苦荞麸皮总黄酮提取工艺及高效液相色谱—质谱指纹图谱研究

荞麦作为一种蓼科药食兼用食物资源,其医疗保健作用在中国历代医书中多有阐述。现代医学研究也证明荞麦具有抗氧化、降血糖、降血脂、抗肿瘤等多种药理活性。当前我国居民血脂异常患病人口约1.6亿,发病形势严峻。但目前国内外普遍使用的调脂药物成本高、价格较昂贵,且多有反弹或副作用,不宜作为长期预防之用。而荞麦作为特殊的药食兼用食物资源,在功能食品的开发利用方面有广阔的应用前景。本研究室前期围绕荞麦的调脂功能成分、调脂作用方式和作用机理进行了深入研究,研究发现苦荞麸皮总黄酮对高脂血实验大鼠有较强的降低血清和肝脏胆固醇和甘油三酯的作用,因此研究高效苦荞麸皮总黄酮提取工艺和具有降脂活性苦荞品种筛选方法,成为开发苦荞保健食品和药品的关键。它对指导荞麦降脂保健食品和药品的开发,促进荞麦资源的加工利用,预防和治疗血脂代谢紊乱,降低心、脑血管疾病发生率都具有重要的应用价值。 本论文以川荞1号苦荞麸皮为原料,以正交实验优化设计、响应曲面法优化设计为实验设计方法,以有机溶剂提取工艺、微波辅助提取工艺和超声波辅助提取工艺为实验方法,对苦荞麸皮总黄酮的提取工艺进行试验研究,并对这三种提取工艺进行比较,确定最佳工艺。同时参照中药质量控制中所采用的指纹图谱技术,采用高效液相色谱-质谱联用技术对苦荞麸皮总黄酮提取物进行组成分析,建立苦荞麸皮总黄酮的高效液相色谱-质谱指纹图谱,采用指纹图谱相似度分析和聚类分析的方法对各品种的黄酮类物质组成进行比较,筛选出可用于调脂功能食品开发的苦荞品种。 本论文的主要研究内容: (1)苦荞麸皮总黄酮乙醇回流提取工艺研究; (2)苦荞麸皮总黄酮微波辅助提取工艺研究; (3)苦荞麸皮总黄酮超声波辅助提取工艺研究; (4)苦荞麸皮总黄酮高效液相色谱-质谱指纹图谱研究。 本论文的主要研究结果: (1)苦荞麸皮总黄酮乙醇回流提取工艺研究 本论文测得产于四川西昌的川荞1号苦荞麸皮总黄酮含量为6.01%。采用单因素试验和正交试验研究了苦荞麸皮总黄酮乙醇回流提取工艺。结果表明各因素对苦荞麸皮总黄酮得率的影响顺序为:提取温度、乙醇浓度、料液比、提取时间,且提取温度对得率的影响具有显著性(P<0.05)。苦荞麸皮总黄酮乙醇回流提取的最佳工艺条件为乙醇浓度80%,温度80℃,料液比1:50,提取时间2.5h,该工艺条件下总黄酮得率为5.65%,提取率可达94.01%。 (2)苦荞麸皮总黄酮微波辅助提取工艺研究 采用响应曲面法中的Box-Behnken模式研究了苦荞麸皮总黄酮微波辅助提取工艺。结果表明微波加热时间,乙醇浓度,料液比均是该提取工艺的显著影响因子。优化得出的最佳工艺条件为微波功率245W,微波加热时间120s,乙醇浓度86%,料液比1:50,该工艺条件下总黄酮得率为5.81%,提取率达96.67%。 (3)苦荞麸皮总黄酮超声波辅助提取工艺研究 采用响应曲面法中的Box-Behnken模式研究了苦荞麸皮总黄酮超声波辅助提取工艺。结果表明乙醇浓度,料液比是该提取工艺的显著影响因子。优化得出的最佳工艺条件为温度65℃,乙醇浓度90%,料液比1:40,超声波(600W)处理时间30min,该工艺条件下总黄酮得率为5.72%,提取率达95.10%。 (4)苦荞麸皮总黄酮高效液相色谱-质谱指纹图谱研究 对11个品种苦荞麸皮总黄酮提取物进行高效液相色谱-质谱研究发现,所选的苦荞品种主要含有四种黄酮类化合物:槲皮素-3-芸香糖葡萄糖苷、芦丁、山奈酚-3-芸香糖苷和槲皮素。以样品川荞1号为标准确立苦荞麸皮总黄酮高效液相色谱-质谱指纹图谱的技术参数,其共有峰的峰号(相对峰面积)为:1(0.04),2(1),3(0.64),4(0.38)。 采用指纹图谱相似度计算软件得到1-11号样品的相似度分别为:1、0.85、1、1、0.99、0.98、0.99、0.99、1、0.93、0.91。聚类分析中川荞1号、昭苦1号和西农9909被归为一类。 本论文的主要研究结论: (1)本论文对三种提取方法进行了优化,并进行了比较。从三种提取方法的提取得率、提取时间、操作方便性以及其他工艺条件综合考虑,超声波辅助提取法提取时间短,处理温度低,溶剂用量少,提取效果好,操作也比较方便,为本实验条件下苦荞麸皮总黄酮提取的最佳工艺。 (2)根据指纹图谱相似度分析和聚类分析结果,本研究筛选出的用于调脂功能食品开发的苦荞品种为川荞1号、昭苦1号和西农9909。 本论文的创新点: (1)将微波和超声波技术应用于苦荞黄酮类化合物的提取,并采用响应曲面法对提取工艺进行了优化。 (2)采用高效液相色谱-质谱联用技术对参试苦荞品种中所含有的主要黄酮类物质进行了定性研究。 (3)建立了苦荞麸皮总黄酮的高效液相色谱-质谱指纹图谱,并采用指纹图谱相似度分析和聚类分析的数据处理方法建立了降脂活性苦荞品种的筛选方法。