菊苣中苦味素提取工藝的研究

王曉雯++林峰++許偉++高敬銘++林艷麗

摘要： 以新疆菊苣為材料，建立馬栗樹皮素提取工藝優(yōu)化方法，以此作為判定苦味素提取率的指標，以期從根本上解決菊苣提取菊粉工藝中將苦味素作為廢料的問題。通過對濃縮溫度、濃縮比重、醇沉濃度、醇沉時間4個主要因素進行單因素試驗分析，采用L9（34）正交試驗確定菊苣馬栗樹皮素提取工藝最佳參數(shù)為：濃縮溫度80℃，濃縮比重1.10g/mL，醇沉濃度80%，醇沉時間8h，此條件下馬栗樹皮素的提取率為5.47%，具有提取價值。

Abstract： The purpose of this study was to optimize the extraction of Esculetin from Xinjiang cichorium intybus as a criterion to determine the extraction rate of bitter principles， in order to extract bitter process in chicory inulin as waste to fundamentally solve the problem. The single factor experiment was carried out on the 4 main factors of concentration temperature， concentration ratio， alcohol precipitation and alcohol precipitation. Using L9（34） orthogonal test to determine the technology of the optimal extraction for Esculetin from cichorium intybus， results show that optimum concentration temperature is 80℃， optimum alcohol concentration is 80%， optimum concentration ratio is 1.10g/mL， optimum alcohol deposition time is 8h. Under this condition， the extraction rate of Esculetin was 5.47%， which has a great significance of extraction.

關鍵詞： 菊苣；苦味素；馬栗樹皮素；提取

Key words： cichorium intybus；bitter principles；Esculetin；extraction

中圖分類號：S816 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）05-0099-04

0 引言

菊苣（Cichorium intybus），菊科菊苣屬草本植物，又名碩參、歐洲菊苣或法國苣荬菜，起源地為地中海、亞洲中部和北部，目前新疆為我國的主要種植區(qū)[1-3]。菊苣具有多種利用方式，因其具有重要的生理功能和較高的保健價值[4]，可以作為食藥保健品的主要原材料，又可以作為優(yōu)良飼料作物和高等蔬菜利用。

苦味素（bitter principles），是一類具苦味化合物的通稱[5]，可以分為一萜類、倍半萜類、二萜類和三萜類，此類成分具有很多藥用價值，例如富含苦味素的地黃是滋陰藥物，針對降低血糖和利尿的藥理有一定作用[6]；梔子的果實中含有多種苦味成分，具有清熱瀉火作用[7]；龍膽苦味素是環(huán)烯醚萜甙的代表，可作為苦味健胃劑[8]。大量研究結(jié)果表明，菊苣所具有的清肝利膽、清熱解毒、利尿消腫、降血脂血糖等功效，與其含有馬栗樹皮素（Esculetin）、馬栗樹皮甙（Esculin）、野萵苣甙（Cichoriin）、山萵苣素（Lactucin）和山萵苣苦素（Lactucopicrin）等苦味素物質(zhì)有一定相關性[9-10]，其中，馬栗樹皮素屬四環(huán)三萜內(nèi)酯類化合物，含量占菊苣根總物質(zhì)的0.37%左右，具有提取苦味素的價值[11]。

菊苣苦味素的提取純化是提高其附加值的重要途徑，但在近年來，菊苣生產(chǎn)制備菊粉工藝過程中，國內(nèi)外大部分都采取了洗脫苦味素的工藝和技術(shù)，致使菊苣中苦味素作為廢棄物被排放，目前尚無針對菊苣苦味素提取的技術(shù)與工藝研究成果。通過以菊苣為原材料，在單因素試驗的基礎上，設計正交試驗[12]，以濃縮溫度、濃縮比重、醇沉濃度、醇沉時間為因素，研究菊苣馬栗樹皮素的最佳提取工藝，用馬栗皮素含量作為判定苦味素提取率的指標，以期從根本上解決菊苣提取菊粉工藝中將苦味素作為廢料的問題，為工業(yè)化提取菊苣苦味素，實現(xiàn)菊苣的循環(huán)利用，對我國菊苣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到推動作用。

1 材料與方法

1.1 原料

本試驗所用菊苣均來自于新疆正生農(nóng)業(yè)資源開發(fā)研究院（有限公司）老龍河種植基地（如圖1所示）。實驗樣本采用的為同一生長環(huán)境下，同一采收季節(jié)的菊苣原料，為減少環(huán)境與基因型差異導致的系統(tǒng)誤差，實驗采用樣本均符合科學采樣要求，將種植基地劃分為5點并進行隨機取樣，同時所得樣本均通過人為手工挑選，將外觀明顯差異植株剔除，將試驗樣本裝入塑封袋排盡空氣放至0℃保存。

1.2 試劑

無水乙醇、氯仿、鹽酸、乙醚、甲醇及其他試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.3 儀器

高速冷凍離心機，Eppendorf公司；BS224S型分析天平，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；LC-2010A型高效液相色譜儀，日本島津。

1.4 試驗方法

1.4.1 原料處理

將0℃保存的樣本取出恢復至常溫后，進行清洗、切絲、浸提、脫色、離子交換等步驟，采用純化水洗脫離子交換柱，得到含有苦味素的洗脫液，實驗備用。

1.4.2 菊苣苦味素的測定

1.4.2.1 標準溶液配制

精密稱取馬栗樹皮素標準品5mg，用甲醇：水=70：30的混合溶液溶解并定容于10mL容量瓶中，分別移取0.5、1.0、1.5、2、2.5mL的標準液定容于10mL容量瓶中，超聲波脫氣10min后再通過0.45nm水系膜過濾[13]，進樣量為10μL，以馬栗樹皮素質(zhì)量濃度為橫坐標，峰面積為縱坐標，繪制標準曲線。

色譜條件：色 譜 柱：C18色譜柱（250mm×4.5mm，20μL）；流動相：甲醇：水：乙酸：N-N-二甲基甲酰胺=30：70：0.05：0.25；流速：1mL/min； 檢測波長：274nm；柱溫：30℃；進樣量：10μL。

1.4.2.2 樣品中馬栗樹皮素含量的測定

將含有苦味素的洗脫液經(jīng)AB-8大孔吸附樹脂純化干燥后得到菊苣精制苦味素干粉，精確稱取苦味素干粉提取物適量，加水配制成一定濃度的溶液，用0.45μL濾膜過濾，按照色譜條件進行分析鑒定，采用峰面積歸一法，計算苦味素的百分含量得出提取率。

1.4.3 單因素試驗

1.4.3.1 濃縮溫度的選擇

準確稱取菊苣粉5.0g，用超聲波輔助提取20min，超聲功率為100W，分別以75℃、80℃、85℃、90℃、95℃為提取溫度，用70%的乙醇，按濃縮比重1.2g/mL在水浴中回流提取12h，按照標準曲線計算馬栗樹皮素含量。

1.4.3.2 濃縮比重的選擇

準確稱取菊苣粉5.0g，用超聲波輔助提取20min，超聲功率為100W，分別在濃縮比重為1.00g/mL、1.10g/mL、1.20g/mL、1.30g/mL、1.40g/mL的條件下，用70%的乙醇在85℃水浴中回流提取12h，按照標準曲線計算馬栗樹皮素含量。

1.4.3.3 醇沉濃度的選擇

準確稱取菊苣粉5.0g，用超聲波輔助提取20min，超聲功率為100W，分別以50%、60%、70%、80%、90%的乙醇溶液，按濃縮比重為1.20g/mL在85℃水浴中回流提取12h，按照標準曲線計算馬栗樹皮素含量。

1.4.3.4 醇沉時間的選擇

準確稱取菊苣粉5.0g，用超聲波輔助提取20min，超聲功率為100W，用70%的乙醇，按濃縮比重1.20在85℃水浴中回流提取，分別提取4h、8h、12h、16h。

20h。按照標準曲線計算馬栗樹皮素含量。

1.4.4 正交試驗設計

試驗中不考慮因素間的交互作用，每個因素設3個水平，按L9（34）正交表進行試驗，以馬栗樹皮素的提取率作為評價指標，因素水平見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 標準曲線繪制

由圖2、圖3、圖4可知，純品馬栗樹皮素的保留時間為8min，得到回歸方程為：y=585.26x+131074，R2= 0.9992，結(jié)果表明馬栗樹皮素的濃度與峰面積的線性關系良好。

2.2 單因素試驗結(jié)果與分析

由圖5可知，隨著溫度的升高，馬栗樹皮素的提取率表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，濃縮溫度為85℃時，提取率達到最大為4.98%，之后提取率隨著溫度的升高逐漸降低。導致這一現(xiàn)象的原因可能是高溫，使?jié)B透和擴散作用加強，有利于馬栗樹皮素的溶出，然而過高的溫度會破壞細胞結(jié)構(gòu)降低細胞通透性使得提取率下降，綜上所述最佳濃縮溫度為85℃。

由圖6可知，在1.20g/mL之前隨著濃縮比重的加大，馬栗樹皮素提取率呈明顯上升態(tài)勢，在濃縮比重為1.20g/mL時，提取率斜率明顯降低，上升速率減緩，考慮到經(jīng)濟原則，選取1.20g/mL為最佳濃縮比重。

由圖7可知，醇沉變化的整體變化趨勢為倒“V”字形，隨著醇濃度增加，提取率呈現(xiàn)明顯上升趨勢，當醇沉濃度達到70%時，馬栗樹皮素的提取率達到4.03%，隨后當醇沉濃度增加出現(xiàn)明顯的下降趨勢，這可能與醇溶液濃度過大，使得滲透壓增加，反滲透作用抑制了馬栗樹皮素提取有關。因此最佳醇沉濃度為70%。

由圖8可知，隨醇沉時間增長，馬栗樹皮素提取率隨之增加，而在12h后，提取率也隨之下降，分析其原因，可能是醇沉時間過長，可能會導致馬栗樹皮素部分有效成分被破壞，基于以上原因選取12h為最佳醇沉時間。

2.3 正交試驗結(jié)果與分析

在單因素試驗基礎上，選擇濃縮溫度、濃縮比重、醇沉濃度、醇沉時間4個因素試驗，以馬栗樹皮素提取率為考察指標，結(jié)果見表2，方差分析見表3。

結(jié)果表明，菊苣提取液中總黃酮的最佳提取條件是A1B1C3D1，即濃縮溫度80℃，濃縮比重1.10g/mL，醇沉濃度80%，醇沉時間8h。試驗表明該條件下菊苣中馬栗樹皮素的取率為5.47%，由極差分析可知，4種因素對提取率影響的大小分別為：A>B>C>D，即濃縮溫度對其影響最大，醇沉時間影響最小。

3 結(jié)論

以菊苣為原材料，在單因素試驗的基礎上，設計正交試驗，結(jié)果表明：濃縮溫度、濃縮比重、醇沉濃度、醇沉時間對菊苣馬栗樹皮素提取率有顯著影響。最佳工藝條件為濃縮溫度80℃，濃縮比重1.10g/mL，醇沉濃度80%，醇沉時間8h。馬栗樹皮素提取率可作為判定菊苣中苦味素提取效果的重要指標，極大地簡化了苦味素的檢測步驟，本研究可解決菊苣提取菊粉工藝中將苦味素作為廢料的問題，為工業(yè)化提取菊苣苦味素、實現(xiàn)菊苣的循環(huán)利用提供理論參考，對我國菊苣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到推動作用。

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