CN102948758B

CN102948758B - 一种从荞麦麸皮中提取荞麦黄酮的方法

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Publication number: CN102948758B
Application number: CN201210489010.7A
Authority: CN
Inventors: 杨芙莲; 陈旭清; 何琳
Original assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Current assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2032-11-26
Also published as: CN102948758A

Abstract

本发明公开了一种从荞麦麸皮中提取荞麦黄酮的方法，采用酶处理和超声波辅助结合的方法从荞麦麸皮中提取荞麦黄酮，并采用大孔树脂进行纯化。包括以下步骤：1）在超声条件下进行酶解，取荞麦麸皮加入水配成荞麦麸皮悬浊液，后加入复合酶进行酶解；2）离心分离，将酶解液进行离心收集沉淀物与上清液；3）超声醇提，沉淀物用乙醇进行超声浸提；4）过滤浓缩，对醇提液进行过滤浓缩；5）纯化，用大孔树脂对浓缩液进行纯化；6）干燥，将纯化得到的含有荞麦黄酮的馏分进行真空干燥后得到黄酮产品。采用本发明方法制备得到的黄酮类化合物纯度较高，制备工艺简单，操作简便易行，环境友好，适用于工业化放大生产。

Description

一种从荞麦麸皮中提取荞麦黄酮的方法

技术领域

本发明属于食品加工领域，具体涉及一种从荞麦麸皮中提取荞麦黄酮的方法。

背景技术

荞麦又名三角麦、乌麦，是一种在低温环境下生长的短季蓼科植物。植物学上主要包括甜荞和苦荞两个栽培品种，是粮食作物中比较理想的填闲补种作物。荞麦营养丰富，是一种药食兼备的粮食作物。通过研究发现，荞麦麸皮中含有较多的黄酮类化合物。黄酮类化合物具有较强的生理活性，其主要作用有以下几个方面：调节心肌收缩，改善心肌舒张，对心肌缺血、心肌梗塞、心率失常有较好的防治作用；清除体内自由基，直接抑制癌细胞生长，抵抗致癌因子从而起到抗癌、防癌的作用；促进人体胰岛素的分泌及胰岛细胞的恢复，从而起到降低血糖和血清胆固醇，抑制肾上腺素的升血糖的作用；麸皮黄酮中的槲皮素等能降低甘油三脂，总胆固醇，减少动脉粥样硬化指数，从而起到降低血脂的作用；抗菌消炎作用等。

我国是世界荞麦生产大国之一，荞麦的开发利用也已从家庭作坊式的传统食品，发展到工业化生产的大众食品，应用十分广泛。但目前作为荞麦加工的副产品荞麦麸皮，仍由于口感差、难以消化而导致其加工利用率很低，大部分作为动物饲料使用或被直接丢弃，造成了资源的极大浪费。若能从中提取黄酮类化合物，不但可以开发利用新资源，解决黄酮类物质来源短缺的问题，而且还可以提高荞麦麸皮的利用率，改善贫困地区经济落后现象。

黄酮类化合物的传统提取方法主要有：有机溶剂浸提法、索氏提取法、碱提法、乙醇回流法等。但由于这些方法能量消耗过大，总黄酮得率及含量偏低、杂质多，并存在溶剂残留等问题，使得一些新兴提取技术受到愈来愈多的关注，如超声波辅助提取法、微波加热法、半仿生法、酶辅助提取法等。超声波辅助提取技术是利用超声波辐射压强产生的空化效应和热效应来加速物质的扩散溶解，有效地提高了黄酮类化合物的得率及含量。该技术具有操作简单、提取时间短、得率高、耗能少、热敏成分不易被破坏、容易实现工业化等优点。酶法辅助提取是利用酶反应的高度专一性，破坏细胞壁，使其中的黄酮类化合物释放出来。该技术条件温和，有利于黄酮类化合物活性的保护，且成本低、安全、无污染。新兴的黄酮类化合物纯化方法有大孔树脂分离技术、膜分离技术、高速逆流色谱技术等。其中大孔树脂分离技术有吸附快、吸附容量大、树脂可再生重复利用、操作简单等优点、适合于工业化生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种从荞麦麸皮中提取荞麦黄酮的方法，克服传统工艺提取荞麦黄酮的缺点，采用酶处理与超声波提取结合的方法优化新兴技术手段。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种从荞麦麸皮中提取荞麦黄酮的方法，包括以下步骤：

（1）取粉碎后的荞麦麸皮，加入其质量30～50倍的水，配成荞麦麸皮悬浊液，调节pH值为4.0～5.0后加入消解植物细胞壁的酶，混匀后在超声条件下进行酶解，得到酶解液；

（2）将酶解液进行离心，收集沉淀物和上清液；

（3）向沉淀物中加入体积分数为50%～70%的乙醇，所述沉淀物与乙醇用量比为1g：40～60ml，在超声条件下浸提得到醇提液；

（4）将醇提液进行过滤，得到的滤液与步骤（2）中制备的上清液合并后，回收乙醇得到浓缩液；

（5）将浓缩液稀释后配成上样液，用大孔树脂进行吸附后，先用水洗，再用乙醇作为解吸剂进行解吸附，收集含有荞麦黄酮的馏分；

（6）将含有荞麦黄酮的馏分干燥后得到荞麦麸皮黄酮。

所述的粉碎为：取荞麦麸皮，60℃烘干后粉碎，过60目筛后备用。

所述步骤（1）中所述的消解植物细胞壁的酶为纤维素酶、β-葡聚糖酶、木聚糖酶、果胶酶、酸性蛋白酶中一种或几种；

按照0.3～0.7mg/ml的加酶量加入所述的荞麦麸皮悬浊液中。

所述的纤维素酶的酶活力≥40万u/g，β-葡聚糖酶的酶活力≥300万u/g，木聚糖酶的酶活力≥260万u/g，果胶酶的酶活力≥2万u/g。

所述步骤1）所述的超声条件下进行酶解是在35～40℃、超声功率为150～200W的条件下酶解40～80min。

所述步骤2）所述的离心分离在3000转/分钟以上转速下，离心至少10分钟。

所述步骤3）所述的在超声条件下浸提是在60～80℃，超声功率为150～200W的条件下浸提30～50min。

所述步骤5）所述的稀释配成的上样液中，荞麦麸皮黄酮浓度为0.3～0.7mg/mL。

所述步骤5）中所述的吸附时的流速为0.5～1.0mL/min，上样液的最大上样量为8～10BV；所述的解吸流速为1.0～1.5mL/min，乙醇体积分数为50～60%，洗脱用量为6～8BV。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明从荞麦麸皮中提取荞麦黄酮的方法，采用超声波与酶法结合的方法从荞麦麸皮中提取黄酮类化合物，采用超声波辅助提取是利用超声波的空化效应产生极大的压力使得荞麦麸皮的细胞壁破碎，整个破碎过程完成时间迅速，超声波的振动作用加强了胞内物质的释放，扩散和溶解，且超声反应所需温度低，工业生产中能够有效节约能源；同时选择消解植物细胞壁的酶，比如纤维素酶、β-葡聚糖酶、木聚糖酶、果胶酶中一种或几种（同上），或者商购可得的复合酶进行酶的消解催化破壁，两种方法的结合使得麦麸黄酮类化合物得以充分释放；并进一步采用乙醇浸提沉淀物，最后采用大孔树脂对超声酶解得到的粗提液进行纯化，从而得到纯度较高的黄酮类化合物、

本发明提供的从荞麦麸皮中提取荞麦黄酮的方法，方法制备，制备工艺简单，操作简便易行，环境友好，适用于工业化放大生产。

附图说明

图1提取得到荞麦麸皮黄酮产品的紫外光谱图；

图2提取得到的荞麦麸皮黄酮产品的薄层层析色谱图；

其中a点处条带为超声波辅助提取液纯化产品的点样结果；b点处条带为芦丁对照品的点样结果，c点处条带为本发明酶法-超声波相结合提取液纯化产品的点样结果；

图3为芦丁对照品高效液相色谱图；

图4为提取得到的荞麦麸皮黄酮产品的高效液相色谱图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

实施例1

从荞麦麸皮中提取荞麦黄酮的方法，包括以下步骤：

（1）本实施例以陕北甜荞麦麸皮为原料，粉碎方法为：取甜荞麦麸皮，60℃烘干后粉碎，过60目筛，备用；

在超声条件下进行酶解：取经预处理的荞麦麸皮，加入45倍量的水配成荞麦麸皮悬浊液，调节pH值为4.6，按照0.54mg/ml的加酶量向荞麦麸皮悬浊液中加入提取复合酶（购自宁夏和氏璧生物技术有限公司，包含纤维素酶、β-葡聚糖酶、木聚糖酶、果胶酶和酸性蛋白酶）后混匀，在超声温度40℃，功率为200W的条件下进行酶解71min，得到酶解液。

（2）离心分离：将步骤（1）中制备的酶解液用离心机3500转/分钟离心15分钟，收集沉淀物和上清液。

（3）超声醇提：向离心分离后的沉淀物中加入50倍重体积分数为70%的乙醇，在超声温度为70℃，功率为200W的超声设备中超声浸提30min，得到乙醇提取液。

（4）过滤浓缩：将乙醇提取液进行过滤，过滤得到的液体与步骤（2）中制备的上清液合并后进行浓缩，回收乙醇得到浓缩液。

（5）纯化：将步骤（4）中浓缩液稀释成浓度为0.5mg/ml的上样液，选用型号为HPD100的大孔树脂进行吸附，吸附流速为1.0mL/min，最大上样量为10BV，水洗除去杂质，选用体积分数为60%的乙醇作为解吸剂进行解吸，解吸剂流速为1mL/min，解吸剂用量为6BV，收集含有荞麦黄酮的馏分。

（6）干燥：将含有荞麦黄酮的馏分进行真空干燥，得到荞麦黄酮。

对得到的荞麦麸皮黄酮产品进行显色反应，鉴定结果如表1所示

表1显色反应鉴定结果

由表1可以看出，荞麦麸皮纯化产品中黄酮化合物可与盐酸-镁粉发生还原反应呈红色；与三氯化铝、硝酸铝发生络合反应，生产黄绿色络合物；与硼酸和氢氧化钠发生显色反应等，表明了纯化产品中确实存在黄酮类化合物，且主要为黄酮、黄酮醇类、5-羟基黄酮、二氢黄酮、二氢黄酮醇或查尔酮类。

对得到的荞麦麸皮黄酮产品进行紫外光谱吸收实验，表2是黄酮类化合物在甲醇溶液中的UV吸收光谱主要特征不是荞麦麸皮黄酮的紫外光谱结果。

表2黄酮类化合物UV吸收光谱的主要特征（甲醇溶液）

类型	带I	带II
			黄酮	304-350（强）	240-280（强）
黄酮醇（3-OH取代）	328-357（强）	240-280（强）
			黄酮醇（3-OH游离）	352-385（强）	240-280（强）
二氢黄酮、二氢黄酮醇	300-330(无或弱）	270-295（强）
			异黄酮	310-330(无或弱）	245-270（强）
查耳酮	340-390（强）	220-270(弱或无）
			橙酮	370-430（强）	220-270（弱）
花色素及其苷类	465-560（强）	270-280（强）

表2中显示出黄酮类化合物UV吸收光谱的主要特征，再结合图1所示的荞麦黄酮的紫外光谱吸收实验结果，图1结合表2从而得出：甜荞麦麸皮中含有大量的黄酮类化合物，且主要包括黄酮类、黄酮醇类、二氢黄酮、二氢黄酮醇类、异黄酮类、6′-羟基查耳酮和查尔酮类，不含有橙酮和花色素及其苷类。

另外，从薄层层析图2中可以看出：本发明提取分离纯化得到的荞麦麸皮黄酮产品和芦丁对照品在相同位置处均显黄绿色荧光，且c点处的颜色颜色较深，说明纯化产品中含有芦丁或与芦丁类似的黄酮类物质，且含量较多。

芦丁对照品的高效液相色谱图见图3，可以看出在6.490min处。芦丁对照品有明显的吸收峰，结合图4中可以看出，在相同进样条件下，本发明提取纯化得到的荞麦麸皮黄酮产品在6-7min之间有吸收峰，出峰时间为6.455min，与芦丁对照品的出峰时间极为相近，可以说明纯化产品中含有芦丁，同时根据峰面积可以计算出芦丁的含量为7.51%。

实施例2

（1）本实施例以陕北甜荞麦麸皮为原料，粉碎方法为：取甜荞麦麸皮，60℃烘干后粉碎，过60目筛，备用；提取荞麦麸皮黄酮具体方法步骤如下：

在超声条件下进行酶解：取经粉碎的荞麦麸皮，加入50倍量的水配成荞麦麸皮悬浊液，调节pH值为4.5，按照0.50mg/ml的加酶量向荞麦麸皮悬浊液中加入纤维素酶（酶活力≥40万u/g）、果胶酶（酶活力≥50万u/g）和酸性蛋白酶（酶活力≥10万u/g）后混匀，其中三种酶的质量比为1：1：1；在超声温度40℃，功率为200W的条件下进行酶解80min，得到酶解液。

（3）超声醇提：向离心分离后的沉淀物中加入60倍重体积分数为70%的乙醇，在超声温度为70℃，功率为200W的超声设备中超声浸提50min，得到乙醇提取液。

（5）纯化：将步骤（4）中浓缩液稀释成浓度为0.5mg/ml的上样液，选用型号为HPD100的大孔树脂进行吸附，吸附流速为1.0mL/min，最大上样量为10BV，水洗除去杂质，选用体积分数为60%的乙醇作为解吸剂进行解吸，解吸剂流速为1mL/min，解吸剂用量为8BV，收集含有荞麦黄酮的馏分。

（6）干燥：将含有荞麦黄酮的馏分进行真空干燥，得到黄酮产品。

实施例3

在超声条件下进行酶解：取经粉碎的荞麦麸皮，加入40倍量的水配成荞麦麸皮悬浊液，调节pH值为4.0，按照0.70mg/ml的加酶量向荞麦麸皮悬浊液中加入提取复合酶后混匀，在超声温度40℃，功率为200W的条件下进行酶解40min，得到酶解液。

（3）超声醇提：向离心分离后的沉淀物中加入40倍重体积分数为50%的乙醇，在超声温度为60℃，功率为200W的超声设备中超声浸提40min，得到乙醇提取液。

（5）纯化：将步骤（4）中浓缩液配稀释成浓度为0.5mg/ml的上样液，选用型号为HPD100的大孔树脂进行吸附，吸附流速为0.5mL/min，最大上样量为9BV，水洗除去杂质，选用体积分数为60%的乙醇作为解吸剂进行解吸，解吸剂流速为1.5mL/min，解吸剂用量为7BV，收集含有荞麦黄酮的馏分。

实施例4

在超声条件下进行酶解：取经预处理的荞麦麸皮，加入30倍量的水配成荞麦麸皮悬浊液，调节pH值为5.0，按照0.30mg/ml的加酶量向荞麦麸皮悬浊液中加入纤维素酶（酶活力≥40万u/g）、β-葡聚糖酶（酶活力≥300万u/g）、木聚糖酶（酶活力≥260万u/g）后混匀，其中三种酶的比例为1:1:1，在40℃，超声功率为200W的条件下超声酶解反应60min，得到酶解液。

（3）超声醇提：向离心分离后的沉淀物中加入40倍重体积分数为50%的乙醇，在超声温度为80℃，功率为200W的超声设备中超声浸提30min，得到乙醇提取液。

（4）过滤浓缩：将乙醇提取液进行过滤，过滤得到的液体与步骤（2）中制备的上清液合并后进行浓缩，回收乙醇得到过滤浓缩液。

（5）纯化：将步骤（4）中抽滤浓缩液稀释成浓度为0.5mg/ml的上样液，选用型号为HPD100的大孔树脂进行吸附，吸附流速为0.5mL/min，最大上样量为8BV，水洗除去杂质，选用体积分数为60%的乙醇作为解吸剂进行解吸，解吸剂流速为1.5mL/min，解吸剂用量为6BV，收集含有荞麦黄酮的馏分。

综上所述，本发明采用大孔树脂吸附纯化法进行纯化处理，得到的荞麦黄酮纯度高，纯化效果好于超滤法纯化和传统纯化方法。经过显色反应和紫外吸收光谱实验对得到的产品进行鉴定，结果发现从甜荞麦麸皮中制备的荞麦黄酮主要包括黄酮类、黄酮醇类、5-羟基黄酮、二氢黄酮、二氢黄酮醇类、异黄酮类、6′-羟基查尔酮类和查尔酮类，并利用TLC色谱分析和HPLC色谱法鉴定出纯化产品中有较高含量的芦丁。通过本发明提取的黄酮产品得率高、品质好可以用于食品和药品。

Claims

1.一种从荞麦麸皮中提取荞麦黄酮的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)取粉碎后的荞麦麸皮，加入其质量30～50倍的水，配成荞麦麸皮悬浊液，调节pH值为4.0～5.0后加入消解植物细胞壁的酶，混匀后在超声条件下进行酶解：在35～40℃、超声功率为150～200W的条件下酶解40～80min，得到酶解液；所述的消解植物细胞壁的酶为纤维素酶、β-葡聚糖酶、木聚糖酶、果胶酶、酸性蛋白酶中一种或几种；按照0.3～0.7mg/ml的加酶量加入所述的荞麦麸皮悬浊液中；

所述的纤维素酶的酶活力≥40万u/g，β-葡聚糖酶的酶活力≥300万u/g，木聚糖酶的酶活力≥260万u/g，果胶酶的酶活力≥2万u/g；

(2)将酶解液进行离心，收集沉淀物和上清液；

(3)向沉淀物中加入体积分数为50％～70％的乙醇，所述沉淀物与乙醇用量比为1g：40～60ml，在超声条件下浸提得到醇提液：在60～80℃，超声功率为150～200W的条件下浸提30～50min；

(4)将醇提液进行过滤，得到的滤液与步骤(2)中制备的上清液合并后，回收乙醇得到浓缩液；

(5)将浓缩液稀释后配成上样液，上样液中荞麦麸皮黄酮浓度为0.3～0.7mg/mL，用大孔树脂进行吸附后，先用水洗，再用乙醇作为解吸剂进行解吸附，收集含有荞麦黄酮的馏分；

所述的吸附时的流速为0.5～1.0mL/min，上样液的最大上样量为8～10BV；所述的解吸流速为1.0～1.5mL/min，乙醇体积分数为50～60％，洗脱用量为6～8BV；

(6)将含有荞麦黄酮的馏分干燥后得到荞麦麸皮黄酮。

2.根据权利要求1所述的一种从荞麦麸皮中提取荞麦黄酮的方法，其特征在于，所述的粉碎为：取荞麦麸皮，60℃烘干后粉碎，过60目筛后备用。

3.根据权利要求1所述的一种从荞麦麸皮中提取荞麦黄酮的方法，其特征在于：步骤2)所述的离心分离在3000转/分钟以上转速下，离心至少10分钟。