木瓜籽精油的提取及其抗氧化活性研究

鄧福明++梁淑云++陳衛(wèi)軍++王揮++趙松林

摘 要 采用水蒸氣蒸餾法提取木瓜籽精油（PSO），測定PSO的總抗氧化能力、羥基自由基和DPPH自由基清除能力，并應(yīng)用GC-MS分析測定PSO的化學(xué)組成。結(jié)果表明，水蒸氣蒸餾法提取木瓜籽精油最佳蒸餾時間是2.5 h，料液比和浸泡時間分別是1∶8（w∶V） 和1 h；與合成抗氧化劑相比，PSO的總抗氧化能力偏低，當(dāng)PSO濃度達(dá)到5×10-5 mg/mL和8 mg/mL時，其清除羥基自由基和DPPH自由基的能力分別達(dá)到100%和70%以上；PSO化學(xué)成分主要是安息香醛、苯乙醛、苯乙腈和異硫氰酸芐酯，其中異硫氰酸芐酯的相對含量占98.28%。說明該方法可獲得高純度的異硫氰酸芐酯，可為工業(yè)上生產(chǎn)異硫氰酸芐酯提供一定的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 木瓜籽 ；精油 ；提取 ；抗氧化活性

分類號 S661.6

番木瓜（Carica papaya L.）又名木瓜、番瓜、乳瓜、樹冬瓜、萬壽果，我國的廣東、廣西、海南、云南、福建等省廣泛種植[1]。據(jù)2011年報道，全球番木瓜年產(chǎn)量超過1 000萬 t，我國番木瓜年產(chǎn)量超過 50萬t。另外，原產(chǎn)于中國的薔薇科木瓜種植雖然較分散，但該產(chǎn)業(yè)已得到重視，并逐步發(fā)展壯大，年產(chǎn)量不低于番木瓜產(chǎn)量[2]。長期以來，木瓜籽是這些木瓜果肉加工的下腳料，約占番木瓜重量的7%，對如何合理利用這一獨特的資源至今沒有得到足夠的重視和研究。工廠將木瓜加工后，往往將木瓜籽作為垃圾扔掉，這樣不僅污染環(huán)境，而且浪費了大量的生物資源。目前有關(guān)番木瓜籽的研究，主要集中在提取其中的生物活性成分，進(jìn)而研究其功能活性[3-11]。尚無有關(guān)木瓜籽精油的提取及其功能活性的研究報道。

本文探討了水蒸氣蒸餾法提取木瓜籽精油的各項條件，并對水蒸氣蒸餾提取的木瓜籽精油和合成食用抗氧化劑進(jìn)行了體外抗氧化活性和清除自由基能力的比較研究，為開發(fā)木瓜籽精油的新功能和拓展其應(yīng)用領(lǐng)域提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗原料

番木瓜，產(chǎn)自海南，取其籽，60℃下干燥36～56 h，微型植物試樣粉碎機型粉碎，過孔徑 80目分樣篩，備用。

1.1.2 試劑與設(shè)備

主要試劑：DPPH，美國 Sigma 公司；2，6-二叔丁基對甲酚（BHT）、沒食子酸丙酯（PG）、叔丁基對苯二酚（TBHQ）、結(jié)晶紫、磷酸鈉、鉬酸銨、NaCl等為國產(chǎn)分析純；所用水為除氧蒸餾水。樣品儲備溶液配制：1.0 mg/mL木瓜籽精油（PSO）、BHT、PG、TBHQ儲備溶液（準(zhǔn)確稱取 0.1000 g 所提PSO、BHT、PG、TBHQ，分別轉(zhuǎn)入不同的100 mL容量瓶中，用無水乙醇溶解并定容至 100 mL），用時用乙醇溶液稀釋所需濃度。

主要儀器：植物精油提取器，矩源JYT-LJ，上海矩源機械設(shè)備有限公司；紫外可見分光光度計，UV-1200上海美譜達(dá)儀器有限公司；高速離心機，Themo scientific heraeus Mullifuge XIR；恒溫水浴振蕩器，HHS-4S 上海康路儀器設(shè)備有限公司；微型植物試樣粉碎機，CXP-500A上海市晟喜制藥機械有限公司，GS-MS，Shimadzu GC-MS QP2010Plus；電子天平，AL204-IC 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司。

1.2 方法

1.2.1 木瓜籽精油（PSO）的提取

將番木瓜剖開，取出木瓜籽，置于烘箱中50～60℃干燥36～56 h，將干燥后的木瓜籽粉碎，加入蒸餾水和NaCl，常溫下靜置。最后用植物精油提取器蒸餾，收集精油提取器底部精油和水的混合物，最后加入適量無水硫酸鈉，靜置5～10 min，過濾備用。

1.2.2 總抗氧化活性的測定

采用磷鉬絡(luò)合物法[12-13]。由樣品儲備液配制濃度分別為0.05、0.1、0.2、0.3、0.4 mg/mL 的PSO溶液、BHT溶液、PG溶液、TBHQ溶液為樣品溶液。磷鉬試劑最終濃度為0.6 mol/L濃硫酸、28 mmol/L磷酸鈉和4 mmol/L鉬酸銨的溶液。在 10 mL比色管中，分別加入4 mL上述磷鉬試劑液、0.4 mL樣品液，95℃水浴中恒溫90 min，在 695 nm波長下測吸光度A。

1.2.3 清除羥基自由基能力的測定

結(jié)晶紫法[14]。由樣品儲備液配制濃度為1.0×10-3 mg/mL的PSO溶液、BHT溶液、PG溶液、TBHQ溶液為樣品溶液。在10 mL 比 色 管 中 分 別 加 入0.3 mL 結(jié) 晶 紫 （0.4 mmol/L）、1.2 mL FeSO4溶液（1.0 mmol/L）和 0.6 mL H2O2溶液（2.0 mmol/L）。用磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖溶液（pH 4.0）定容到10 mL并搖勻，放置30 min后，在580 nm處測其吸光度Ab（不加 H2O2時580 nm處的吸光度為 A0）。則羥自由基的產(chǎn)生量可以用ΔA=A0- Ab來表征。

表觀抗羥自由基氧化率的測定：在上體系中加 H2O2之前加入 0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mL 的樣品溶液，測定其吸光度 As，其表觀抗羥基自由基氧化率S可以按下式計算：

S（%）=（As-Ab）/（A0-Ab）×100

1.2.4 清除DPPH自由基[15]

用無水乙醇配制濃度為10.0 mg/mL 的PSO儲備液，由儲備液用95 %乙醇稀釋配制濃度為2.0、4.0、6.0、8.0 mg/mL的PSO溶液，2.0、4.0、6.0、8.0 mg/mL BHT、PG和TBHQ溶液為樣品溶液。向1 cm的石英比色皿中加入樣品溶液2.0 mL和2.0 mL 1.0×10-4 mol/L的DPPH溶液，混勻后暗處放置30 min，以95%乙醇溶液作參比溶液，測定517 nm處的吸光值A(chǔ)，同樣方法測定樣品溶液2.0 mL與2.0 mL 95%乙醇溶液混合后517 nm處的吸光值 A0，再測定2.0 mL DPPH溶液與2.0 mL 95%乙醇混合液在517 nm 處的吸光值A(chǔ)1，按下式計算其抑制率：endprint

抑制率（%）=[1-（A-A0）/A1]×100

1.2.5 PSO的化學(xué)成分測定[16]

參照雷福成等2010的方法，樣品檢測前用正己烷稀釋50倍。氣相條件為高純氦載氣（99.999%）；載氣流速1 mL/min；進(jìn)樣口溫度250℃；進(jìn)樣模式分流；分流比40∶1；升溫程序：初始溫度60℃，保持1min，以5℃/min的速度升至160℃，再以20℃/min的速度升至220℃，保持8min。質(zhì)譜條件：接口溫度250℃；離子源溫度200℃；掃描質(zhì)量數(shù)范圍：40～500 AMU。

1.2.6 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)分析采用Office 2007軟件，所有試驗重復(fù)3次（最少重復(fù)2次），圖表中所有試驗數(shù)據(jù)均為多次試驗數(shù)據(jù)平均值表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 PSO的提取

2.1.1 蒸餾時間對精油提取率（W/W， %）的影響

圖1是在PSO提取過程中，蒸餾時間對精油提取率的影響。由圖1可知，隨著蒸餾時間的延長，在0～2.5 h內(nèi)，PSO提取率在快速增加，并在2.5 h后達(dá)到0.22%。之后提取率增加緩慢，趨于平穩(wěn)，建議最佳提取時間為2.5 h。

2.1.2 料液比對精油提取率（W/W，%）的影響

圖2是料液比對精油提取率的影響。由圖2可知，隨著料液比的降低，PSO的提取率逐漸增加，在1∶8（w∶v）時達(dá)到最高值0.21%。由于木瓜籽是干燥后的粉末，在料液比較高時，木瓜籽粉末會將水分充分吸收，可流動的水分較少，會導(dǎo)致精油的提取率降低。而過低的料液比，又會增加精油在水中的溶解，也會導(dǎo)致精油的提取率降低。因此，想獲得較高的精油提取率，要適當(dāng)?shù)目刂颇竟献逊勰┖退谋壤?，建議最佳比例為1∶8（w∶v）。

2.1.3 NaCl濃度對精油提取率（W/W，%）的影響

圖3是NaCl濃度對精油提取率的影響。由圖3可知，隨著NaCl濃度的升高，PSO的提取率先升高后降低，但升高和降低量不大顯著。說明NaCl濃度對PSO的提取率影響不明顯。

2.1.4 浸泡時間對精油提取率（W/W，%）的影響

圖4 是木瓜籽粉末的浸泡時間對精油提取率的影響。由圖4可知，隨著浸泡時間的延長，PSO的提取率沒有大幅度的增減，但浸泡1 h后精油的提取率達(dá)到較為理想的效果，從經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)效率來說，建議將木瓜籽浸泡1 h后進(jìn)行精油提取。浸泡的作用主要是促進(jìn)水分與木瓜籽粉末的充分接觸，促使水蒸氣帶出更多的精油。

2.2 PSO的抗氧化活性

2.2.1 總抗氧化能力

圖5是PSO的總抗氧化能力與其濃度的關(guān)系，并同常見的幾種合成抗氧化劑BHA、TBHQ和PG相比。由圖5可知，與其它抗氧化劑相比，PSO的總抗氧化能力在0.005～0.01mg/mL的濃度范圍內(nèi)與TBHQ和BHA的抗氧化能力差異不明顯，但在高濃度下，PSO的總抗氧化能力均低于抗氧化劑的總抗氧化能力。

2.2.2 羥自由基清除能力

圖6是PSO的羥基自由基清除率與其濃度的關(guān)系。由圖6可知，PSO的羥基自由基清除能力在1.0～5.0×10-5 mg/mL范圍內(nèi)的效果顯著，且隨著濃度的增加，清除率迅速上升。在濃度高于3×10-5 mg/mL以上時，清除率與抗氧化劑BHA和PG的能力相當(dāng)，并在濃度達(dá)到5×10-5 mg/mL時，PSO清除羥基自由基的能力達(dá)到100%。

2.2.3 DPPH 自由基的清除能力

圖7是PSO的DPPH 的清除效果與其樣品濃度關(guān)系。由圖7可知，與其它抗氧化劑相比，在低濃度時，PSO的DPPH的清除能力偏低；在濃度高于6 mg/mL時，PSO清除DPPH 的效果高于BHA，但低于TBHQ和PG。

2.3 PSO化學(xué)成分分析

為了更深入的了解木瓜籽的水蒸氣蒸餾提取物（精油）的化學(xué)成分，以便了解PSO的功能活性物質(zhì)成分，試驗用GC-MS測定了其化學(xué)成分。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，PSO的化學(xué)組成成分主要是安息香醛、苯乙醛、苯乙腈和異硫氰酸芐酯（表1）。其中異硫氰酸芐酯的相對含量高達(dá)98.28%，其次是苯乙腈1.41%，此外還有微量的安息香醛和苯乙醛。

3 結(jié)論與討論

3.1 PSO提取工藝

在水蒸餾提取PSO的提取過程中，蒸餾時間和料液比對PSO的提取率影響最顯著，最佳蒸餾時間和料液比分別是2.5 h和1∶8（w∶V）。其次是浸泡時間也能影響其提取率。而通常在植物精油提取過程中添加的NaCl，在本實驗中對PSO的提取率影響不明顯，原因可能是PSO本身在水中的溶解度很低，所以NaCl的添加對PSO的溶解度影響不明顯，從而對其提取率影響不顯著。

3.2 PSO抗氧化活性

與合成抗氧化劑相比，PSO的總抗氧化能力偏低。然而，羥基自由基和DPPH自由基的清除能力在一定條件下可以和合成抗氧化劑相媲美，尤其是在PSO濃度達(dá)到5×10-5 mg/mL時，其清除羥基自由基的能力達(dá)到100%，高于其它合成抗氧化劑。且當(dāng)精油濃度高于8 mg/mL時，DPPH自由基清除能力達(dá)70%以上。

3.3 PSO化學(xué)成分

PSO的化學(xué)組成成分主要是安息香醛、苯乙醛、苯乙腈和異硫氰酸芐酯，其中異硫氰酸芐酯的相對含量高達(dá)98.28%。然而，這些并不是通常“植物精油”中的常見成分。據(jù)文獻(xiàn)報道，異硫氰酸芐酯不僅是一種光譜抗菌藥物，而且還是學(xué)術(shù)界公認(rèn)的防癌抗癌有效成分之一[17-18]。因此，本研究或許能為生產(chǎn)上簡單獲取高純度異硫氰酸芐酯提供一定的理論參考。

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