经济角度考虑, 成本费用增加。故选择料液比为 1 g∶40 mL。
3.2.4 提取温度对啤酒花总黄酮提取量的影响
选择提取温度分别为 40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃,按 2.2 的方法对酒花总黄酮进行提取, 乙醇浓度40 % , 料液比为 1 g∶40 mL, 声波提取时间 60min, 测定提取液总黄酮含量。
随着温度升高, 总黄酮提取量逐渐增大。60 ℃以后, 总黄酮提取量随温度升高而增加的幅度不明显, 因此选择提取温度为 60 ℃。
3.2.5 提取时间对啤酒花总黄酮提取量的影响
选择提取时间分别为 15 min、30 min、45 min、60 min、75 min, 按 2.2 的方法对酒花总黄酮进行提取, 乙醇体积浓度 40 % , 料液比为 1 g∶40 mL,于 60 ℃声波提取, 测定提取液总黄酮含量。在 30 min 以内, 总黄酮提取量随提取时间的延长而增大。当提取时间达到 30 min以后, 总黄酮提取量随时间的延长不再明显增加。因此将提取时间定为 30 min。
3.3 正交试验结果
以 k1, k2, k3为纵坐标, 对 A、B、C、D 四因素分别作图, 得总黄酮提取量与四因素关系图。
各因素对啤酒花总黄酮提取工艺的影响大小次序为: B> A> C> D。提取工艺条件为 A2B2C2D3, 即乙醇体积浓度 40 % , 料液比1 g∶40 mL, 提取温度 60 ℃, 提取时间为 40 min。
按此工艺条件对酒花总黄酮进行提取, 同时以水浴回流提取法作对照。
按正交试验的工艺条件对酒花总黄酮进行提取, 声波法的总黄酮提取量达到 63.55 mg/ g, 水浴回流提取法为 52.44 mg / g。声波提取法优于水浴回流提取法。
3.4 啤酒花总黄酮的提取率
啤酒花总黄酮的提取率用标准芦丁的回收率表示，标准芦丁的回收率为 81.08 % 。表明对啤酒花用体积浓度 40 % 乙醇以 1 g∶40 mL 的料液比于 60 ℃声波提取 40 min, 酒花总黄酮的提取率可达到 81.08 % 。

来源：惠合浓缩器