吴敏　秦丹　张齐　陈文杰　华佳佳　桑宏庆

摘要本文研究了加热提取法和超声波辅助法对红麦麸皮中黄酮类物质的提取工艺，通过单因素试验和正交试验测定不同处理条件对黄酮类物质提取率的影响。加热法通过对乙醇浓度、料液比提取温度和提取时间4个单因素进行分析，以探索影响黄酮类物质提取率的主要因素，通过正交试验优化加热法的提取工艺;超声辅助法通过对乙醇浓度、料液比、超声功率和提取时间4个单因素进行分析，以探索影响黄酮类物质提取率的主要因素，通过正交试验优化超声辅助法的提取工艺。结果表明，影响热提取法的最重要因素是提取温度，热提取法最佳提取工艺条件为乙醇浓度80%、料液比1：25、加热温度75C时提取4h;而影响超声辅助法的最重要因素是乙醇浓度，超声波辅助法最佳工艺条件为乙醇浓度80%料液比1：30、在超声功率50W下超声提取90min。

关键词 红麦麸皮;黄酮类物质;热提取法;超声波辅助法;提取工艺

中图分类号 TS219

文献标识码 A

文章编号 1007-5739（2019）07-0208-05

小麦主要分为红麦和白麦。红麦是深红色或红褐色的小麦，因含有一定量的花青苷而具有抗氧化等保健功能，红麦比白麦含有更高含量的可溶性总酚酸、阿魏酸、香草醛等物质。红麦麸皮是指红麦外层的表皮，色素含有的活性成分一般分布于籽粒种皮和糊粉层中4。与白麦相比，红麦麸皮皮层较厚，含有更多的黄酮类化合物和酚酸类物质1.4。传统的面粉加工方式会将大部分种皮和糊粉层弃于麸皮中心，用作家畜饲料，导致麸皮及其含有的活性成分未能充分利用。

黄酮类物质是酚酸类物质的主要组成部分5，是植物中活性最高的次生代谢产物，具有抗氧化、抗炎、抗过敏等作用。由于水果和蔬菜中黄酮类物质含量很高，所以大量研究集中在水果和蔬菜中黄酮类的提取及生物学活性方面'51。小麦是人类重要的主食之一，在食品中占有举足轻重的地位。小麦麸皮一般用作饲料，但小麦麸皮含有较多的黄酮类物质4，有关其有效的提取方法尚未见报道。

天然产物的绿色有效提取是药物化学和生物合成的重要方法8，热提取法是重要的绿色提取方法之一，可以减少有害物质的生成，但该法存在提取时间长、耗水量大等缺点。超声波辅助法由于简单高效而被广泛应用于多种物质的提取，红麦麸皮的黄酮提取尚未有系统研究。本文研究了加热法和超声辅助法对红麦麸皮黄酮类物质的提取工艺，并进行了优化，以期为红麦麸皮中黄酮类物质的生产应用提供参考。

1材料与方法

1.1材料与试剂

红麦麸皮，购自安徽省凤宝粮油食品（集团）有限公司。氢氧化钠、亚硝酸钠、硝酸铝、无水乙醇等，均为分析纯，由国药集团试剂有限公司生产。

1.2仪器与设备

AR-2740分析天平，上海沪粤明科技有限公司;HHS型电热恒温水浴锅，上海博讯实业有限公司医疗设备;HH-6数显恒温水浴锅，国华电器有限公司;DTD-6超声波清洗机，鼎泰（湖北）生化科技设备制造有限公司;L550低速合式离心机，湖南湘仪实验室仪器开发有限公司;752型紫外可见分光光度计，上海光谱仪器有限公司;SHB一II循环水式多用真空泵，郑州长城科工贸有限公司。

1.3芦丁标准液制备和标准曲线绘制

准确称取干燥至恒重的芦丁药品50.00mg，用30%乙醇溶解，定容至50.00mL，得到濃度为1.00mg/mL的芦丁标准液。用移液管吸取1.00mg/mL芦J标准液5.00mL至50.00mL容量瓶中，用30%乙醇定容，得到0.10mg/mL芦丁标准液。依次吸取0、1.00、2.003.004.00、5.00mL标准液于10.00mL容量瓶中，分别标为0、1、23、4.5、6号标准液。加人5%亚硝酸钠溶液0.50mL摇匀，放置5min，加入0.50mL浓度为10%的硝酸钠溶液摇匀，静置6min;再加入4.00mL的4%氢氧化钠溶液，用30%乙醇溶液定容至刻度线，摇匀，静置12min。以0号标准液为空白参照，用紫外可见分光光度计在510nm处测吸光度，绘制标准曲线。

1.4热提取法

准确称取干燥的红麦麸皮粉末1.25g，放人碘量瓶中，加入一定浓度的乙醇溶液，放入恒温水浴锅中。在设定的温度下加热一定时间后以4000r/min离心10min，取上清液定容至50mL;取5mL定容于25mL容量瓶，加入5%亚硝酸钠溶液0.50mL摇匀;放置5min后，加入10%硝酸钠溶液0.50mL，摇匀后静置6min;再加人4%氢氧化钠溶液4.00mL，用30%乙醇溶液定容，摇匀后静置12min。在510nm处测定混合液的吸光度，计算样品中黄酮的含量""。

1.4.1乙醇浓度的确定。称取1.25g红麦麸皮粉末4份放人4个碘量瓶中，按1：25的料液比分别加人浓度为50%、60%、70%、80%的乙醇于碘量瓶中，放入温度为709C的恒温水浴锅中加热2h，试验重复3次。按照热提取法测定各样品中的黄酮浓度。

1.4.2料液比的选择。称取1.25g红麦麸皮粉末4份放入4个碘量瓶中，按1：20、1：25、1：30、1：35的料液比加人70%乙醇于碘量瓶中，放入温度为70C的恒温水浴锅中加热2h，试验重复3次。按照热提取法测定各样品中的黄酮浓度。1.4.3提取时间的确定。称取1.25g红麦麸皮粉末4份放人4个碘量瓶中，按照1：25的料液比加入70%乙醇于碘量瓶中，放人温度为70C的恒温水浴锅中，分别加热1、2、3、4h，试验重复3次。按照热提取法测定各样品中的黄酮浓度。

1.4.4提取温度的确定。称取1.25g红麦麸皮粉末4份放人4个碘量瓶中，按照1：25的料液比加入70%乙醇于碘量瓶中，分别放人温度为65、70、75、80C的恒温水浴锅中加热2h，试验重复3次。按照热提取法测定各样品中的黄酮浓度。

1.4.5热提取法正交试验根据单因素试验结果，可以确定正交试验的因素水平2，见表1。

1.5超声波辅助法

超声辅助法与乙醇提取法相似，在室温25C7下用超声波超声，具体操作如下。称取干燥的红麦麸皮粉末1.25g放入碘量瓶中，加入一定浓度的乙醇溶液，放入超声波清洗机中，在设定的超声波频率下超声一定时间后以4000r/min离心10min。取离心后的上清液定容至50mL。取5mL上述溶液于25mL容量瓶中，加入5%亚硝酸钠溶液0.50mL摇匀;放置5min后，加入10%硝酸钠溶液0.50mL摇匀，静置6min;加人4%氢氧化钠溶液4.00mL，用30%乙醇溶液定容，摇匀，静置12min。在510nm处测定混合液的吸光度，计算样品中黄酮的含量（13]。

1.5.1乙醇浓度的确定。称取1.25g红麦麸皮粉末4份放人4个碘量瓶中，按1：25的料液比在各碘量瓶中分别加入浓度为50%、60%、70%、80%的Z醇，放人50W的超声波清洗机中超声30min，试验重复3次。按照超声波辅助法测定各样品中的黄酮浓度。

1.5.2料液比的选择。称取1.25g红麦麸皮粉末4份放入4个碘量瓶中，按照1：20、1：25、1：30、1：35的料液比在各碘量瓶中加入70%乙醇，放入50W超声波清洗机中超声30min，试验重复3次。按照超声波辅助法测定各样品中的黄酮浓度。

1.5.3超声时间的确定。称取1.25g红麦麸皮粉末4份放人4个碘量瓶中，按1：25的料液比在各碘量瓶中加入70%乙醇，放入声功率为50W的超声波清洗机中，分别超声30、50、7090min，试验重复3次。按照超声波辅助法测定各样品中的黄酮浓度。

1.5.4超声功率的确定。称取1.25g红麦麸皮粉末4份放人4个碘量瓶中，按1：25的料液比在各碘量瓶中加人70%乙醇，分别放人超声功率为40、50、60、70W的超声波清洗机中超声30min，试验重复3次。按照超声波辅助法测定各样品中的黄酮浓度。

1.5.5超声浓辅助法正交试验。根据单因素试验的结果，确定正交试验的因素水平，见表2。

2结果与分析

2.1标准曲线的绘制

根据1.3的方法，配制芦丁标准液所测定的吸光度的结果，利用Excel图表绘制标准曲线（图1），得到回归方程y=0.1106：x+0.0119，R2=0.9995，从而计算提取率。

2.2热提取法

2.2.1乙醇浓度的影响。由图2可知，红麦麸皮中黄酮类物质在70%乙醇中的提取率最高，在80%浓度时反而降低，这与前人的研究结果一致[13-14），可能由于黄酮类物质是混合物，既有易溶于水的物质，也有易溶于乙醇的物质，在乙醇浓度升高时，容易溶于水的黄酮类物质降低导致提取率下降。

2.2.2料液比的影响。由图3可知，料液比为1：30时提取率最高，1：30和1：35时提取率没有显著性差异，这与Jiang等的研究结果相似4。1：20和1：25时，乙醇的量可能还不足以溶解所有的黄酮类物质，随着乙醇量的增加，可溶解的物质不再增加，因而提取率不再有显著变化。

2.2.3提取时间的影响。由图4可知，随着提取时间的延长，黄酮类化合物的提取率呈现先升高后降低的趋势。加热时间为3h时黄酮的提取率最高，这可能是由于黄酮类化合物能清除自由基，在加热过程中可以与自由基反应消耗黄酮，加热时间越长，消耗的黄酮大于提取的黄酮，从而使提取率下降。

2.2.4提取温度的影响。由图5可知，随着提取温度升高，黄酮的提取率呈现先升高后降低的趋势。75°C时提取率最高，80C时提取率小于70C提取率，可能是温度升高，破坏了黄酮的结构，导致黄酮类化合物提取率下降。

2.2.5热提取法正交试验结果。由表3可知，利用溶液热提取法提取红麦中黄酮类物质时，各因素的影响顺序为D>B>C>A，即提取温度对黄酮的提取率影响最大，其后依次是料液比、乙醇浓度及提取时间。溶液热提取法的最佳条件为A4B2C4D3，即在1：25的料液比添加80%的乙醇溶液在75C下提取4h。

由表3分析得出的最优组合A4B2C4D3没有在正交试验组合中出现，故应进一步验证按正交试验表3得出的最优化提取工艺A.B2C4D3组合进行提取，得黄酮提取率为5.69%，略大于表中最优组合A2B3C4D1的提取率5.67%，故最优组合为AB2C4D3。

2.3超声波辅助法

2.3.1乙醇浓度的影响。由图6可知，80%乙醇的提取率最高，使用50%～70%的乙醇提取黄酮类物质时，差异不显著，这可能是由于在25C下超声，温度较低，乙醇浓度对黄酮类物质的溶解影响更大。

2.3.2料液比的影响。由图7可知，超声法的料液比在1：30时提取率最高，与加热法相似。1：30与1：35的提取率没有显著性差异。

2.3.3超声时间的影响。由图8可知，超声法随着提取时间延长，提取率也是呈先增加后降低趋势，这与Jiang等的研究结果相似，在超声3h时提取率达到最高值4。究其原因可能是超声时间延长使超声仪器温度升高，破坏黄酮结构，导致提取率下降。

2.3.4超声功率的影响。由图9可以看出，超声功率在50W时黄酮提取率最高，功率升高，提取率下降。究其原因可能是超声功率越大，对黄酮的破坏越大，致使黄酮提取率下降。

2.3.5超声波辅助法正交试验结果。由表4可知，利用超声辅助法提取红麦中黄酮类物质时，影响提取红麦中黄酮物质提取率的因素为G>H>F>E，即乙醇浓度对黄酮的提取率影响最大，其后依次是超声功率、料液比及超声时间。超声辅助法的最佳条件为EF3G4H3，即1：30的料液比添加80%乙醇溶液在60W超声波清洗机中超声处理90min。由表4分析得出的最优组合EF3G4H3没有在正交试验组合中出现，故应进一步验证。按正交试验表4得出的最优化提取工艺E4FsG4Hs组合进行提取，得黄酮提取率为5.97%，略大于表中最优组合EF1G4H2的提取率5.88%，故最优组合为E4FsGH3。

3结论与讨论

在热提取法中，影响红麦中黄酮物质提取率的因素为提取温度>料液比>乙醇浓度>提取时间，正交试验得到的最佳条件是1：25的料液比添加80%乙醇溶液在75C下提取4h;在超声波提取法中，影响红麦中黄酮物质提取率的因素为乙醇浓度>超声功率>料液比>超声时间，正交试验得到的最佳条件是1：30的料液比添加80%乙醇溶液在60W超声波清洗机中超声处理90min。

传统加热法可以充分提取黄酮，但是耗时比较长，对能量的消耗更多，增加成本;与传统的加热法相比，超声波辅助法在不加热的条件下可以减少提取时间，但是常温黄酮溶解性比较差，可以适当提高超声时的温度，以增加提取率。本研究结果对工业生产提高黄酮提取率15-17有一定的参考作用。

4参考文献

[1]KOHYAMA N，CHONO M，NAKAGAWA H，et al.Flavonoid compounds related to seed coat color of wheat[J].Bioscience Biotechnology and Biochemistry，2017，81（11）：2112-2118.

[2]陳英，绿色小麦的化学组成分析[J].食品工业科技，2010，（1）：358-360.

[15]丁岩.彩粒小麦麸皮中酚酸的提取、分布及抗氧化活性研究[D].泰安：山东农业大学，2013.

[16]常宪辉，李庆龙，张瑾瑾，等.小麦麸膳食纤维工业化生产技术探讨门粮食加工，2007（3）：13-15.

[17]时玉晴，苏东民，陈志成.彩色小麦品质特性及其开发应用[J].粮食与油脂，2014，27（11）：1-4.