薺菜中黃酮類化合物提取工藝的研究

王璐,田歌,常霞,郭黃萍,韓玉虎,郝國(guó)偉,張曉偉

(1.山西省農(nóng)科院果樹研究所,山西 太谷030815;2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院,山西 太谷 030801)

薺菜學(xué)名(shepherdspurse)Capsella bursa pastoris,又名血壓草、護(hù)生草、睜腸草、薺薺菜,屬中一、二年生草本植物。每年春季采摘,全株均可食用。食用方法多種多樣。具有很高的藥用價(jià)值,據(jù)報(bào)道[1]薺菜中黃酮類化合物含量很高,因其具有和脾、利水、止血、明目的功效,常用于治療產(chǎn)后出血、痢疾、水腫、腸炎、胃潰瘍、感冒發(fā)熱、目赤腫疼等癥。因此備受關(guān)注。近年來(lái)業(yè)界研究表明,薺菜的功效可能是由于其所含的豐富的黃酮類化合物的原因,將薺菜中的提取物用來(lái)治療高血壓癥[2]。經(jīng)測(cè)試[3],其功效比其他黃酮類化合物好得多而且無(wú)毒性,無(wú)副作用。故在某些地方薺菜又有“血壓草”的稱號(hào)。且薺菜的食用價(jià)值和藥理價(jià)值越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外相關(guān)人士的重視。因此薺菜的開發(fā)利用必將受到重視。

薺菜從古時(shí)起便為人們所利用,我國(guó)薺菜資源豐富,但由于野生薺菜采收季節(jié)短,大約只有一個(gè)月左右。為了更好地利用其價(jià)值,可在采收季節(jié)大量采收烘干貯存,然后將其黃酮類化合物提取出來(lái)制成功能性食品或保健食品,是對(duì)野生資源充分利用的一個(gè)很好的方法[4]。本文利用單因素和正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)考察了用乙醇作提取溶劑浸提[5,6]黃酮類化合物的工藝條件,用比色法測(cè)定其各處理提取黃酮的含量,篩選出從薺菜中提取黃酮類物質(zhì)的最佳提取方法,旨在對(duì)這一豐富資源的開發(fā)利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

薺菜 采自山西省農(nóng)科院果樹所梨園

1.2 黃酮含量的測(cè)定

采用比色法[5,6]

1.3 浸提工藝流程及要點(diǎn)

1.3.1 工藝流程

樣品烘干→粉碎過(guò)100目篩→稱量→乙醇浸提→測(cè)定

1.3.2 操作要點(diǎn)

采摘未開花的薺菜,去黃葉、洗凈、晾干后放入恒溫干燥箱中,于60℃下干燥8h。取出粉碎后過(guò)100目篩得到薺菜粉,所得粉末置密閉容器中,干燥保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.3 提取

將處理好的薺菜粉置于一定的乙醇浸提液中進(jìn)行提取并測(cè)定

1.4 測(cè)定方法

1.4.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制[7,8]

蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液:準(zhǔn)確稱取蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品25.00 mg,用30%乙醇溶液微熱溶解,并定量轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中,用30%乙醇定容,配置成濃度為0.5 g?L-1的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液。

標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制:準(zhǔn)確吸取蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL,移入 50 mL 容量瓶中 ,分別加30%乙醇溶液至總體積25 mL,各加入1.50 mL5%的亞硝酸鈉溶液搖勻放置5 min。各加入1.5 mL10%的硝酸鋁溶液后搖勻放置5 min,各加4%的氫氧化鈉溶液10 mL,用30%的乙醇溶液定溶至50 mL。靜置10 min后,空白調(diào)零,在510 nm波長(zhǎng)下測(cè)定其吸光度值(OD)。根據(jù)測(cè)定結(jié)果,用最小二乘法做線性回歸方程?；貧w方程為:Y=0.165565A-0.001060相關(guān)系數(shù)r=0.9975,其中Y為黃酮濃度,A為吸光度值。見(jiàn)圖1

圖1 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)濃度(C)與吸光度(A)線形回歸曲線Fig.1 Linear regression curve of standard concentrations of rutin(C)and absorbance values

1.4.2 樣品中黃酮類化合物含量的測(cè)定[9]

準(zhǔn)確稱取薺菜粉2.000 g,放入250 mL的三角瓶中,加入溶劑后在不同條件下提取,過(guò)濾并以相應(yīng)的溶劑定容至100 mL作測(cè)定用樣液,吸取2.0 mL的樣液于50 mL的容量瓶中,按照1.4.1的測(cè)定方法測(cè)定吸光度[10]。按下式進(jìn)行計(jì)算;

2 結(jié)果與分析

2.1 薺菜中黃酮類化合物提取影響因素的確定

據(jù)報(bào)道[10],提取溶劑依乙醇為最好,因此本文不再對(duì)提取溶劑作探討而只對(duì)其乙醇的體積分?jǐn)?shù)、用量、浸提時(shí)間、浸提溫度等因素作討論[11]。

2.1.1 時(shí)間對(duì)提取效果的影響

據(jù)報(bào)道[10]可知,常規(guī)用70%的乙醇溶劑、80℃恒溫水浴進(jìn)行黃酮類化合物的浸提。準(zhǔn)確稱取薺菜粉2.000 g5份,分別加入70%的乙醇100 mL,于80℃恒溫水浴浸提,提取時(shí)間為1.0 h、2.0 h、3.0 h、4.0 h、5.0 h,按 1.4.2操作結(jié)果見(jiàn)圖2

由圖2可知,黃酮類化合物提取量隨時(shí)間延長(zhǎng)而增加,但為了提高生產(chǎn)效率,確定浸提時(shí)間在2～4 h內(nèi)為宜。見(jiàn)圖 2

圖2 時(shí)間對(duì)提取效果的影響Fig.2 The effect of extracting time

2.1.2 不同乙醇濃度對(duì)提取效果的影響

準(zhǔn)確稱取薺菜粉2.000 g 5份,分別加入55%、65%、75%、85%、95%的乙醇溶液 100 mL,于80℃恒溫水浴浸提3 h,按1.4.2操作結(jié)果見(jiàn)圖3。

由圖3可知隨乙醇的濃度增加,提取量增大,當(dāng)乙醇濃度達(dá)到85%時(shí),黃酮類化合物提取效果最佳,但超過(guò)85%濃度后,黃酮類化合物的提取率有所下降。因此,提取濃度在80%～90%為宜。

2.1.3 溫度對(duì)提取效果的影響

準(zhǔn)確稱取薺菜粉2.000 g 5份,分別加入85%的乙醇溶液 100 mL,在 50℃、60℃、70℃、80℃、90℃恒溫水浴浸提3 h,同上操作結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖3 不同濃度對(duì)提取效果的影響Fig.3 The effect of concentration

由圖4可知,溫度在60℃～80℃時(shí)提取量相差不大。一般來(lái)說(shuō),冷提雜質(zhì)少,熱提效率高。為了節(jié)省能源,保證提取物的質(zhì)量綜合考慮,浸提溫度選50℃～70℃為宜。

圖4 溫度對(duì)提取效果的影響Fig.4 The effect of temperature

2.1.4 料液比對(duì)提取效果的影響

準(zhǔn)確稱取薺菜粉2.000 g 5份,分別按照料液比 1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30加入 70%的乙醇溶液,80℃恒溫水浴浸提3 h,同上操作

由圖5可知,料液比越小,提取量越大,在一定范圍內(nèi),較大的溶劑用量有利于物質(zhì)提取,但料液比越小務(wù)必造成溶劑的浪費(fèi),并對(duì)后續(xù)加工帶來(lái)困難,當(dāng)料液比為1∶20時(shí),提取量明顯增加,再減小料液比,提取率趨于穩(wěn)定。因此考慮選擇料液比為1∶15～1∶25內(nèi)為宜。

圖5 料液比對(duì)提取效果的影響Fig.5 The effect of solid-liquid ratio

2.2 最佳提取條件選擇

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,選取4因素(乙醇濃度、浸提溫度、浸提時(shí)間和料液比)的合適范圍,每個(gè)因素選三個(gè)水平,選用L9(34)進(jìn)行正交設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行提取工藝的優(yōu)化,結(jié)果見(jiàn)表2,表3。

表2 因素和水平表Table 2 The factor-level table of orthogonal design

表3 L9(34)正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 3 Orthogonal design and results

通過(guò)以上研究可以看出,試驗(yàn)優(yōu)化的提取條件為A3B2C2D3,即溫度為70℃、乙醇濃度為85%、浸提時(shí)間為3 h、料液比為1∶25。四種考察因素對(duì)黃酮類化合物的提取影響次序依次為料液比＞濃度＞時(shí)間＞溫度。

3 結(jié)論

野生薺菜黃酮含量較高,但因其采收季節(jié)短,無(wú)法充分利用其自然資源,本文在他人研究的基礎(chǔ)上,只用乙醇做提取溶劑,對(duì)其影響因素、乙醇濃度、提取溫度、提取時(shí)間、料液比進(jìn)行單因素試驗(yàn),在單因素基礎(chǔ)上進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì),篩選出最佳提取條件及提取工藝。結(jié)果表明:其提取條件為乙醇濃度 85%,提取溫度 80℃,料液比1∶20,浸提時(shí)間1 h提取效果最佳。

4 討論

1.本試驗(yàn)只進(jìn)行了提取工藝及提取方法的研究,試驗(yàn)量少,因此沒(méi)有成品,有待進(jìn)一步加大試驗(yàn)量,從而得到成品,并對(duì)成品進(jìn)行品質(zhì)測(cè)定而驗(yàn)證提取方法的可靠性。

2.本試驗(yàn)只考慮料液比對(duì)提取效果的影響,而不考慮提取次數(shù)對(duì)提取效果的影響。如果在實(shí)際工作中可考慮二次提取甚至三次提取,提高提取效果,從而充分利用資源。

[1]劉合民,鄭紅霞.野生薺菜及其人工栽培技術(shù)[J].北方技術(shù),2006(5):93.

[2]盧勝,蘇濃,王桂澤.營(yíng)養(yǎng)保健型佳蔬——薺菜[J].中國(guó)食物與營(yíng)養(yǎng),2004(7):53-54.

[3]許瑞波,王明艷.超聲輔助提取薺菜中總生物堿的工藝研究[J].食品研究與開發(fā),2006(10):39-41.

[4]劉翀,楊洋.生物類黃酮提取研究進(jìn)展[J].中外食品,2004(10):48-49.

[5]丁利君,吳振輝.金銀花中黃酮類化合物質(zhì)最佳提取工藝的研究[J].食品科學(xué),2002,23(2):62-63.

[6]馮翠萍,龐侯英,田晉,等.蘆筍皮中黃酮類化合物的提取、純化工藝的研究[C].//中國(guó)農(nóng)學(xué)會(huì).中國(guó)青年農(nóng)業(yè)科學(xué)學(xué)術(shù)年報(bào),2004:263-268.

[7]王光亞.保健食品功效成分檢驗(yàn)方法[M].北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社,2002:1082-1086.

[8]張懷珠,郭玉蓉,王漢寧,等.麥粉中黃酮類化合物提取工藝的研究[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2005,40(3):358-362.

[9]畢會(huì)敏,張守勤.纖維素酶提取紅景天總黃酮的研究[J].天然產(chǎn)物研究與開發(fā),2006(18):818-821.

[10]歐陽(yáng)平,張高勇,康寶安.苦蕎麥黃酮類化合物提取的工藝參數(shù)優(yōu)化及數(shù)學(xué)模型研究[J].食品科學(xué),2005(1):107-111.

[11]王欽德,楊堅(jiān).食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社,2003:349-357.