麥冬果皮原花青素超聲輔助提取研究

史經(jīng)略

（江蘇食品職業(yè)技術(shù)學(xué)院生化學(xué)院，江蘇淮安223003）

麥冬果皮原花青素超聲輔助提取研究

史經(jīng)略

（江蘇食品職業(yè)技術(shù)學(xué)院生化學(xué)院，江蘇淮安223003）

在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上結(jié)合Box-Behnken中心組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)麥冬果皮中原花青素的提取工藝條件進(jìn)行優(yōu)化研究，確定了提取工藝的最佳條件為乙醇體積分?jǐn)?shù)：40.0%，超聲波功率：810.6W，提取時(shí)間：14.7min，料液比：1∶30 g/mL。在此條件下麥冬果皮中原花青素提取率理論值為4.93%，實(shí)測(cè)值為4.95%。

麥冬；原花青素；Box-Behnken設(shè)計(jì)

麥冬為百合科多年生草本植物，生長(zhǎng)于溪溝岸邊或山坡林下，喜溫和濕潤(rùn)氣候，球狀漿果成熟時(shí)呈藍(lán)黑色。中藥麥冬是麥冬的塊根（別名麥門(mén)冬），入藥有養(yǎng)陰潤(rùn)肺、清心除煩、益胃生津之功效[1]。經(jīng)分析認(rèn)為，麥冬塊根中所含的甾醇、皂甙和多糖等可能是麥冬入藥的主要有效成分[2-4]。但麥冬塊根的產(chǎn)量遠(yuǎn)不如其果實(shí)的產(chǎn)量，且麥冬果實(shí)中富含原花青素、鉀、鈣等微量元素和黃酮。原花青素的最為突出的功效是它的抗氧化性，是目前發(fā)現(xiàn)的最強(qiáng)最有效的氧自由基清除劑和脂質(zhì)過(guò)氧化抑制劑之一[5-6]。原花青素在食品工業(yè)、化妝品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)都具有重要意義。因此對(duì)從麥冬果皮中提取的原花青素條件進(jìn)行探索，為進(jìn)一步綜合開(kāi)發(fā)利用麥冬資源奠定基礎(chǔ)。

1 材料與儀器

1.1 材料

原花青素標(biāo)樣：上海源葉生物科技有限公司；

麥冬果 采自江蘇食品職業(yè)技術(shù)學(xué)院（干燥、去核粉碎后備用）；

無(wú)水甲醇、鹽酸、香草醛、乙醇、丙酮均為分析純。

1.2 儀器

756MC型紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司；HH-8數(shù)顯恒溫水浴鍋：國(guó)華電器有限公司；DHG-9123A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；電子天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；JY92-Ⅱ超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)：寧波新芝生物科技股份有限公司；TDL80-28臺(tái)式離心機(jī)：上海安亭科新儀器廠制造；JYT-5架盤(pán)藥物天平：上海光正醫(yī)療器有限公司。

2 方法

2.1 原花青素測(cè)定方法

低濃度香草醛鹽酸比色法[7]。

2.2 提取溶劑的確定

準(zhǔn)確稱取麥冬果粉末3份，按料液比1∶30（g/mL）分別加入水、50%乙醇、50%丙酮，超聲功率800W，超聲提取時(shí)間15min，然后3 000 r/min轉(zhuǎn)速離心。取上清液測(cè)定原花青素含量并計(jì)算提取率。

2.3 料液比的確定

準(zhǔn)確稱取麥冬果粉末6份，按料液比為1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1∶60（g/mL）分別加入40%乙醇。用超聲功率800W，超聲提取15min，其余方法同2.2。

2.4 乙醇濃度的確定

取95%乙醇分別稀釋至10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%，準(zhǔn)確稱取麥冬果粉末7份，按料液比1∶30（g/mL），各加入10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%乙醇，超聲功率800W，超聲提取15min超，其余方法同2.2。

2.5 超聲功率的確定

準(zhǔn)確稱取麥冬果粉末6份，按料液比1∶30（g/mL）分別加入40%乙醇然后分別用功率200、400、600、800、1 000、1 200W超聲提取15min，其余方法同2.2。

2.6 提取時(shí)間的確定

準(zhǔn)確稱取麥冬果粉末5份，按料液比1∶30（g/m L）分別加入40%乙醇，超聲功率800W，提取時(shí)間分別為5、10、15、20、25min超聲提取，其余方法同2.2。

2.7 麥冬果皮原花青素提取條件優(yōu)化

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選擇影響原花青素提取率主要因素乙醇濃度（X1）、超聲功率（X2）、提取時(shí)間（X3）為自變量，以原花青素提取率為響應(yīng)值，根據(jù)Box-Behnken中心組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)三因素三水平的分析試驗(yàn)，其中12個(gè)點(diǎn)為析因點(diǎn)，3個(gè)為零點(diǎn)，因素水平表見(jiàn)表1。

3 結(jié)果與討論

3.1 提取溶劑的確定

溶劑種類(lèi)對(duì)原花青素提取率影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。

原花青素易溶于水、乙醇、丙酮等溶劑，以3種溶劑進(jìn)行提取，由圖1可知，不同溶劑對(duì)麥冬果皮中原花青素浸提量有較大差異，丙酮為提取劑時(shí)提取率相應(yīng)較高，而乙醇的提取率次之，水為溶劑時(shí)相應(yīng)的提取率最小。雖然丙酮雖然有較高的提取效果，且提取效果優(yōu)于乙醇，但丙酮有毒、易揮發(fā)和燃燒等特性不適合作提取劑，最終選取乙醇為最佳提取劑。

3.2 料液比對(duì)原花青素提取效果的影響

料液比對(duì)原花青素提取率影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

從圖2可以看出，隨著料液比的增加，原花青素的提取率逐漸增大，當(dāng)料液比到1∶30（g/mL）時(shí)提取率的增大就顯的不太明顯，如此時(shí)用大于1∶30（g/mL）的料液比來(lái)提取原花青素只會(huì)增加溶劑的用量并增加分離的難度，因此提取時(shí)以1∶30（g/mL）的料液比提取效果較佳，因此選用料液比為1∶30（g/mL）提取。

3.3 乙醇濃度對(duì)原花青素提取效果的影響

乙醇濃度對(duì)原花青素提取率影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。

由圖3可知，原花青素提取率隨乙醇濃度的增加而增加。當(dāng)乙醇濃度為40%時(shí)，提取率最大。當(dāng)乙醇濃度再增加時(shí)，醇溶性雜質(zhì)增加，反而使原花青素的提取率下降。因此選擇40%左右的乙醇溶液作為提取溶劑為宜。

3.4 超聲功率對(duì)原花青素提取效果的影響

超聲功率對(duì)原花青素提取率影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。

從圖4可見(jiàn)，隨著超聲功率增加，麥冬果皮中原花青素的提取率也隨之增大；當(dāng)超聲功率達(dá)到800W，提取率最大。但是當(dāng)超聲功率超過(guò)800W時(shí)，原花青素提取率不升反而下降。這說(shuō)明加大超聲功率有助于原花青素的提取，但功率過(guò)大時(shí)會(huì)在提取時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生并聚集大量的熱量，破壞原花青素的結(jié)構(gòu)，使原花青素?zé)岱纸?，從而降低原花青素的提取率。同時(shí)過(guò)高超聲功率會(huì)使分子運(yùn)動(dòng)加劇而導(dǎo)致其他物質(zhì)被提取出來(lái)影響總原花青素的提取純度；因此最佳超聲功率為800W左右。

3.5 提取時(shí)間對(duì)原花青素提取效果的影響

提取時(shí)間對(duì)原花青素提取率影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5。

提取時(shí)間直接關(guān)系到原花青素的提取率。隨著提取時(shí)間的增加，提取率上升，最終達(dá)到提取平衡狀態(tài)，由圖5可見(jiàn)，隨著提取時(shí)間延長(zhǎng)，原花青素提取率逐漸增大，到15min時(shí)提取率最高。而后隨提取時(shí)間的增加，提取率緩慢增加并趨于平衡并有下降的趨勢(shì)。這是由于隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，提取達(dá)到平衡繼續(xù)延長(zhǎng)提取時(shí)間使提取溫度過(guò)高導(dǎo)至原花青素分解使提取率下降，為獲得較好的提取率并降低成本，提取時(shí)間以15min左右為宜。

3.6 原花青素提取條件優(yōu)化結(jié)果

原花青素提取條件優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)果見(jiàn)表2，提取條件方差分析見(jiàn)表3。

從方差分析表3可見(jiàn)，失擬項(xiàng)中P=0.063 684＞0.05影響不顯著，表明所選模型適合，可以用該模型來(lái)擬合實(shí)驗(yàn)，影響原花青素提取率的因素的主次順序?yàn)橐掖紳舛鹊亩雾?xiàng)和超聲功率影響最為顯著，其余各項(xiàng)影響不顯著。對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行回歸得回歸方程如下：

對(duì)回歸方程進(jìn)行典型性分析，當(dāng)X1=40.0%、X2=810.6W、X3=14.70min，原花青素最高提取率為：高4.93%，即：乙醇濃度40.0%、提取功率810.6W、提取時(shí)間14.7min得到原花青素提取率最高為4.93%。

為了驗(yàn)證模型預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，在上述最優(yōu)條件下進(jìn)行3組平行實(shí)驗(yàn)，所得原花青素的提取率分別為：5.02%、4.87%、4.96%平均值4.95%。所得的值與回歸方程的最大預(yù)測(cè)值與驗(yàn)證值非常接近，說(shuō)明回歸方程能較真實(shí)地反映各篩選因素的影響，建立的模型與實(shí)際情況比較吻合。

4 結(jié)論

本研究以麥冬果皮原花青素提取率為量化指標(biāo)用超聲輔助法提取麥冬果皮中原花青素，在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)麥冬果皮中原花青素提取條件進(jìn)行優(yōu)化。取得了比較滿意的結(jié)果，并最終確定了麥冬果皮中原花青素提取的最佳工藝條件為提取料液比為：1∶30（g/mL）、乙醇濃度為：40.0%（體積分?jǐn)?shù)）、超聲波功率為：810.6W、提取時(shí)間為：14.7min。在此條件下麥冬果皮中原花青素提取率實(shí)測(cè)值為4.93%。

[1] 江蘇新醫(yī)學(xué)院.中藥大詞典(上冊(cè))[M].上海:科技出版社,1985: 1024-1025

[2]李廣勛.中藥藥理毒理與臨床[M].天津:科技翻譯出版公司,1992: 375-376

[3]湯軍,錢(qián)華,黃琦,等.麥冬多糖平喘和抗過(guò)敏作用研究[J].中國(guó)現(xiàn)代應(yīng)用藥學(xué),1999(2):44-46

[4] 李蘭青,張麗娟.麥冬的藥理作用[J].河北中醫(yī)藥學(xué)報(bào),2000(2):34-35

[5]趙超英,姚小曼,葡萄籽提取物原花青素的營(yíng)養(yǎng)保健功能(綜述) [J].中國(guó)食品衛(wèi)生雜志,2000,12(6):38-41

[6]CNegro,L Tommasi,AMieeli.plhenolic-compounds and antioxidant activity from red grapemare,extraets[J].Bioresource technology.2003, 87:41-44

[7]李春陽(yáng),許時(shí)嬰,王璋.低濃度香草醛-鹽酸法測(cè)定葡萄籽、梗中原花青素含量的研究[J].食品工業(yè)科技,2004(6):128-130

Study on Ultrasonic-assisted Extraction of Ophiopogon Japonicus Procyanidine

SHIJing-lue
（Jiangsu Food and Pharmaceutical ScienceCollege，Huai'an 223003，Jiangsu，China）

Based on the results of single-factor-at-a-time-technique，a three-level Box-Behnkenfactorial design was employed to optimize the extraction condition of Ophiopogon Japonicus procyanidine．Canonical analysis was applied to estimate that amaximal extraction rate of procyanidine 4.93%could be obtained．The extraction conditions，such as solid-liquid ratio，extraction time，ultrasonic power and the concentration of ethanol was1∶30（g/mL），14.7min，810.6W and 40.0%respectively.The sepredicted values were also verified by validation experiments．

Ophiopogon Japonicus；procyanidine；Box-Behnken design

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.07.010

2014-03-17

史經(jīng)略（1969—），男（漢），教授，本科，主要從事生物技術(shù)及應(yīng)用方面教學(xué)及科研工作。