高山薇菜中多酚類化合物提取條件的優(yōu)化

郭鳳領(lǐng)+李俊麗+王運(yùn)強(qiáng)+吳金平+邱正明

摘要：以粉碎的高山薇菜（Osmunda cinnamomea L.var.asiatica）粉末為原料，通過水煮法提取并測定薇菜中的多酚含量。單因素、正交優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果表明，薇菜中多酚提取的最佳條件為溫度90 ℃，提取時(shí)間6 h，料液比1∶30（g∶mL）。在此條件下，薇菜中的多酚含量可達(dá)3.413 mg/g。

關(guān)鍵詞：薇菜（Osmunda cinnamomea L.var.asiatica）粉;多酚;提取;優(yōu)化

中圖分類號：Q946 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ?文章編號：0439-8114（2014）21-5224-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2014.21.045

Optimizing conditions of Extracting Polyphenol from Osmunda cinnamomea L.var. asiatica

GUO Feng-ling1，LI Jun-li2，WANG Yun-qiang1，WU Jin-ping1，QIU Zheng-ming1

（1.Industrial Crops Institute of Hubei Academy of Agricultural Sciences， Wuhan 430064，China;

2.Wuhan University of Technology School of Science， Wuhan 430070， China ）

Abstract： Using smashed Osmunda cinnamomea L.var.asiatica as raw-materials， polyphenol was extracted from its powder .The optimal extraction condition was temperature of 90 ℃， extraction time of 6 h solid liquid ratio of 1∶30（g∶mL）. Under these conditions， the polyphenol content in dry matter of Osmunda cinnamomea L.var.asiatica was 3.413 mg/g.

Key words：osmunda （Osmunda cinnamomea L.var.asiatica）powder; polyphenol; extraction;optimization

薇菜（Osmunda cinnamomea L.var.asiatica）屬紫萁科、紫萁屬多年生蕨類植物[1]，包括紫萁和分株紫萁，有些地方也叫牛毛廣，屬于野生蔬菜。自然條件下，薇菜一般生長在1 000 m以上的高海拔深山中，生長過程中不受農(nóng)藥、化肥等影響，是無公害山珍佳品。薇菜的適應(yīng)性強(qiáng)，自然生產(chǎn)力高。薇菜鮮嫩味美，營養(yǎng)豐富，含蛋白質(zhì)、有機(jī)礦物質(zhì)及多種維生素，未展開的嫩葉尤為上品。日本是最先研究和開發(fā)薇菜資源的國家，我國對薇菜（紫萁）、分株紫萁的研究和開發(fā)利用是20世紀(jì)80年代初隨著日本大量進(jìn)口中國薇菜而開始的[2]。目前，針對薇菜的研究主要集中在人工馴化栽培技術(shù)、加工工藝、食用方法以及營養(yǎng)價(jià)值的分析與評價(jià)上，據(jù)記載薇菜還含有皂苷、黃酮、多糖和多酚類物質(zhì)，具有很好的藥用保健功能，如理氣潤肺、補(bǔ)虛舒絡(luò)、清熱解毒等，但對其藥用功能成分的提取和相關(guān)研究較少，本研究通過水煮法對高山薇菜中的多酚進(jìn)行提取，并對其提取條件進(jìn)行優(yōu)化，以期為薇菜的進(jìn)一步開發(fā)利用提供依據(jù)。

1 ? 材料與方法

1.1 ?材料、試劑與儀器

薇菜粉：干薇菜（干凍或是烘干）是由湖北長友現(xiàn)代農(nóng)業(yè)股份有限公司提供，經(jīng)打碎研磨成薇菜粉末，備用。

試劑：硫酸亞鐵、酒石酸鉀鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀、無水氯化鋁、蒽酮、98%濃硫酸、考馬斯亮藍(lán)G-250，均為分析純。

儀器：恒溫水浴鍋，721型紫外分光光度計(jì)。

1.2 ?方法

1.2.1 ?多酚標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 ?稱取茶多酚純品0.250 0 g，加水溶解定容至250 mL，混勻，即每毫升含1 mg茶多酚的標(biāo)準(zhǔn)溶液（mg/mL）。分別吸取茶多酚標(biāo)準(zhǔn)溶液1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL于25 mL容量瓶中，各加水至5 mL，再加酒石酸亞鐵溶液5 mL，加入pH為7.5的磷酸緩沖液至刻度，混勻后用分光光度計(jì)在波長540 nm處測定吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2.2 ?單因素試驗(yàn) ?考察不同料液比（g∶mL）、溫度、浸提時(shí)間對薇菜多酚類化合物提取量的影響。 試驗(yàn)方案參考劉詠等[3]。稱取薇菜粉末1 g，按下面的條件進(jìn)行操作。①溫度90 ℃，浸提時(shí)間6 h，料液比（g∶mL，下同）1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50;②溫度90 ℃，料液比1∶30，浸提時(shí)間為1、2、3、4、5、6 h;③浸提時(shí)間6 h，料液比為1∶30，溫度20、40、60、80、100 ℃。用紗布過濾，蒸餾水定容至25 mL。浸提稀釋后，測定吸光度值。

1.2.3 ?薇菜多酚類化合物正交試驗(yàn)提取工藝優(yōu)化 ?參照單因素提取試驗(yàn)的結(jié)果，確定薇菜正交試驗(yàn)的因素與水平為L9（33），研究薇菜中多酚的最佳提取工藝條件。3次重復(fù)，取平均值。正交試驗(yàn)因素與水平見表1。

2 ? 結(jié)果與分析

2.1 ? 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

以茶多酚的濃度為橫坐標(biāo)，吸光度值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，如圖1所示，得到的方程為y=1.212 5x+0.036 3。

2.2 ?單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 ?料液比對薇菜多酚類化合物浸提效果的影響 ?如圖2所示，在浸提時(shí)間固定為6 h，浸提溫度為90 ℃條件下，多酚類化合物含量隨著料液比的降低而增加，1∶50時(shí)提取含量最大，但1∶30后變化趨于平緩，因而選擇1∶10、1∶20、1∶30為正交試驗(yàn)料液比的3個(gè)水平。

2.2.2 ?浸提時(shí)間對薇菜多酚類化合物浸提效果的影響 ?在浸提溫度為90 ℃，料液比為1∶30時(shí)，從圖3可以看出，隨著時(shí)間延長，多酚類化合物含量整體呈上升趨勢。綜合考慮各方面因素，為更多地將多酚類物質(zhì)提取出來，確定正交試驗(yàn)浸提時(shí)間的3水平為2、4、6 h。

2.2.3 ?浸提溫度對薇菜多酚類化合物浸提效果的影響 ? 將浸提時(shí)間設(shè)為6 h，料液比為1∶30，由圖4可知，多酚類化合物提取量隨著溫度的增加整體呈上升趨勢。由于溫度升高有利于提高物料的擴(kuò)散系數(shù)，從而提高了多酚類化合物的萃取率;但溫度過高易對提取液中的多酚類化合物造成破壞。為盡可能充分地將薇菜中多酚類物質(zhì)提取出來，故設(shè)定正交試驗(yàn)中浸提時(shí)間的3個(gè)水平為50、70、90 ℃。

2.3 ?薇菜多酚類化合物提取工藝正交試驗(yàn)結(jié)果

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行正交試驗(yàn)優(yōu)化薇菜多酚類化合物提取工藝，由表2可知，各因素對多酚類化合物提取量影響的主次順序?yàn)榱弦罕?、浸提溫度、浸提時(shí)間?？芍罴烟崛」に嚄l件為A3B3C3，即浸提溫度90 ℃、料液比1∶30、浸提時(shí)間為6 h。在此優(yōu)化提取條件下薇菜多酚類物質(zhì)含量可達(dá)3.194 mg/g。

從表3的方差分析可知，料液比的F=10.687，P=0.086>0.05，浸提溫度的F=7.640，P=0.116>0.01，時(shí)間的F=1.311，P=0.433>0.05，表明料液比、浸提溫度、浸提時(shí)間對薇菜中多酚類化合物含量的影響均不顯著，試驗(yàn)可以繼續(xù)優(yōu)化，進(jìn)而得到最佳提取條件。

3 ?結(jié)論與討論

多酚是植物代謝過程中的次生代謝產(chǎn)物。存在于許多水果、蔬菜以及各種香辛料、谷物、豆類、果仁中。隨著對植物多酚及其結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)認(rèn)識的不斷加深，在應(yīng)用植物多酚方面越來越向精細(xì)化方向發(fā)展，尤其表現(xiàn)在醫(yī)藥的研究及應(yīng)用上[4]。它不僅能用于臨床作為抗菌藥物，而且以其特有的抗衰老、抗氧化、清除過氧自由基，促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收等功能，廣泛用于食品和化妝品等領(lǐng)域。

薇菜中含有多酚，本研究以粉碎的高山薇菜粉末為原料，用水煮法進(jìn)行提取，通過單因素及正交試驗(yàn)研究確定了薇菜多酚類化合物提取的最佳工藝條件，即浸提溫度90 ℃、料液比1∶30、浸提時(shí)間為6 h，在此優(yōu)化提取條件下薇菜多酚類物質(zhì)含量可達(dá)3.194 mg/g，而各種因素對提取效果影響的主次順序?yàn)榱弦罕?、浸提溫度、浸提時(shí)間。

有關(guān)蔬菜中多酚含量的測定及提取工藝的研究較少，周向軍等[5]對莧菜中多酚含量進(jìn)行了測定，其最高得率可達(dá)16.04%;李偉等[6]采用FC法，在一定條件下，測定零余子多酚得率為11.161 5 mg/g;而采用普魯士藍(lán)法檢測時(shí)，零余子多酚的最高得率為4.450 3 mg/g。因此，采用不同的測定方法，多酚的最佳提取工藝和最高得率都有所不同。今后應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)薇菜中多酚不同提取方法和工藝的研究，如有機(jī)溶劑萃取法、超聲波浸提法等，以篩選出最佳的提取工藝，為將來薇菜加工中高保留多酚提供技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)：

[1] 梁運(yùn)江，李 ?偉，王維娜，等.薇菜的生物學(xué)特性及人工繁殖[J].北華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，11（2）：183-185.

[2] 何義發(fā).經(jīng)濟(jì)蕨類植物紫萁的研究進(jìn)展與展望[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002（6）：103-105.

[3] 劉 ?詠，行春麗，成戰(zhàn)勝，等.從桑葉中提取多酚、黃酮和多糖的優(yōu)化試驗(yàn)[J].林產(chǎn)化工通訊，2005，39（1）：10-13.

[4] 賈淑平，曾 ?睿，但衛(wèi)華，等.植物多酚藥理作用的研究及應(yīng)用[J].中國藥房，2009，20（12）：953-955.

[5] 周向軍，高義霞，張永德，等.莧菜多酚提取工藝及抗氧化研究[J].食品工業(yè)科技，2012，33（6）：327-331.

[6] 李 ?偉，程 ?超，莫開菊，等.零余子多酚類物質(zhì)的提取工藝及測定方法比較[J].食品科學(xué)，2008，28（8）：152-156.

（責(zé)任編輯 ?趙 ?娟）

2.1 ? 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

以茶多酚的濃度為橫坐標(biāo)，吸光度值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，如圖1所示，得到的方程為y=1.212 5x+0.036 3。

2.2 ?單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 ?料液比對薇菜多酚類化合物浸提效果的影響 ?如圖2所示，在浸提時(shí)間固定為6 h，浸提溫度為90 ℃條件下，多酚類化合物含量隨著料液比的降低而增加，1∶50時(shí)提取含量最大，但1∶30后變化趨于平緩，因而選擇1∶10、1∶20、1∶30為正交試驗(yàn)料液比的3個(gè)水平。

2.2.2 ?浸提時(shí)間對薇菜多酚類化合物浸提效果的影響 ?在浸提溫度為90 ℃，料液比為1∶30時(shí)，從圖3可以看出，隨著時(shí)間延長，多酚類化合物含量整體呈上升趨勢。綜合考慮各方面因素，為更多地將多酚類物質(zhì)提取出來，確定正交試驗(yàn)浸提時(shí)間的3水平為2、4、6 h。

2.2.3 ?浸提溫度對薇菜多酚類化合物浸提效果的影響 ? 將浸提時(shí)間設(shè)為6 h，料液比為1∶30，由圖4可知，多酚類化合物提取量隨著溫度的增加整體呈上升趨勢。由于溫度升高有利于提高物料的擴(kuò)散系數(shù)，從而提高了多酚類化合物的萃取率;但溫度過高易對提取液中的多酚類化合物造成破壞。為盡可能充分地將薇菜中多酚類物質(zhì)提取出來，故設(shè)定正交試驗(yàn)中浸提時(shí)間的3個(gè)水平為50、70、90 ℃。

2.3 ?薇菜多酚類化合物提取工藝正交試驗(yàn)結(jié)果

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行正交試驗(yàn)優(yōu)化薇菜多酚類化合物提取工藝，由表2可知，各因素對多酚類化合物提取量影響的主次順序?yàn)榱弦罕?、浸提溫度、浸提時(shí)間?？芍罴烟崛」に嚄l件為A3B3C3，即浸提溫度90 ℃、料液比1∶30、浸提時(shí)間為6 h。在此優(yōu)化提取條件下薇菜多酚類物質(zhì)含量可達(dá)3.194 mg/g。

從表3的方差分析可知，料液比的F=10.687，P=0.086>0.05，浸提溫度的F=7.640，P=0.116>0.01，時(shí)間的F=1.311，P=0.433>0.05，表明料液比、浸提溫度、浸提時(shí)間對薇菜中多酚類化合物含量的影響均不顯著，試驗(yàn)可以繼續(xù)優(yōu)化，進(jìn)而得到最佳提取條件。

3 ?結(jié)論與討論

多酚是植物代謝過程中的次生代謝產(chǎn)物。存在于許多水果、蔬菜以及各種香辛料、谷物、豆類、果仁中。隨著對植物多酚及其結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)認(rèn)識的不斷加深，在應(yīng)用植物多酚方面越來越向精細(xì)化方向發(fā)展，尤其表現(xiàn)在醫(yī)藥的研究及應(yīng)用上[4]。它不僅能用于臨床作為抗菌藥物，而且以其特有的抗衰老、抗氧化、清除過氧自由基，促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收等功能，廣泛用于食品和化妝品等領(lǐng)域。

薇菜中含有多酚，本研究以粉碎的高山薇菜粉末為原料，用水煮法進(jìn)行提取，通過單因素及正交試驗(yàn)研究確定了薇菜多酚類化合物提取的最佳工藝條件，即浸提溫度90 ℃、料液比1∶30、浸提時(shí)間為6 h，在此優(yōu)化提取條件下薇菜多酚類物質(zhì)含量可達(dá)3.194 mg/g，而各種因素對提取效果影響的主次順序?yàn)榱弦罕?、浸提溫度、浸提時(shí)間。

有關(guān)蔬菜中多酚含量的測定及提取工藝的研究較少，周向軍等[5]對莧菜中多酚含量進(jìn)行了測定，其最高得率可達(dá)16.04%;李偉等[6]采用FC法，在一定條件下，測定零余子多酚得率為11.161 5 mg/g;而采用普魯士藍(lán)法檢測時(shí)，零余子多酚的最高得率為4.450 3 mg/g。因此，采用不同的測定方法，多酚的最佳提取工藝和最高得率都有所不同。今后應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)薇菜中多酚不同提取方法和工藝的研究，如有機(jī)溶劑萃取法、超聲波浸提法等，以篩選出最佳的提取工藝，為將來薇菜加工中高保留多酚提供技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 何義發(fā).經(jīng)濟(jì)蕨類植物紫萁的研究進(jìn)展與展望[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002（6）：103-105.

[3] 劉 ?詠，行春麗，成戰(zhàn)勝，等.從桑葉中提取多酚、黃酮和多糖的優(yōu)化試驗(yàn)[J].林產(chǎn)化工通訊，2005，39（1）：10-13.

[4] 賈淑平，曾 ?睿，但衛(wèi)華，等.植物多酚藥理作用的研究及應(yīng)用[J].中國藥房，2009，20（12）：953-955.

[5] 周向軍，高義霞，張永德，等.莧菜多酚提取工藝及抗氧化研究[J].食品工業(yè)科技，2012，33（6）：327-331.

[6] 李 ?偉，程 ?超，莫開菊，等.零余子多酚類物質(zhì)的提取工藝及測定方法比較[J].食品科學(xué)，2008，28（8）：152-156.

（責(zé)任編輯 ?趙 ?娟）

2.1 ? 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

以茶多酚的濃度為橫坐標(biāo)，吸光度值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，如圖1所示，得到的方程為y=1.212 5x+0.036 3。

2.2 ?單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 ?料液比對薇菜多酚類化合物浸提效果的影響 ?如圖2所示，在浸提時(shí)間固定為6 h，浸提溫度為90 ℃條件下，多酚類化合物含量隨著料液比的降低而增加，1∶50時(shí)提取含量最大，但1∶30后變化趨于平緩，因而選擇1∶10、1∶20、1∶30為正交試驗(yàn)料液比的3個(gè)水平。

2.2.2 ?浸提時(shí)間對薇菜多酚類化合物浸提效果的影響 ?在浸提溫度為90 ℃，料液比為1∶30時(shí)，從圖3可以看出，隨著時(shí)間延長，多酚類化合物含量整體呈上升趨勢。綜合考慮各方面因素，為更多地將多酚類物質(zhì)提取出來，確定正交試驗(yàn)浸提時(shí)間的3水平為2、4、6 h。

2.2.3 ?浸提溫度對薇菜多酚類化合物浸提效果的影響 ? 將浸提時(shí)間設(shè)為6 h，料液比為1∶30，由圖4可知，多酚類化合物提取量隨著溫度的增加整體呈上升趨勢。由于溫度升高有利于提高物料的擴(kuò)散系數(shù)，從而提高了多酚類化合物的萃取率;但溫度過高易對提取液中的多酚類化合物造成破壞。為盡可能充分地將薇菜中多酚類物質(zhì)提取出來，故設(shè)定正交試驗(yàn)中浸提時(shí)間的3個(gè)水平為50、70、90 ℃。

2.3 ?薇菜多酚類化合物提取工藝正交試驗(yàn)結(jié)果

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行正交試驗(yàn)優(yōu)化薇菜多酚類化合物提取工藝，由表2可知，各因素對多酚類化合物提取量影響的主次順序?yàn)榱弦罕?、浸提溫度、浸提時(shí)間?？芍罴烟崛」に嚄l件為A3B3C3，即浸提溫度90 ℃、料液比1∶30、浸提時(shí)間為6 h。在此優(yōu)化提取條件下薇菜多酚類物質(zhì)含量可達(dá)3.194 mg/g。

從表3的方差分析可知，料液比的F=10.687，P=0.086>0.05，浸提溫度的F=7.640，P=0.116>0.01，時(shí)間的F=1.311，P=0.433>0.05，表明料液比、浸提溫度、浸提時(shí)間對薇菜中多酚類化合物含量的影響均不顯著，試驗(yàn)可以繼續(xù)優(yōu)化，進(jìn)而得到最佳提取條件。

3 ?結(jié)論與討論

多酚是植物代謝過程中的次生代謝產(chǎn)物。存在于許多水果、蔬菜以及各種香辛料、谷物、豆類、果仁中。隨著對植物多酚及其結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)認(rèn)識的不斷加深，在應(yīng)用植物多酚方面越來越向精細(xì)化方向發(fā)展，尤其表現(xiàn)在醫(yī)藥的研究及應(yīng)用上[4]。它不僅能用于臨床作為抗菌藥物，而且以其特有的抗衰老、抗氧化、清除過氧自由基，促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收等功能，廣泛用于食品和化妝品等領(lǐng)域。

薇菜中含有多酚，本研究以粉碎的高山薇菜粉末為原料，用水煮法進(jìn)行提取，通過單因素及正交試驗(yàn)研究確定了薇菜多酚類化合物提取的最佳工藝條件，即浸提溫度90 ℃、料液比1∶30、浸提時(shí)間為6 h，在此優(yōu)化提取條件下薇菜多酚類物質(zhì)含量可達(dá)3.194 mg/g，而各種因素對提取效果影響的主次順序?yàn)榱弦罕?、浸提溫度、浸提時(shí)間。

有關(guān)蔬菜中多酚含量的測定及提取工藝的研究較少，周向軍等[5]對莧菜中多酚含量進(jìn)行了測定，其最高得率可達(dá)16.04%;李偉等[6]采用FC法，在一定條件下，測定零余子多酚得率為11.161 5 mg/g;而采用普魯士藍(lán)法檢測時(shí)，零余子多酚的最高得率為4.450 3 mg/g。因此，采用不同的測定方法，多酚的最佳提取工藝和最高得率都有所不同。今后應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)薇菜中多酚不同提取方法和工藝的研究，如有機(jī)溶劑萃取法、超聲波浸提法等，以篩選出最佳的提取工藝，為將來薇菜加工中高保留多酚提供技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)：

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[5] 周向軍，高義霞，張永德，等.莧菜多酚提取工藝及抗氧化研究[J].食品工業(yè)科技，2012，33（6）：327-331.

[6] 李 ?偉，程 ?超，莫開菊，等.零余子多酚類物質(zhì)的提取工藝及測定方法比較[J].食品科學(xué)，2008，28（8）：152-156.

（責(zé)任編輯 ?趙 ?娟）