李倩 范忠軍
摘要:本研究利用微波輔助技術提取薏米中多酚類物質(zhì),對溶劑濃度、微波火力、提取溶劑料液比以及微波提取時間4個單因素條件進行提取工藝優(yōu)化,并在單因素試驗的基礎上,設計正交試驗確定最佳工藝條件。結(jié)果表明,最佳工藝條件為乙醇濃度60%、微波火力為中火、料液比 (W/V)1∶40、提取時間2.0 min。薏米多酚得率為376.81 mg/kg。該工藝操作簡單方便,可為薏米多酚提取利用提供技術支持。
關鍵詞:薏米;微波輔助提取;多酚
中圖分類號:S519.032文獻標識號:A文章編號:1001-4942(2016)06-0133-03
薏米又叫薏苡仁、苡仁,是禾本科一年生草本谷類植物,在中國、日本等國家被廣泛食用,在日本被列為防癌食品[1]。近年來,隨著生活水平不斷提高,人們越來越注重有益于健康的飲食和生活方式[2]。多酚類物質(zhì)廣泛存在于植物性食物當中,而薏米中多酚類物質(zhì)含量比較豐富。多酚類物質(zhì)抗氧化活性顯著,能夠清除細胞中的游離基,細胞中游離基過多會增強氧化能力從而破壞生物大分子。有研究報道薏米多酚對腫瘤細胞具有較明顯的抑制增殖作用[3]。所以研究薏米多酚類化合物的提取和分離最佳條件,進而深入研究薏米的抗癌保健功效有重要意義。本文采用微波輔助法提取薏米多酚,以單因素試驗結(jié)合正交試驗的方法確定最佳提取工藝,以期為薏米的開發(fā)利用提供參考。
1材料與方法
1.1材料與試劑
薏米;沒食子酸;Folin phenol試劑;無水乙醇、碳酸鈉均為國產(chǎn)分析純。
1.2儀器
MK-JJ-2型組織搗碎機(金壇市華城科教設備儀器廠);CP-214電子天平(上海儀展衡器有限公司);RE-2010型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海予華儀器設備有限公司);LG-10M型離心機(四川蓉飛生物科技有限公司);UV-2000 型可見分光光度計(上海尼柯儀器有限公司);微波爐(廣東格蘭仕集團有限公司)。
1.3試驗方法
1.3.1沒食子酸標準曲線的制備精確稱取沒食子酸,分別配制成濃度為0、10、20、30、40、50、60、80 μg/mL的沒食子酸溶液。移取1 mL各濃度沒食子酸溶液于小燒杯中,各加入Folin phenol試劑1 mL,然后各加入7.5% Na2CO3溶液3 mL,搖勻,室溫條件下避光反應30 min,在波長765 nm處測定吸光度值。以沒食子酸濃度為橫坐標,以吸光度值為縱坐標,繪制沒食子酸標準曲線。
1.3.2薏米多酚的提取用組織搗碎機將薏米破碎,過60目篩處理。加入提取溶劑,將薏米浸泡液進行微波提取。離心后取上清液,經(jīng)過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā),得到薏米多酚的粗提物。
1.3.3薏米多酚含量的測定將多酚粗提物用蒸餾水定容至50 mL。移取1 mL提取液于小燒杯中后按1.3.2方法測定吸光度值,記錄數(shù)據(jù)。根據(jù)吸光度和稀釋倍數(shù)計算薏米多酚得率。
1.3.4微波提取薏米多酚單因素試驗精確稱取薏米粉末若干份,每份4.0 g,置于500 mL燒杯中,根據(jù)單一變量原則,對溶劑濃度、提取火力、料液比、提取時間4個單因素進行試驗。設置各因素水平如下:溶劑濃度分別為40%、50%、60%、70%、80% 乙醇5個水平;微波火力設定為低火、低中火、中火、中高火、高火5個水平;料液比(W/V)設定為1∶30、1∶40、1∶50、1∶60、1∶70共5個水平;提取時間設定為0.5、1.0、1.5、2.0、3.0 min 5個水平。分別考察各單因素對薏米多酚提取的影響。
1.3.5正交試驗在單因素試驗基礎上設計L9(34)正交試驗,研究4個因素之間的相互作用對微波輔助提取薏米多酚的影響,優(yōu)化薏米多酚提取工藝,確定最佳提取條件。
2結(jié)果與分析
2.1沒食子酸標準曲線圖制備
以沒食子酸濃度(μg/mL)為橫坐標,吸光度值為縱坐標,繪制沒食子酸標準曲線見圖1,得到?jīng)]食子酸濃度(x)與吸光度(y)之間的回歸方程:y=0.036x+0.0388,回歸系數(shù)R2=0.998。沒食子酸濃度在0~80 μg/mL范圍內(nèi),吸光度值與沒食子酸濃度線性關系良好。
2.2微波提取薏米多酚單因素試驗結(jié)果
2.2.1乙醇濃度對多酚得率的影響按照微波輔助薏米多酚提取工藝流程,在固定料液比為1∶40、微波火力中火、微波提取1.5 min的條件下,多酚得率隨著乙醇濃度先增大后減小,當濃度為60%時,多酚得率為290 mg/kg,達到最大。這可能與多酚物質(zhì)的溶解性有關,當薏米多酚的極性與乙醇溶液的極性相差不大時,多酚類物質(zhì)更易于釋放[4],多酚得率就高。然而不斷增大乙醇濃度,蛋白質(zhì)等生物大分子會發(fā)生變性沉淀反應,會阻止多酚物質(zhì)擴散到提取溶劑中,導致多酚得率降低[5]。
2.2.2微波火力對多酚得率的影響固定料液比為1∶40、加入60%乙醇、微波作用1.5 min條件下,薏米多酚得率也隨著微波火力的增大而增大,本試驗中達到最高火力得率仍沒有降低。這也說明多酚比較耐受高強的微波。
2.2.3料液比對多酚得率的影響加入60%乙醇、微波火力高火、提取1.5 min的條件下,隨著溶劑量的增加,多酚得率呈現(xiàn)先上升后下降趨勢,在料液比為1∶40時,多酚得率達到最大,為310 mg/kg。繼續(xù)增加溶劑量,多酚得率不升反降,可能因為乙醇沸點較低,加熱時由于溶液體積大,更多乙醇因沸騰使體積減少,從而影響薏米多酚得率[6]。
2.2.4提取時間對多酚得率的影響固定料液比為 1∶40、加入60%乙醇、微波火力高火的條件下,當提取時間為1.5 min時,多酚得率達到最大值,為350 mg/kg;繼續(xù)延長微波提取時間,多酚含量反而逐漸減少。可以推測過度延長微波提取時間會使多酚類活性下降或降解,從而降低得率。
2.3正交試驗結(jié)果
在各因素最佳值附近選取3個水平,進行4因素3水平正交試驗(表1),以研究4個因素的相互作用對薏米多酚得率的影響,從而確定最佳提取工藝。
從正交試驗結(jié)果(表2)可知,4個因素對薏米多酚得率影響強度依次為:料液比、微波火力、提取時間、乙醇濃度;薏米中多酚提取的最佳條件為:濃度60%的乙醇為提取溶劑,微波火力設定為中火,料液比為1∶40,提取時間設定為2.0 min,在此提取條件下薏米多酚得率達到最大,為376.81 mg/kg。
3結(jié)論
本試驗采用微波輔助提取薏米多酚,在單因素基礎上設計正交試驗研究最佳提取條件,提高了得率,縮短了提取時間,工藝簡單可行,對環(huán)境無不良性影響。采用乙醇為提取溶劑,容易獲取且實驗效果優(yōu)良。由于薏米中結(jié)合酚量遠少于自由酚,本試驗沒有進行結(jié)合型多酚的提取,得到的多酚提取量與王立峰等[7]用丙酮測得的自由酚含量相比略低,這可能跟薏米品種、質(zhì)量、生長環(huán)境以及提取溶劑等不同有關。
參考文獻:
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[2]周忠宇, 呂慧卿, 鄭麗萍, 等. 淺析薏米的開發(fā)利用價值[J]. 雜糧作物, 2006, 26(1): 58-59.
[3]王立峰, 陳靜宜, 謝慧慧, 等. 薏米多酚細胞抗氧化及 HepG2細胞毒性和抗增殖作用[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學, 2013, 46(14): 2990-3002.
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[7]王立峰, 鞠興榮. 3種薏米的多酚提取物清除過氧化氫自由基抗氧化能力評價[J]. 食品科學, 2012, 33(19):39-44.