超聲輔助提取強(qiáng)抗氧化性的紫蘇葉工藝條件研究

陳 慧，許妍姬，崔承弼，崔香淑

(1.延邊大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，吉林延吉 133002；2.延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院，吉林延吉 133002；3.延邊大學(xué)護(hù)理學(xué)院，吉林延吉 133002)

超聲輔助提取強(qiáng)抗氧化性的紫蘇葉工藝條件研究

陳 慧1，許妍姬1，崔承弼2，崔香淑3*

(1.延邊大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，吉林延吉 133002；2.延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院，吉林延吉 133002；3.延邊大學(xué)護(hù)理學(xué)院，吉林延吉 133002)

[目的]研究超聲波輔助提取紫蘇葉抗氧化性的最佳工藝條件。[方法]采用乙醇濃度分別為60%、70%、80%、90%；提取料液比分別為1∶10、1∶20、1∶30、1∶40 g/ml；超聲時(shí)間分別為10、20、30、40 min；超聲功率分別為200、250、300、350 W的單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)L9(34)優(yōu)選超聲波輔助提取紫蘇葉抗氧化性的工藝條件。[結(jié)果]單因素試驗(yàn)的最佳結(jié)果為：乙醇濃度70%，料液比1∶30 g/ml，超聲時(shí)間20 min，超聲功率350 W；超聲波輔助提取紫蘇葉抗氧化性物質(zhì)的最佳工藝條件為：料液比1∶30 g/ml，乙醇濃度80%，超聲功率200 W，超聲時(shí)間20 min；在此條件下，紫蘇葉對(duì)DPPH自由基的清除率高達(dá)84.56%。[結(jié)論]在合適的提取條件下，紫蘇葉的抗氧化活性較高。

紫蘇葉；超聲波；提取；抗氧化性

紫蘇(PerillafrutescensL.)又被稱為紅蘇、赤蘇、香蘇，系唇形科紫蘇屬一年生草本植物[1]，不僅位列我國(guó)前衛(wèi)生部頒布的首批食藥同源的物品，另外德國(guó)也為擬定綠色和紫色皺葉紫蘇可作為新型蔬菜做了前期的紫蘇酮毒理學(xué)評(píng)價(jià)[2]。紫蘇的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)較為豐富, 其中迷迭酸[3]、金圣草黃素、木犀草素[4-5]、芹黃素[6]和咖啡酸[7]含量較為突出。研究表明，紫蘇具有多種生物功效如紫蘇中芹黃素有降低血清總膽固醇和低密度脂蛋白作用、咖啡酸和迷迭酸可以抑制t-BHP引起的肝臟損害、激活抗氧化反應(yīng)元件通路(野生紫蘇)作用[8-12]?？寡趸渥饔迷硎沁@些化合物激活細(xì)胞中抗氧化酶效應(yīng)，阻斷了自由基的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)[13]，減緩機(jī)體的衰老。超聲波輔助提取技術(shù)作為一種新型分離技術(shù)，具有攪拌作用、較強(qiáng)的共振效應(yīng)和高加速度而產(chǎn)生的空化效應(yīng)等，并且加強(qiáng)了傳質(zhì)過(guò)程，致使有效成分進(jìn)入溶劑加快，提高提取效率，值得一提的是它沒(méi)有較高溫度減弱有機(jī)成分的活性[14-15]。筆者考察超聲波輔助提取紫蘇葉抗氧化性的最佳工藝條件，以期為紫蘇葉的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 研究對(duì)象。紫蘇葉，于2013年10月采購(gòu)自延吉市西市場(chǎng)后于冰箱冷藏貯存。

1.1.2 主要儀器。FA1104分析天平，購(gòu)自上海精科天平公司；TDL-5000B型離心機(jī)，購(gòu)自上海安亭科學(xué)儀器廠；U-3900紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，購(gòu)自日立公司；KQ-500D型醫(yī)用數(shù)控超聲波清洗器，購(gòu)自昆山市超聲儀器有限公司。

1.1.3 主要試劑。1,1-二苯基苦基苯肼(DPPH)，購(gòu)自Sigma公司；乙醇，購(gòu)自天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司。

1.2 方法

1.2.1 紫蘇葉抗氧化性物質(zhì)的提取方法。將紫蘇葉清洗、挑梗、烘干后剪碎稱取2.000 g，按一定料液提取法是植物有效成分提取的傳統(tǒng)方法，存在耗時(shí)長(zhǎng)、提取效率低、熱敏性成分易分解等缺點(diǎn)。而試驗(yàn)采用新型的分離提取技術(shù)，利用超聲波清洗器中振蕩提取，該方法的優(yōu)點(diǎn)是提取效率高、溶解均勻、提取溶劑消耗少等。

1.2.2 超聲波輔助提取紫蘇葉抗氧化物質(zhì)單因素試驗(yàn)。單因素試驗(yàn)選擇了紫蘇葉超聲提取的乙醇濃度、料液比、提取時(shí)間、超聲功率等因素，用比色法來(lái)衡量試驗(yàn)結(jié)果。

1.2.2.1 乙醇濃度的影響。用分析天平上準(zhǔn)確稱量紫蘇葉2.000 g并剪碎葉片，分別溶于60 ml的60%、70%、80%、90%的乙醇中，將超聲波清洗器加熱至50 ℃，超聲功率調(diào)至300 W在超聲頻率40 kHz下超聲浸提20 min后，再采用1 000 r/min離心5 min，取上清液用分光光度計(jì)比色法測(cè)定自由基清除率。

1.2.2.2 料液比的影響。用分析天平準(zhǔn)確稱量紫蘇葉2.000 g并剪碎其葉片，分別溶于20、40、60、80 ml的濃度70%乙醇中，將超聲波清洗器加熱至50 ℃水浴，在超聲頻率40 kHz下超聲功率調(diào)至300 W浸提20 min，1 000 r/min離心提取液 5 min后取上清液用分光光度計(jì)比色法測(cè)定自由基清除率。

1.2.2.3 超聲處理時(shí)間的影響。用分析天平準(zhǔn)確稱量紫蘇葉2.000 g并剪碎后溶于60 ml的濃度70%乙醇中，將超聲波清洗器加熱至50 ℃，在超聲頻率40 kHz下分別以超聲功率300 W浸提10、20、30、40 min，之后1 000 r/min將提取液離心5 min，最后取上清液用分光光度計(jì)比色法測(cè)定自由基清除率。

1.2.2.4 超聲功率的影響。用分析天平準(zhǔn)確稱量紫蘇葉2.000 g，剪碎后溶于60 ml的濃度70%乙醇中，將超聲波清洗器加熱至50 ℃，在超聲頻率40 kHz下超聲功率分別調(diào)至200、250、300、350 W浸提20 min，之后采用1 000 r/min下提取液離心5 min，最后用分光光度計(jì)比色法測(cè)定自由基清除率。

1.2.3 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。綜合考慮影響因素對(duì)影響紫蘇葉抗氧化物提取效果的作用，為了確定最佳抗氧化性的提取方案，本實(shí)驗(yàn)將料液比(A)、乙醇濃度(B)、超聲功率(C)、超聲時(shí)間(D)4個(gè)因素納入L9(34)正交試驗(yàn)的設(shè)計(jì)范疇，正交設(shè)計(jì)如表1所示。

表1 正交試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)

1.2.4 DPPH自由基清除率。參考并采用了DPPH自由基分光光度法[16-17]。按表2 DPPH自由基測(cè)定體系混勻充分后準(zhǔn)確加樣品，等待30 min體系穩(wěn)定后將分光光度計(jì)波長(zhǎng)調(diào)至517 nm測(cè)定其吸光值，最后按照下列公式計(jì)算清除率：

表2 DPPH自由基分光光度法的測(cè)定方法

*注：樣品調(diào)零，避免紫蘇葉色素對(duì)吸光度的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 乙醇濃度對(duì)紫蘇葉抗氧化物質(zhì)的影響 圖1表明，濃度60%～70%乙醇提取液對(duì)DPPH自由基清除率稍微有所上升，并且70%濃度乙醇達(dá)到清除率峰值77.38%，原因可能是提取溶液極性達(dá)到了一定高度，從而導(dǎo)致抗氧化物質(zhì)更容易溶出[18]；乙醇濃度在70%～90%區(qū)間內(nèi)，大量雜質(zhì)也可能由于溶劑極性過(guò)大而溶出，降低了紫蘇的抗氧化能力，反而導(dǎo)致DPPH自由基清除率急劇下降。因此，選擇70%的乙醇濃度為最佳的超聲波輔助提取濃度。

圖1 不同乙醇濃度提取物對(duì)DPPH自由基清除效果的影響

2.2 料液比對(duì)紫蘇葉抗氧化物質(zhì)的影響 圖2表明，料液比1∶30 g/ml的清除率明顯最高，為75.53%，這是因?yàn)樗玫囊掖既軇┑谋壤龜U(kuò)大，溶劑體系的濃度差也隨之增大，這樣抗氧化物質(zhì)溶出更加充分，提取液的抗氧化活性也相應(yīng)提高；而料液比超過(guò)1∶30 g/ml后，可能是果膠類和葉綠素等雜質(zhì)因濃度差過(guò)高而大量溶出引起提取液的抗氧化能力下降。因而最佳超聲波輔助提取的料液比為1∶30 g/ml。

圖2 不同料液比提取物對(duì)DPPH自由基清除效果的影響

2.3 超聲時(shí)間對(duì)紫蘇葉抗氧化物質(zhì)的影響 圖3表明，超聲時(shí)間20 min時(shí)自由基的清除率升到最高后逐漸平穩(wěn)。原因可能是處理的時(shí)間太長(zhǎng)長(zhǎng)致使抗氧化活性的有效成分發(fā)生降解[19]；另外提取物中雜質(zhì)也會(huì)不斷溶出，所以抗氧化有效成分所占比例降低。因此，選擇20 min為最佳提取時(shí)間，清除率為78.82%。

圖3 不同超聲處理時(shí)間提取物對(duì)DPPH自由基清除效果的影響

2.4 超聲功率對(duì)紫蘇葉抗氧化物質(zhì)的影響 圖4表明，超聲功率對(duì)提取效果的影響較大[20]，DPPH自由基清除率不斷升高。因?yàn)槌暪β试酱笾参锛?xì)胞破碎越完全，溶出的抗氧化物質(zhì)越多。因此，試驗(yàn)選取350 W為超聲波輔助提取的最佳功率。

圖4 不同超聲功率提取物對(duì)DPPH自由基清除效果的影響

2.5 DPPH自由基清除率的的正交試驗(yàn)結(jié)果 由于各因素間的相互作用較為復(fù)雜，采用L9(34)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)考察以上因素對(duì)紫蘇葉提取物抗氧化活性的影響。由表3可知，4個(gè)超聲波輔助提取因素影響為：A(料液比)>C(超聲功率)>D(提取時(shí)間)>B(乙醇濃度)。綜合極差和方差分析，確定最佳提取工藝為：A3B3C1D2，即料液比1∶30 g/ml，乙醇濃度80%，超聲功率200 W，超聲時(shí)間20 min。經(jīng)驗(yàn)證試驗(yàn)后，在此工藝條件下紫蘇葉提取物的DPPH自由基的清除率高達(dá)84.56%。

表3 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

在紫蘇葉的抗氧化性物質(zhì)的提取單因素試驗(yàn)表明，不同的料液比、乙醇濃度、超聲功率、超聲時(shí)間提取紫蘇葉活性物質(zhì)的抗氧化性不同，最佳的料液比是1∶30 g/ml，乙醇濃度是70%，超聲功率是300 W，超聲時(shí)間是20 min。紫蘇葉的抗氧化性物質(zhì)正交試驗(yàn)結(jié)果顯示，超聲波提取紫蘇葉中抗氧化物的最佳工藝為：料液比1∶30 g/ml，乙醇濃度80%，超聲功率200 W，超聲時(shí)間20 min；在 此 優(yōu) 化 條件下得 到 的提取物對(duì)DPPH自由基的清除率達(dá)到84.56%。鑒于紫蘇葉如此高的抗氧化能力，其研發(fā)產(chǎn)品應(yīng)具有廣泛的發(fā)展?jié)摿20]。

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Ultrasonic-assisted Extraction and Antioxidation of Perilla Leaves

CHEN Hui, CUI Xiang-shu et al

(School of Medical Science, Yanbian University, Yanji, Jilin 133002)

[Objective] To evaluate the antioxidant activity forPerillafrutescensL., which is assisted by ultrasonic extraction. [Methods] The extraction of the antioxidants was assisted by ultrasonic vibration from Perilla leaves, which was through the effects from alcohol concentration 60%, 70%, 80%, and 90%; ratio of material and liquid 1∶10 g/ml, 1∶20 g/ml, 1∶30 g/ml, 1∶40 g/ml; ultrasonic time 10 min, 20 min, 30 min, and 40 min; ultrasonic power 200 W, 250 W, 300 W, and 350 W and through the L9(34) orthogonal test. [Results] The best results of the single factor method are 70% alcohol concentration, 1∶30 g/ml, 20 min, 350 W respectively. And then through the L9(34) orthogonal test, it got the best extraction condition: ratio of material and liquid (1∶30), alcohol concentration (80%), ultrasonic power (200 W), and ultrasonic time (20 min). In this condition, the elimination ratio of DPPH· is up to 84.56%. [Conclusion] Under the condition of suitable extraction above, thePerillafrutescensL has exceptional antioxidant activity.

PerillafrutescensL.; Ultrasonic; Extraction; Antioxidant activity

陳慧(1989-)，男，吉林琿春人，碩士研究生，研究方向：衛(wèi)生毒學(xué)。*通訊作者，教授，從事衛(wèi)生毒理學(xué)研究。

2014-04-21

S 567

A

0517-6611(2014)15-04618-03