超微粉碎過程對(duì)金銀花中功能成分的影響

張美霞，任曉霞

（重慶文理學(xué)院林學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，重慶 402160）

超微粉碎過程對(duì)金銀花中功能成分的影響

張美霞，任曉霞

（重慶文理學(xué)院林學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，重慶 402160）

為研究超微粉碎過程對(duì)金銀花中功能成分的影響，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)面法優(yōu)化超微粉碎壓力、超微粉碎時(shí)間、超微粉碎頻率，檢測超微粉碎后金銀花粉中的總黃酮和總酚質(zhì)量濃度，分析并建立數(shù)學(xué)模型。結(jié)果表明：超微粉碎壓力、超微粉碎時(shí)間、超微粉碎頻率對(duì)金銀花功能成分均有顯著影響（P＜0.05）。金銀花超微粉碎的最佳工藝條件為：超微粉碎壓力0.6 MPa、超微粉碎時(shí)間14.4 min、超微粉碎頻率31.3 Hz。此工藝條件下總黃酮得率為1.15%，總酚得率為0.74%。

超微粉碎；金銀花；總黃酮；總酚

張美霞， 任曉霞. 超微粉碎過程對(duì)金銀花中功能成分的影響［J］. 食品科學(xué)， 2016， 37（8）: 51-56. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201608009. http://www.spkx.net.cn

ZHANG Meixia， REN Xiaoxia. Effect of superfine grinding on functional components of Flos Lonicerae［J］. Food Science，2016， 37（8）: 51-56. （in Chinese with English abstract） DOI:10.7506/spkx1002-6630-201608009. http://www.spkx.net.cn

金銀花（Lonicera japonica），又名忍冬，三月開花，微香，蒂帶紅色，花初開則色白，經(jīng)一、二日則色黃，故名金銀花。金銀花自古被譽(yù)為清熱解毒的良藥，它性甘寒氣芳香，甘寒清熱而不傷胃，芳香透達(dá)又可祛邪，既能宣散風(fēng)熱，還善清解血毒，用于各種熱性病，如身熱、發(fā)疹、發(fā)斑、熱毒瘡癰、咽喉腫痛等癥，均效果顯著［1］。

超微粉碎是20世紀(jì)70年代以后為適應(yīng)現(xiàn)代高新技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一種物料加工高新技術(shù)，是指利用機(jī)械或流體動(dòng)力的方法克服固體內(nèi)部凝聚力使之破碎，從而將3 mm以上的物料顆粒粉碎至10～25 μm以下的微細(xì)顆粒，從而使產(chǎn)品具有界面活性，呈現(xiàn)出特殊功能的過程［2］。與傳統(tǒng)的粉碎、破碎、碾碎等加工技術(shù)相比，超微粉碎產(chǎn)品的粒度更加微小。超微細(xì)粉末是超微粉碎的最終產(chǎn)品，具有一般顆粒所沒有的特殊理化性質(zhì)，如良好的溶解性、分散性、吸附性、化學(xué)反應(yīng)活性等。因此超微細(xì)粉末已廣泛應(yīng)用于食品、化工、醫(yī)藥、化妝品農(nóng)藥、染料、涂料、電子及航空航天等許多領(lǐng)域［3-7］。

本實(shí)驗(yàn)研究金銀花超微粉碎過程的影響因素，并對(duì)其粉碎條件進(jìn)行優(yōu)化，可以降低超微粉碎過程對(duì)金銀花中功效成分的破壞，又可使超微粉碎后的金銀花粉末具有超微細(xì)粉末的優(yōu)點(diǎn)，微細(xì)化的金銀花粉表面積增加，與其他原料復(fù)合時(shí)分布更均勻，結(jié)合更良好，可有效改善成品的質(zhì)地和口感；同時(shí)金銀花經(jīng)超微細(xì)后大大提高了人體的消化吸收程度，擴(kuò)展了其在食品工業(yè)中的應(yīng)用范圍，給食品加工業(yè)帶來了新資源和加工新方法。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

金銀花采自重慶秀山。

沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品、蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品 南京澤朗生物科技有限公司；其他試劑均為分析純。

1.2儀器與設(shè)備

CP-100型氣流粉碎分級(jí)機(jī) 四川綿陽市華神空氣動(dòng)力技術(shù)應(yīng)用廠；SY-1000E多用途恒溫超聲提取儀 北京弘祥隆生物技術(shù)開發(fā)有限公司；UV2600紫外分光光度計(jì)上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司。

1.3方法

1.3.1工藝流程

金銀花→篩選、去雜→粗粉碎→氣流超微粉碎→提取→測定

1.3.2單因素試驗(yàn)

超微粉碎金銀花，設(shè)定超微粉碎壓力分別為0.1、0.3、0.5、0.7、0.9 MPa，超微粉碎時(shí)間分別為5、10、15、20、25 min，超微粉碎頻率分別為10、20、30、40、50 Hz，分別考察其對(duì)金銀花中功能成分的影響，確定最佳的超微粉碎條件。

1.3.3響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

綜合單因素試驗(yàn)結(jié)果，采用Design-Expert軟件進(jìn)行Box-Behnken設(shè)計(jì)［8-12］，分別選取超微粉碎的壓力、時(shí)間、頻率為自變量，金銀花中總黃酮和總酚得率為響應(yīng)值，進(jìn)行三因素三水平試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素與水平見表1。

表1　Box-Behnken因素與水平Table 1 Factors and levels used in Box-Behnken design

1.3.4.1總黃酮含量的測定

標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備：精密稱取蘆丁對(duì)照品10 mg，置于50 mL容量瓶中，加70%乙醇溶液適量，利用超聲提取法溶解，放冷，加70%乙醇溶液至刻度，搖勻，即得0.2 mg/mL蘆丁溶液。精密量取對(duì)照品溶液0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 mL分別置于25 mL容量瓶中，各加水至6 mL，分別加5%亞硝酸鈉溶液1 mL，搖勻，靜置6 min，加入10%硝酸鋁溶液1mL，搖勻，靜置6 min，加4%氫氧化鈉溶液10 mL，再加水至刻度，搖勻，放置15 min，以相應(yīng)的溶劑為空白，按照分光光度法，在510 nm波長處測定吸光度，每個(gè)量品平行測定3 次。以質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線［13］，其方程式為Y=10.304X+0.004（R2=0.999 2）。

量品測定：稱取1.00 g金銀花粉于錐形瓶中，加入30 mL 70%乙醇溶液，稱定質(zhì)量，用超聲波提取30 min，用70%乙醇溶液補(bǔ)足損失的質(zhì)量，進(jìn)行抽濾，將濾液定容至50 mL，取10 mL稀釋至50 mL，取1mL量品稀釋液，置于25 mL容量瓶中，定容，在510 nm波長處測定吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算金銀花中總黃酮得率［14-15］，計(jì)算如式（1）所示：

1.3.4.2總酚含量的測定

標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備：稱取沒食子酸0.025 0 g，用蒸餾水溶解至1 000 mL，得質(zhì)量濃度為0.025 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)液，準(zhǔn)確吸取0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0 mL置于25 mL的棕色容量瓶中，分別加入福林-酚試劑1.0 mL，混勻，在0.5～8 min內(nèi)加入4 mL 15%的碳酸鈉溶液，充分混合后定容至25 mL，30℃避光放置1 h，以相應(yīng)的溶劑為空白，在760 nm波長條件下測定吸光度，每個(gè)量品平行測定3 次，以質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，其方程式為Y=92.227X+0.007 1（R2=0.996 6）。

量品測定：稱取1.00 g金銀花，加入31 mL 72%乙醇溶液，稱定質(zhì)量，在82 ℃水浴鍋中水浴加熱2 h，用72%的乙醇溶液補(bǔ)足減輕的質(zhì)量，進(jìn)行抽濾，將濾液定容至50 mL，取25 mL稀釋至1 000 mL，取1mL量品稀釋液，置于25 mL棕色容量瓶中，定容，在760 nm波長條件下測定吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算金銀花中總酚得率［16-17］，計(jì)算如式（2）所示：

1.4數(shù)據(jù)處理

泥巴喜歡畫畫和幻想，這兩者相輔相成，消耗大量時(shí)間。她可以邊畫邊想，也可以邊想邊畫，可以根據(jù)自己的畫再幻想，也可以根據(jù)自己的幻想畫畫，這么著，一天就過去了。泥巴學(xué)了很長時(shí)間的美術(shù)，以前在小學(xué)的時(shí)候和其他隊(duì)員一起畫畫，一天他們?nèi)ギ嬕黄ヱR，但純情的姑娘在這個(gè)時(shí)候就顯露出自己的與眾不同來，所有男男女女交的作業(yè)中，唯獨(dú)泥巴畫的馬是不帶雞巴的。泥巴說，多難為情啊。

數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0軟件、Excel 2003進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和處理，采用Design-Expert軟件進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化。

2　結(jié)果與分析

2.1超微粉碎壓力對(duì)金銀花中功能成分的影響

在超微粉碎時(shí)間10 min、超微粉碎頻率30 Hz條件下，將金銀花在不同超微粉碎壓力條件下進(jìn)行超微粉碎，并進(jìn)行提取，計(jì)算金銀花總酚和總黃酮得率，結(jié)果如圖1所示。

圖1　超微粉碎壓力對(duì)金銀花中總黃酮和總酚得率的影響Fig.1 Effect of superfine grinding pressure on the yields of total flavonoids and total phenols extracted from ground Flos Lonicerae

由圖1可見，當(dāng)壓力小于0.5 MPa時(shí)，隨著超微粉碎的壓力的增大，總黃酮和總酚得率都增加，在0.5 MPa左右時(shí)，總黃酮得率達(dá)到最大，當(dāng)壓力大于0.5 MPa后，得率緩慢下降；在0.6～0.7 MPa時(shí)總酚得率達(dá)到最大，綜合考慮超微粉碎壓力對(duì)總酮和總酚得率的影響以及工藝參數(shù)可能的取值范圍，選擇超微粉碎壓力為0.3～0.7 MPa。

2.2超微粉碎時(shí)間對(duì)金銀花中功能成分的影響

固定超微粉碎壓力0.3 MPa、超微粉碎頻率30 Hz，在超微粉碎時(shí)間分別為5、10、15、20、25 min的條件下進(jìn)行超微粉碎，并進(jìn)行提取，計(jì)算金銀花中總酚和總黃酮得率，結(jié)果見圖2。

圖2　超微粉碎時(shí)間對(duì)金銀花中總黃酮和總酚得率的影響Fig.2 Effect of superfine grinding time on the yields of total flavonoids and total phenols extracted from Flos Lonicerae

如圖2所示，當(dāng)超微粉碎時(shí)間小于10 min時(shí)，隨著時(shí)間的延長，總黃酮和總酚得率明顯增加，在10～15 min時(shí)變化趨勢(shì)較為平緩，得率達(dá)到最大；在15～25 min時(shí)，得率隨時(shí)間的延長緩慢降低，綜合考慮超微粉碎時(shí)間對(duì)總黃酮和總酚得率的影響以及工藝參數(shù)可能的取值范圍，選取超微粉碎時(shí)間為10～20 min。

2.3超微粉碎頻率對(duì)金銀花中功能成分的影響

固定超微粉碎壓力0.5 MPa、超微粉碎時(shí)間10 min，在超微粉碎頻率分別10、20、30、40、50 Hz條件下進(jìn)行超微粉碎，并進(jìn)行提取，計(jì)算金銀花總酚和總黃酮得率，結(jié)果見圖3。

圖3　超微粉碎頻率對(duì)金銀花中總黃酮和總酚得率的影響Fig.3 Effect of superfine grinding frequency on the yields of total flavonoids and total phenols extracted from Flos Lonicerae

如圖3所示，在頻率為10～20 Hz時(shí)，隨著頻率的增加，總黃酮和總酚得率都明顯增加，在20～40 Hz時(shí)趨于平緩，在30 Hz左右到達(dá)最大，在40～50 Hz時(shí)，得率下降比較明顯，綜合考慮超微粉碎頻率對(duì)總黃酮和總酚得率的影響以及工藝參數(shù)可能的取值范圍，選取超微粉碎頻率為20～40 Hz。

2.4響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

2.4.1響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果及方差分析

表2　響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Table 2 The experimental design and results for response surface analysis

如表2所示，用Design-Expert 7.0軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析［18-21］，以超微粉碎壓力（A）、超微粉碎時(shí)間（B）、超微粉碎頻率（C）為自變量，以金銀花中總黃酮得率（Y1）和總酚得率（Y2）為響應(yīng)值，得到二次多項(xiàng)回歸模型為：

表3　總黃酮得率回歸模型的方差分析表Table 3 Analysis of variance （ANOVA） of regression model for the yield of total flavonoids

由表3可知，該回歸方程模型相關(guān)性極顯著（P=0.000 4），復(fù)相關(guān)系數(shù)R2=0.959 5，回歸方程的量合度較好。一次項(xiàng)A的偏回歸系數(shù)極顯著（P＜0.01），C的偏回歸系數(shù)顯著（P＜0.05）；交互項(xiàng)BC極顯著（P＜0.01）；二次項(xiàng)A2、B2極顯著（P＜0.01）。可以看出影響金銀花中總黃酮得率的各因素按影響大小排序依次是A＞C＞B，其中超微粉碎壓力的影響達(dá)到極顯著的水平。

表4　總酚得率回歸模型的方差分析表Table 4 Analysis of variance （ANOVA） of regression model for the yield of total phenol

由表4可知，該回歸方程模型極顯著（P=0.004 0），復(fù)相關(guān)系數(shù)R2=0.921 9，回歸方程的量合度較好。一次項(xiàng)A的偏回歸系數(shù)極顯著（P＜0.01）；交互項(xiàng)BC顯著（P＜0.05）；二次項(xiàng)A2極顯著（P＜0.01），B2、C2顯著（P＜0.05）?？梢钥闯鲇绊懡疸y花中總酚得率的各因素按影響大小排序依次是A＞B＞C，其中超微粉碎壓力的影響達(dá)到極顯著的水平［13］。

2.4.2各因素交互作用的響應(yīng)面

圖4　各因素交互作用對(duì)總黃酮得率影響的響應(yīng)面和等高線圖Fig.4 Response surface and contour plots showing the interactive effects of various factors on the yield of total flavonoids from Flos Lonicerae

當(dāng)超微粉碎壓力為0.5 MPa時(shí)，從圖4a可知，保持超微粉碎時(shí)間不變，隨著超微粉碎頻率的增加，金銀花中總黃酮得率緩慢增加，增加趨勢(shì)不明顯；超微粉碎頻率保持不變，隨著超微粉碎時(shí)間延長，金銀花中總黃酮得率先增加后迅速下降，這可能是由于超微粉碎過程可促進(jìn)有效成分的溶出，但是隨著超微粉碎過程的延長，粒度減小，粒子表面會(huì)更加容易吸附空氣和帶有電荷，從而使其穩(wěn)定性變差［22-23］；從等高線可以看出，超微粉碎時(shí)間和超微粉碎頻率的交互作用對(duì)金銀花中總黃酮得率具有顯著影響。當(dāng)超微粉碎頻率為30 Hz時(shí)，從圖4b可知，保持超微粉碎時(shí)間不變，隨著微粉碎壓力的增加，金銀花中總黃酮得率也隨著增加，可能是由于金銀花經(jīng)過超微粉碎后細(xì)胞壁破裂，顆粒變小，細(xì)胞內(nèi)化學(xué)成分可充分暴露出來，從而提高了功能成分的溶出速率及溶出量［24-25］；超微粉碎壓力保持不變，隨著超微粉碎時(shí)間的延長，金銀花中總黃酮得率先迅速增加，之后略有下降的趨勢(shì)。從等高線可以看出，超微粉碎時(shí)間和超微粉碎壓力的交互作用對(duì)金銀花中總黃酮得率具有顯著影響。當(dāng)超微粉碎時(shí)間為15 min時(shí)，從圖4c可知，超微粉碎頻率保持不變，隨著超微粉碎壓力的增加，金銀花中總黃酮得率也隨著增加；超微粉碎壓力保持不變，隨著超微粉碎頻率增加，金銀花中總黃酮得率隨著下降。從等高線可以看出，超微粉碎頻率和超微粉碎壓力的交互作用對(duì)金銀花總黃酮得率影響不顯著。

圖5　各因素交互作用對(duì)總酚得率影響的響應(yīng)面和等高線圖Fig.5 Response surface and contour plot showing the interactive effects of various factors on the yield of total phenols from Flos Lonicerae

當(dāng)超微粉碎壓力為0.5 MPa時(shí)，從圖5a可知，保持超微粉碎時(shí)間不變，隨著超微粉碎頻率的增加，金銀花中總酚得率隨著緩慢減少；超微粉碎頻率保持不變，隨著超微粉碎時(shí)間的延長，金銀花中總酚得率呈緩慢增加趨勢(shì)。從等高線可以看出，超微粉碎時(shí)間和超微粉碎頻率的交互作用對(duì)金銀花總酚得率具有顯著影響。當(dāng)超微粉碎時(shí)間為15 min時(shí)，從圖5b可知，保持超微粉碎壓力不變，隨著超微粉碎頻率的增加，金銀花中總酚得率先緩慢增加，之后略有下降的趨勢(shì)；超微粉碎頻率保持不變，隨著超微粉碎壓力的增加，金銀花中總酚得率增加趨勢(shì)比下降趨勢(shì)明顯。從等高線可以看出，超微粉碎壓力和超微粉碎頻率的交互作用對(duì)金銀花總酚得率影響不顯著。當(dāng)超微粉碎頻率為30 Hz時(shí)，從圖5c可知，超微粉碎時(shí)間保持不變，隨著超微粉碎壓力的增加，金銀花中總酚得率先迅速增加，之后略有下降的趨勢(shì)；保持超微粉碎壓力不變，隨著超微粉碎時(shí)間的延長，金銀花中總酚得率先增加后下降。從等高線可以看出，超微粉碎時(shí)間和超微粉碎壓力的交互作用對(duì)金銀花總酚得率影響不顯著。

比較響應(yīng)面曲面圖可知：超微粉碎頻率和時(shí)間以及超微粉碎時(shí)間和壓力的交互作用對(duì)金銀花總黃酮得率的影響較超微粉碎壓力和頻率的交互作用影響大，超微粉碎頻率和時(shí)間對(duì)金銀花總酚得率的影響較超微粉碎時(shí)間和壓力以及超微粉碎壓力和頻率的交互作用影響大［14］。為確定最佳提取條件，在模型提取率范圍內(nèi)選擇出發(fā)點(diǎn)，按照模型使用快速上升法進(jìn)行優(yōu)化，可得到最佳方案為：超微粉碎壓力0.6 MPa、超微粉碎時(shí)間14.4 min、超微粉碎頻率31.3 Hz，此工藝條件下總黃酮得率為1.15%?？偡拥寐蕿?.74%。

3　結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)以單因素試驗(yàn)為基礎(chǔ)，利用響應(yīng)面優(yōu)化分別研究了超微粉碎壓力、超微粉碎時(shí)間、超微粉碎頻率對(duì)金銀花中總酚和總黃酮得率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，超微粉碎壓力是影響金銀花功能成分的主要因素。依據(jù)回歸分析最終確定超微粉碎金銀花的最佳提取工藝條件，即超微粉碎壓力0.6 MPa、超微粉碎時(shí)間14.4 min、超微粉碎頻率31.3 Hz，此工藝條件下總黃酮得率為1.15%，總酚得率為0.74%。

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Effect of Superfine Grinding on Functional Components of Flos Lonicerae

ZHANG Meixia， REN Xiaoxia
（College of Forestry and Life Science， Chongqing University of Arts and Sciences， Chongqing 402160， China）

The response surface methodology was used to optimize the superfine grinding of honeysuckle （Flos Lonicerae）. The yields of total flavonoids and total phenols extracted from ground honeysuckle were investigated as a function of superfine grinding pressure， frequency and time. As a result， a mathematical model was established. The results showed that all three operating parameters had significant effects on functional components of honeysuckle （P ＜ 0.05）. The optimum process conditions were determined as 0.6 MPa， 14.4 min and 31.3 Hz for superfine grinding pressure， time and frequency，respectively. Under these conditions， the yields of total flavonoids and total phenols were 1.15% and 0.74%， respectively.

superfine grinding； honeysuckle； total flavonids； total phenols

10.7506/spkx1002-6630-201608009

TS255.1

A

1002-6630（2016）08-0051-06

2015-08-12

重慶市科委自然科學(xué)基金項(xiàng)目（cstc2014jcyjA80035）；重慶文理學(xué)院人才引進(jìn)項(xiàng)目（R2012LS01）

張美霞（1978-），女，副教授，博士，研究方向?yàn)槭称坊瘜W(xué)與營養(yǎng)學(xué)、食品加工。E-mail：fenghuodianzmx@163.com

引文格式：