李永丽，赵佳丽

(1.周口职业技术学院，河南 周口 466000；2.吕梁学院，山西 吕梁 033001)

红树莓俗名有山莓、木莓和悬钩子，属于蔷薇科悬钩子属，是多年生小灌木，最早分布于俄罗斯和欧洲一些国家[1-2]，后传入中国，广泛分布于我国的华北、西南和东北等地区。红树莓果实为聚合果，甜而酸，风味独特[3]。

红树莓营养成分丰富，富含多种矿物质元素如钾、磷、镁、锌和钠。红树莓含有的维生素量远远高于其他水果[4]，有“黄金水果”之称。红树莓中还含有类黄酮物质[5]、水杨酸[6]和花青素[7]等多种天然活性成分，有“天然抗癌物质”之称[8]。水杨酸具有镇痛[9]、消炎凝血的功效，在抑制人类疾病结肠癌和宫颈癌方面功效显著，被称为“天然阿司匹林”[10]。

黄酮是植物经过次生代谢而产生的天然有机物[11]，在自然界中的形式多种多样，主要存在于花、果实、种子、根和茎中，呈现的颜色为浅黄色或者淡黄色[12]。目前提取籽黄酮的方法主要有微波辅助法[13]、有机溶剂法[14]、超声波辅助法[15]、酶辅助法和超临界流体提取法。红树莓籽黄酮中的生物活性多种多样，含有的氢氧根离子能够清除机体内的自由基，具有明显抗氧化功能；此外，还有一些对红树莓籽黄酮的其他研究[16]结果也证明了红树莓籽黄酮具有抗疲劳、降血糖和抑菌等多种生物功能活性。

红树莓果在常温下不容易被储藏和运输，所以，我国的红树莓加工产业红树莓果醋和果酱迅速地崛起、发展并成为新兴产业[17]。随着红树莓被生产和加工，大量的红树莓籽不能得到有效的利用，而红树莓籽重量占红树莓总重量的10%，同时，红树莓籽黄酮加工作为一个绿色安全的产业，具有广阔的市场和发展前景。本研究基于此，对红树莓籽黄酮提取工艺进行优化，同时对红树莓籽黄酮提取工艺成本效益进行分析，旨在为红树莓籽黄酮的提取提供理论指导[18]。

1 材料与方法

1.1 试验材料、试剂和仪器

红树莓籽；亚硝酸钠、硝酸铝、乙醇、氢氧化钠；恒温箱、研磨机、筛子、离心机。

1.2 试验方法

1.2.1 红树莓籽黄酮提取工艺流程

将冰冻红树莓解冻，使用榨汁机进行榨汁，用纱布过滤出红树莓籽；

将一些损坏霉变的红树莓籽挑选出来；

将红树莓籽放于55～60 ℃的烘箱中烘烤60 min，放于研磨机中研磨20 min，用80目筛子过筛；

添加正己烷作为溶液，在50 ℃的条件下，使用微波仪超声脱脂30 min，去除红树莓籽中的油脂；

添加70%浓度的乙醇水溶液，提取2 min，使用离心机在4000 r/min的条件下离心20 min；将溶液进行浓缩和烘干，获得红树莓籽黄酮。

1.2.2 红树莓籽黄酮提取单因素试验

1.2.2.1 乙醇浓度对红树莓籽黄酮提取率的影响

设定料液比为1∶30，微波功率为300 W，微波时间为5 min，研究乙醇浓度40%、50%、60%、70%、80%对红树莓籽提取黄酮效果的影响。

1.2.2.2 微波功率对红树莓籽黄酮提取率的影响

设定料液比为1∶30，乙醇浓度为70%，微波时间为5 min，研究微波功率250，300，350，400，450 W对红树莓籽提取黄酮效果的影响[19]。

1.2.2.3 料液比对红树莓籽黄酮提取率的影响

设定乙醇浓度为70%，微波功率为300 W，微波时间为5 min，研究料液比1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶30、1∶35对红树莓籽提取黄酮效果的影响。

1.2.2.4 微波时间对红树莓籽黄酮提取率的影响

设定料液比为1∶30，微波功率为300 W，乙醇浓度为70%，研究微波时间3，4，5，6，7 min对红树莓籽提取黄酮效果的影响。

试验选择乙醇浓度、微波功率、料液比和微波时间等因素作为考察变量，以黄酮的获得量作为考察指标进行分析，获得最佳的红树莓籽黄酮提取工艺。

表1 试验因素水平表Table 1 The factors and levels of test

1.2.4 黄酮得率计算

总黄酮得率=[(C×V×N)/1000M]×100%。

式中：C为由标准曲线计算样品中的黄酮质量浓度；V为待测溶液体积；N为稀释倍数；M为样品质量。

1.2.5 红树莓籽黄酮提取工艺成本效益分析

分析数据来源于红树莓籽黄酮提取某公司2015-2019年度生产统计数据，相关的原材料以市场价格作为基础，具体企业成本及计算方式如下。

1.2.5.1 固定设备折旧成本

其中：Q为锚杆锚固力；K为安全系数，取2；A为锚杆间排距，取0.7 m；H为需要悬吊的岩层厚度，取2.5 m；γ为承载岩体容重，取25 kN/m3；计算可得Q=61.25 kN，采用1卷2850树脂锚固剂端锚锚固力不低于80 kN，满足要求。

生产设备折旧=(设备总值/折旧年限)/(月产量×生产月数)。

厂房折旧分摊成本=(厂房总价值/折旧年限)/(月产量×生产月数)。

1.2.5.2 设备租赁

设备租赁成本=(设备租金单价×租用数量)/(月产量×生产月数)。

1.2.5.3 工资成本

生产工资成本=每月人员工资/月产量。

停产工资成本=(每月人员总工资×月份数)/(月产量×月份数)。

1.2.5.4 能源成本

能源成本=每月能源费/月产量。

2 结果与分析

2.1 单因素分析

2.1.1 乙醇浓度对红树莓籽黄酮得率的影响

乙醇浓度对红树莓籽黄酮得率的影响见图1。

图1 乙醇浓度对红树莓籽黄酮得率的影响Fig.1 The effect of ethanol concentration on the yield of flavonoids from Rubus idaeus L. seeds

由图1可知，当乙醇浓度在40%～70%之间时，红树莓籽的黄酮得率明显呈现增长的趋势；随着乙醇浓度的增大，溶液中的含水量逐渐降低，有利于红树莓籽中的黄酮溶于溶液中，红树莓籽中的黄酮得率达到37 mg/g。当溶液中的乙醇浓度超过70%时，红树莓籽黄酮的得率逐渐降低，因为随着乙醇浓度的增加，乙醇的极性增加，致使红树莓籽中溶解出更多的脂溶性物质，降低了黄酮的溶解率，所以以70%的乙醇浓度作为最佳的红树莓籽黄酮提取条件。

2.1.2 微波功率对红树莓籽黄酮得率的影响

微波功率对红树莓籽黄酮得率的影响见图2。

图2 微波功率对红树莓籽黄酮得率的影响Fig.2 The effect of microwave power on the yield of flavonoids from Rubus idaeus L. seeds

由图2可知，当微波功率小于300 W时，红树莓籽黄酮得率明显随着微波功率的增大而增大，这是由于随着微波功率的增加，细胞结构被加速破坏，溶剂更易通过细胞壁进入细胞内部，加速了红树莓籽中黄酮的溶解，使黄酮更易溶解于溶液中。当微波功率达到300 W时，红树莓籽的黄酮提取率最高，为46.8 mg/g。当微波功率超过300 W时，红树莓籽的黄酮得率开始降低，这是由于微波功率的增大，破坏了黄酮的结构，导致黄酮得率降低，所以选取300 W作为红树莓黄酮提取的最佳工艺。

2.1.3 料液比对红树莓籽黄酮得率的影响

料液比对红树莓籽黄酮得率的影响见图3。

图3 料液比对红树莓籽黄酮得率的影响Fig.3 The effect of the ratio of solid to liquid on the yield of flavonoids from Rubus idaeus L. seeds

由图3可知，当料液比为1∶25时，红树莓籽的黄酮得率达到最高，为45 mg/g，此时溶液中的红树莓籽黄酮达到饱和和平衡，红树莓中的黄酮不再溶解到溶液中。随着料液比的增加，红树莓中的黄酮不再溶解于溶液中，反而增加提取红树莓中黄酮的成本，所以选择料液比1∶25作为红树莓提取黄酮的最佳工艺。

2.1.4 微波时间对红树莓籽黄酮得率的影响

微波时间对红树莓籽黄酮得率的影响见图4。

由图4可知，当微波时间为3～5 min时，红树莓籽的黄酮得率明显增加。当微波时间为5 min时，红树莓籽提取液中的黄酮得率达到最高，为38.5 mg/g。当微波时间超过5 min时，红树莓籽提取液中的黄酮得率逐渐降低，因为长时间的高温导致了溶液中黄酮结构被破坏，除此之外，长时间的提取也容易致使红树莓籽中的其他物质进入溶剂，增加了溶剂的黏稠度，使红树莓籽中的黄酮析出受到影响，所以单因素试验选择微波时间为5 min。

图4 微波时间对红树莓籽黄酮得率的影响Fig.4 The effect of microwave time on the yield of flavonoids from Rubus idaeus L. seeds

2.2 正交试验优化提取工艺

根据单因素试验，选择料液比、乙醇浓度、微波时间和微波功率4个因素进行正交试验，以红树莓籽黄酮提取得率作为指标，进行四因素三水平正交试验，以获得最佳的红树莓籽黄酮提取工艺。

由表2可知，各个因素对红树莓籽黄酮提取工艺效果的影响顺序为微波时间>料液比>乙醇浓度>微波功率，最佳组合为A1B1C1D1，即料液比为1∶30，乙醇浓度为70%，微波时间为5 min和微波功率为300 W。

表2 红树莓籽黄酮提取工艺正交试验方案及结果Table 2 Orthogonal test scheme and results of extraction process of flavonoids from Rubus idaeus L. seeds

2.3 红树莓籽黄酮提取成本效益分析

红树莓籽黄酮提取的成本主要包括设备投入、生产厂房、生产管理、设备维修、能源消耗、租金和一些其他成本。

由表3可知，红树莓籽黄酮提取工艺具有客观的经济效益，随着生产周期的增长，红树莓籽黄酮提取成本越来越低，加工获得的利润也越来越高。

3 小结

随着红树莓果醋和果酒产业的发展，红树莓的加工过程中产生的副产物也逐渐增加。本研究基于此，对红树莓籽黄酮提取工艺进行优化，研究结果表明最佳的红树莓黄酮提取工艺为料液比1∶30，乙醇浓度70%，微波时间5 min和微波功率300 W，同时对红树莓籽酮的提取成本进行分析，研究结果表明红树莓籽黄酮加工具有明显的市场前景。