柚子皮中黃酮化合物的提取及抗氧化性研究

馬 戎,裴威振

(福建師范大學(xué) 閩南科技學(xué)院,福建 泉州 362332)

柚子皮中黃酮化合物的提取及抗氧化性研究

馬 戎,裴威振

(福建師范大學(xué) 閩南科技學(xué)院,福建 泉州 362332)

柚子皮中總黃酮化合物的最優(yōu)提取工藝為微波功率400 W,提取時(shí)間5 min,乙醇濃度85%,物料比25:1．并對(duì)其抗氧化性進(jìn)行了研究,結(jié)果表明,柚子皮中總黃酮化合物對(duì)氫氧自由基有較好的清除作用,與柚子皮中總黃酮化合物的濃度有一定的關(guān)系．

柚子皮; 總黃酮化合物; 抗氧化性

0 引言

我國(guó)是產(chǎn)柚大國(guó),柚子的年均產(chǎn)量約為547 000噸,而其中約占柚子重量20%～30%的柚子皮往往被丟棄,不僅污染環(huán)境,更重要的是浪費(fèi)了潛在其中的營(yíng)養(yǎng)和藥用價(jià)值資源[1]．柚皮中含有一種生理活性物質(zhì)黃酮類化合物,可以降低血液的黏稠度,減少血栓的形成預(yù)防心血管疾病、抗癌等作用[2],具有較高的藥用價(jià)值．

黃酮化合物的提取方法有很多,例如堿性水或堿性稀醇提取法,超聲波提取法等．本課題研究微波提取柚子皮中總黃酮的工藝方法,以尋找最優(yōu)提取工藝,并對(duì)提取物的抗氧化性進(jìn)行測(cè)試,不僅豐富了柚子皮的研究?jī)?nèi)容而且對(duì)柚子皮的深加工,藥用價(jià)值,廢棄資源回收再利用等有積極作用,對(duì)推進(jìn)我國(guó)農(nóng)副產(chǎn)品深加工具有一定的現(xiàn)實(shí)意義．

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

實(shí)驗(yàn)原料:柚子(漳州平和琯溪蜜柚)．

實(shí)驗(yàn)試劑:無(wú)水乙醇、氯仿、亞硝酸鈉、硝酸鋁、硫酸亞鐵、過(guò)氧化氫、水楊酸均為分析純; 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品(上海源葉生物科技有限公司)．

實(shí)驗(yàn)儀器:YP601N電子天平;JP-100A-2型高速多功能粉碎機(jī); WBFY-205型微電腦微波化學(xué)反應(yīng)器;RE-200A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器;Uv756CRT紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)．

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 柚子皮預(yù)處理

選擇色澤較好,無(wú)腐爛和霉變的柚子,表面清洗,剝皮,切塊,洗滌3次;而后與蒸餾水混合沸騰5 min,將原果膠酶分解．沸騰后的柚子皮,取出在太陽(yáng)下晾曬4 h,然后在干燥箱中,55℃干燥12 h;將干燥的柚子皮用多功能粉碎機(jī)粉碎,保存?zhèn)溆茫?/p>

1.2.2 微波提取

取3g柚子皮粉末,根據(jù)一定的物料比,加入一定濃度的乙醇溶液并充分搖勻,進(jìn)行微波提?。⒉ㄌ崛『?將粗液減壓抽濾,抽濾過(guò)程中加入5 mL,20%的乙醇洗滌濾渣,收集濾液．將濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至無(wú)醇味,收集燒瓶中的溶液倒入分液漏斗中,以45 mL氯仿分3次加入,除去溶液中的脂溶性物質(zhì),待溶液分層后,收集上層溶液,待測(cè)．

1.2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制和吸光度測(cè)定

1)吸收波長(zhǎng)的選擇

將蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品與柚子皮提取溶液稀釋后,以乙醇為空白對(duì)照,用分管光度計(jì)在200～600 nm的范圍內(nèi)進(jìn)行波長(zhǎng)掃描,結(jié)果表明,標(biāo)準(zhǔn)品和提取液均在510 nm處有最大吸收,故確定510 nm為檢測(cè)波長(zhǎng)．

2)蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

準(zhǔn)確稱取0.01 g蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品,用體積分?jǐn)?shù)為70%的乙醇溶解并定容50mL溶液,分別取0.0,1.0,2.0,3.0,4.0,5.0和6.0 mL的標(biāo)準(zhǔn)液于25.0 mL容量瓶中,加入5%NaNO21.0 mL搖勻,放置8 min,然后加入1.0 mL 10% Al(NO3)3震蕩均勻,放置8 min,最后加入10.0 mL 1 mol/L NaOH,震蕩搖勻至顯色,用蒸餾水定容至標(biāo)準(zhǔn)刻度．以蒸餾水代替待測(cè)液做空白對(duì)照,510 nm處測(cè)定溶液吸光度,并繪制出標(biāo)準(zhǔn)曲線,得到蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性回歸方程為：A=1.8393C-0.0053,R2=0.9997．

測(cè)定提取液中黃酮的含量．取1.0 mL的黃酮提取液,定容至25.0 mL的容量瓶中,顯色．在波長(zhǎng)510 nm下測(cè)定吸光度,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程得出提取液濃度C,再計(jì)算總黃酮含量和樣品提取率．

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素對(duì)黃酮產(chǎn)率的影響

2.1.1 微波功率對(duì)柚子皮總黃酮提取率的影響

稱取3 g柚子皮粉末,按照20:1的物料比,加入80%的乙醇,在不同微波功率下提取5 min,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1．根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表明,隨著微波功率增大溶液溫度升高的速度加快,功率增加使溶液溫度過(guò)高不利于總黃酮化合物的提?。⒉üβ?00 W時(shí)利于柚子皮中總黃酮化合物的提取．

圖1 微波功率對(duì)提取率的影響

圖2 微波提取時(shí)間對(duì)提取率的影響

2.1.2 微波時(shí)間對(duì)柚子皮總黃酮提取率的影響

稱取3 g柚子皮粉末,按照20:1的物料比,加入80%的乙醇,在400 W微波功率的條件下,以不同的時(shí)間提取,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2．微波提取1～3 min時(shí)間段內(nèi),總黃酮提取率隨著微波時(shí)間增加顯著提高,4～5 min區(qū)間內(nèi)微波提取率隨時(shí)間增加提高緩慢,在5 min時(shí)達(dá)到最高提取率4.93%,隨后在5～7 min中的時(shí)間段內(nèi),隨著時(shí)間增加總黃酮提取率下降明顯,1～5 min區(qū)間內(nèi)總黃酮提取率隨時(shí)間增加而升高,而后5～7 min內(nèi)由于微波時(shí)間太長(zhǎng),可能導(dǎo)致提取物分解,提取率下降明顯．

2.1.3 乙醇濃度對(duì)柚子皮總黃酮提取率的影響

稱取3 g柚子皮粉末,按照20:1的物料比,加入不同濃度的乙醇,在400 W微波功率的條件下,微波提取5 min,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3．柚子皮中總黃酮化合物的提取率與乙醇濃度有密切關(guān)系并隨著其增加而不斷提高,當(dāng)乙醇濃度分?jǐn)?shù)為85%時(shí)達(dá)到提取率的最大值,當(dāng)乙醇濃度分?jǐn)?shù)超過(guò)85%后提取率明顯下降．

圖3 乙醇濃度對(duì)提取率的影響

圖4 物料比對(duì)提取率的影響

2.1.4 液料比對(duì)柚子皮總黃酮提取率的影響

稱取3 g柚子皮粉末,設(shè)置不同的物料比,加入80%的乙醇,在400 W微波功率的條件下,微波提取5 min,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4．隨著物料料比增加提取率不斷提高,當(dāng)物料比超過(guò)25:1,總黃酮化合物提取率開(kāi)始下降．在物料比為25:1時(shí),比較利于柚子皮總黃酮化合物的提?。?/p>

2.2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

表1 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出,影響柚子皮總黃酮化合物提取率的4個(gè)主要因素有微波功率、微波提取時(shí)間、乙醇濃度、物料比．對(duì)上述4個(gè)因素進(jìn)行L9(34)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)(表1)．通過(guò)表1正交試驗(yàn)結(jié)果可以得出柚子皮中總黃酮化合物提取的最優(yōu)工藝條件為A3B3C3D2,即微波功率400 W、微波提取時(shí)間5 min,乙醇濃度85%,物料比25:1的條件下達(dá)到最大提取率為6.72%．

2.3 微波協(xié)同與其他提取法的比較

用微波提取的方法,如表2所示,與其他提取方如傳統(tǒng)回流冷凝法和超聲波提取法相比不僅節(jié)約了提取時(shí)間,減少了能量消耗,產(chǎn)物的顏色也比較淺,而且提取率相比其他方法要高出很多．

表2 微波提取法與其他提取法的比較

2.4 柚子皮總黃酮的抗氧化性研究

2.4.1 抗氧化性研究理論

圖5 氫氧自由基清除率與濃度關(guān)系曲線

根據(jù)Fenton方法[3]建立氫氧自由基的生成體系,高活性的氫氧自由基是由H2O2和Fe2+混合反應(yīng)產(chǎn)生．根據(jù)水楊酸能有效的捕捉氫氧自由基并能產(chǎn)生顏色,可以在在510 nm的波段處進(jìn)行光度檢測(cè)分析．根據(jù)以上結(jié)論,可以在反應(yīng)體系中加入柚子皮總黃酮化合物,檢測(cè)其對(duì)氫氧自由基的清除能力,若柚子皮總黃酮化合物對(duì)氫氧自由基有較好的清除能力,便會(huì)與水楊酸競(jìng)爭(zhēng),有色產(chǎn)物量減少,然后進(jìn)行分光光度檢測(cè),分析實(shí)驗(yàn)結(jié)論．

2.4.2 Fenton反應(yīng)體系的建立

首先配制一定濃度梯度的柚子皮總黃酮提取液,根據(jù)Fenton方法建立氫氧自由基生成體系．首先在試管中加入2.0 mL,6.0 mmol/L FeSO4溶液,然后向試管中加入一定濃度的柚子皮總黃酮化合物提取液2.0 mL,輕輕震蕩搖勻．隨后加入6.0 mmoL/L的H2O2溶液2.0 mL,輕輕搖勻后靜止15 min,最后加入6.0 mmoL/L水楊酸2.0 mL,輕輕震蕩并靜止0.5 h;將溶液在510 nm處檢測(cè)吸光光度值,按下述公式計(jì)算提取率．

(1-Ax/Ay)×100%=W(%)

其中:W為提取率(%);Ay為所測(cè)光度值;Ax為用蒸餾水代替柚子皮總黃酮提取物所測(cè)光度值．

2.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

從圖5可以看出,隨著柚子皮總黃酮化合物濃度提高對(duì)氫氧自由基的清除能力增強(qiáng),清除率增加．當(dāng)總黃酮化合物濃度從1～5 mg/mL區(qū)間內(nèi),隨著總黃酮濃度增加氫氧自由基的清除率顯著提高,在總黃酮化合物濃度從5～10 mg/mL時(shí),隨著總黃酮化合物濃度增高,氫氧自由基的清除率雖然不斷增加,但不明顯．在柚子皮總黃酮化合物為10 mg/mL時(shí)達(dá)到抗氧化實(shí)驗(yàn)的最大值清除率為84.8%．綜上分析可得出結(jié)論,柚子皮總黃酮化合物對(duì)氫氧自由基有較好的清除作用,并有一定的效量關(guān)系．

3 結(jié)論

用微波提取的方法,選用提取劑為乙醇,設(shè)計(jì)L9(34)正交試驗(yàn),經(jīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論,最優(yōu)提取工藝為,微波功率400 W、微波提取時(shí)間5 min,乙醇濃度85%,物料比25:1的條件下達(dá)到最大提取率為6.72%．與傳統(tǒng)工藝相比不僅節(jié)約了提取時(shí)間,而且提取率提高很多．對(duì)于擴(kuò)大工業(yè)化量產(chǎn)具有一定的現(xiàn)實(shí)意義．

隨著柚子皮總黃酮化合物濃度提高對(duì)氫氧自由基的清除能力增強(qiáng),清除率增加．在柚子皮總黃酮化合物為10 mg/mL時(shí)達(dá)到抗氧化實(shí)驗(yàn)的最大值清除率為84.8%．綜上分析可得出結(jié)論,柚子皮總黃酮化合物對(duì)氫氧自由基有較好的清除作用,并有一定的效量關(guān)系．

[1]王志丹.柚子皮中黃酮化合物的提取分離研究[D].長(zhǎng)春:東北師范大學(xué),2009.

[2]李維.柚子皮中活性成分的分離分析及其綜合利用研究[D].長(zhǎng)沙:中南大學(xué),2008.

[3]朱曉宦,吳向陽(yáng),楊榴青,等.馬齒莧粗多糖的提取及清除羥自由基活性作用 [J].江蘇大學(xué)學(xué)報(bào):醫(yī)學(xué)版,2007,17(1):57-60.

[責(zé)任編輯：蔣海龍]

GrapefruitPeelFlavonoidsExtractedandAntioxidantActivityDetection

MA Rong,PEI Wei-zhen

(Minnan Science and Technology Institute,Fujian Normal University,Quanzhou Fujian 362332,China)

The optimal extraction technology of flavonoids compounds in pomelo peel is microwave power 400 W,5 min extraction time,ethanol concentration 85%,liquid ratio 25:1. according to the results of the oxidation resistance of flavonoids compounds in pomelo peel has good scavenging effect to hydroxyl radical,and the concentration of flavonoids compounds in pomelo peel has a certain relationship.

shaddock skins; flavonoids; oxidation resistance

2015-03-28

福建省大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目(201312992014)

馬戎(1981-)，男，江蘇泰州人，講師，碩士，研究方向?yàn)榫?xì)化工. E-mail:6227918@qq.com

O629

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:1671-6876(2015)03-0234-04