微波輔助提取沙田柚囊衣中柚皮苷及其對(duì)抗氧化性的影響

李楠楠，馬亞琴，李申，張震

(西南大學(xué) 柑桔研究所，重慶，400712)

微波輔助提取沙田柚囊衣中柚皮苷及其對(duì)抗氧化性的影響

李楠楠，馬亞琴*，李申，張震

(西南大學(xué) 柑桔研究所，重慶，400712)

采用微波提取技術(shù)對(duì)沙田柚囊衣中柚皮苷的提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，并對(duì)提取液的抗氧化活性進(jìn)行分析。以單因素試驗(yàn)為基礎(chǔ)，選取溶劑體積分?jǐn)?shù)、微波功率和料液比3個(gè)因素，根據(jù)Box-Behnken Design中心組合設(shè)計(jì)原理進(jìn)行響應(yīng)面分析，建立柚皮苷得率的二次多項(xiàng)數(shù)學(xué)模型。得到提取柚皮苷的最佳工藝條件：提取溶劑為體積分?jǐn)?shù)52%乙醇，微波功率587 W，料液比1∶20 (g∶mL)，柚皮苷的提取量為15.581 0 mg/g。此外，根據(jù)DPPH法、FRAP法及ABTS法3種方法測(cè)定的提取液的抗氧化性表明，有效的微波處理能顯著影響提取物的抗氧化性。

沙田柚囊衣；柚皮苷；微波提?。豢寡趸?/p>

柚子是蕓香科植物柚的成熟果實(shí)，常見(jiàn)的有沙田柚、葡萄柚、蜜柚等多個(gè)品種[1]。目前，柚皮除少量加工成蜜餞類(lèi)產(chǎn)品及藥用外，絕大多數(shù)沒(méi)有得到合理利用，一般直接作為垃圾處理，這不僅造成資源的浪費(fèi)，還造成嚴(yán)重的環(huán)境污染[2]。國(guó)內(nèi)外研究表明，柚皮中不僅含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分如氨基酸、抗壞血酸、β-胡蘿卜素等[3-4]，還含有多種生物活性成分，其中黃酮類(lèi)、類(lèi)檸檬苦素等含量甚至高于果實(shí)中的含量，因此具有極高的開(kāi)發(fā)價(jià)值[5]。

研究顯示，柚皮中的主要活性成分為黃酮類(lèi)物質(zhì)[6]，如柚皮苷、新橙皮素等，其中柚皮苷含量最高[7-8]。柚皮苷具有抗菌[9]、抗腫瘤[10-11]、改善局部微循環(huán)和營(yíng)養(yǎng)供給等功效，還可用于防治心腦血管疾病[12-13]。但由于柚皮苷在人體內(nèi)不能合成，因此天然柚皮苷的研究與開(kāi)發(fā)受到研究人員的高度關(guān)注[14-15]。

目前，天然活性物質(zhì)的高效綠色提取已成為提取技術(shù)的研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)，最大限度地降低提取時(shí)間和節(jié)約能耗的同時(shí)，還應(yīng)有效提高提取率。文獻(xiàn)資料顯示，柚皮苷的主要提取方法包括：溶劑提取法[15-17]、熱水提取法、堿提酸沉法[18]、微波輔助提取法[19]、超聲波輔助提取法[20]、超濾法等。微波提取技術(shù)具有快速、高效、綠色的工藝條件等優(yōu)勢(shì)[21-22]，已被廣泛應(yīng)用于提取各種生物活性物質(zhì)[23-26]。微波高效提取活性物質(zhì)的機(jī)理在于微波能對(duì)植物組織細(xì)胞產(chǎn)生生物效應(yīng)，其高能量使細(xì)胞內(nèi)溫度升高，根據(jù)摩爾方程，溫度升高，細(xì)胞內(nèi)壓力增大，當(dāng)壓力大于細(xì)胞膜的承受力時(shí)，細(xì)胞立即破裂，釋放出內(nèi)含物[27]。因此，加快了細(xì)胞內(nèi)含物流出，大大降低提取時(shí)間，增強(qiáng)活性物質(zhì)的抗氧化能力[28-29]。

因此，本文以重慶地區(qū)廣泛種植的成熟沙田柚(Shatian pomelo)為原料，微波輔助提取柚皮囊衣中的柚皮苷，并采用響應(yīng)面設(shè)計(jì)優(yōu)化柚皮囊衣中油皮苷的工藝條件，通過(guò)分析柚皮苷提取液抗氧化性的變化，綜合得到油皮苷的最佳提取工藝條件，以期為柚類(lèi)副產(chǎn)物綜合利用的開(kāi)發(fā)尋找有效途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

沙田柚，采摘于西南大學(xué)柑桔研究所資源室；甲醇，乙醇，冰乙酸，均為分析純，均購(gòu)于成都市科龍化工試劑廠；柚皮苷標(biāo)準(zhǔn)品，純度均為≥95.5%，購(gòu)于Sigma公司。

1.2 試驗(yàn)儀器與設(shè)備

HWC-3LA型微波提取設(shè)備，天水華圓制藥設(shè)備科技有限責(zé)任公司；高效液相色譜儀 Ultimate3000，戴安中國(guó)有限公司；電子分析天平FAZ004B，上海精密儀器有限公司；氮吹儀TTL-DCI，北京同泰聯(lián)科技發(fā)展有限公司；TU-1901 紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 樣品制備

新鮮沙田柚去除柚子果皮表面的油胞層，取白囊衣，切成1 cm2大小的碎片，60 ℃恒溫箱烘干，粉碎機(jī)制得粉末(粒徑60目)備用。

1.3.2 柚皮苷含量的測(cè)定

采用高效液相色譜測(cè)定柚皮苷的含量。檢測(cè)條件[30]：Thermo Fisher色譜柱(5 μm，100 A，4.6 mm×250 mm)，柱溫30 ℃，V(1%冰乙酸)∶V(甲醇)=68∶32，流速1.0 mL/min，進(jìn)樣量20.0 μL，紫外檢測(cè)線283 nm下測(cè)定柚皮苷的峰面積，外標(biāo)法定量測(cè)定。

標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：標(biāo)品用純甲醇定容進(jìn)樣，將以上母液分別稀釋成不同的濃度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為：y=23.73x+9.017 2(式中y為柚皮苷標(biāo)品的峰面積，x為柚皮苷標(biāo)品的含量，R2=0.997 7)。

1.3.3 總酚含量的測(cè)定

以沒(méi)食子酸(GA)為對(duì)照品，參考HE等[31]采用的Folin-酚法對(duì)總酚含量進(jìn)行測(cè)定，以GA當(dāng)量表示樣品的總酚含量。GA標(biāo)準(zhǔn)曲線：y=0.103 9x+0.002 9(式中y為波長(zhǎng)760 nm 處的吸光度，x為每克干樣所含微克當(dāng)量沒(méi)食子酸，R2=0.999 5)。

1.3.4 不同微波參數(shù)對(duì)柚皮苷及總酚提取量的影響

1.3.4.1 單因素試驗(yàn)

稱(chēng)取1g囊衣粉末作為樣品，分別研究乙醇體積分?jǐn)?shù)(0、20%、40%、60%、80、100%)、微波功率(200、300、400、500、600、700 W)、微波時(shí)間(1、2、4、6、8 min)和料液比(1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50(g∶mL)，確定各因素的最佳條件。每組對(duì)照處理，將1 g樣品浸泡在蒸餾水中30 min，料液比為1∶30(g∶mL)。

1.3.4.2 響應(yīng)面試驗(yàn)

基于單因素試驗(yàn)結(jié)果，選擇乙醇體積分?jǐn)?shù)、微波功率、料液比為影響因素，并以A、B、C分別表示3個(gè)因素，以-1、0、1分別表示各因素的3個(gè)水平。采用Design Expert3因素3水平的Box-Behnken Design(BBD)試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，研究響應(yīng)值以及最佳變量的優(yōu)化組合。試驗(yàn)因素水平見(jiàn)表1。

表1 微波輔助提取沙田柚囊衣中柚皮苷的工藝優(yōu)化響應(yīng)面分析因素水平表

1.3.5 不同微波參數(shù)對(duì)提取液抗氧化性的影響

1.3.5.1 FRAP法[32]

標(biāo)準(zhǔn)曲線：準(zhǔn)確稱(chēng)取0.05 g Trolox，用甲醇容易定容于25 mL的容量瓶。稀釋標(biāo)準(zhǔn)品濃度至0.1 mg/mL，用移液槍分別準(zhǔn)確移取0、50、80、100、150、200 μL Trolox標(biāo)準(zhǔn)溶液于試管中，并加入4.9 mL FRAP試劑在暗室反應(yīng)10 min，在593 nm處測(cè)定其最大吸收光值。

標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為：y=0.023 5x+0.004(式中y為波長(zhǎng) 593 nm 處的吸光度，x為每克干樣所含毫克當(dāng)量Trolox，R2=0.998 6)。

樣品測(cè)定：0.1 mL的提取液與4.9 mL的FRAP工作液在暗室中充分反應(yīng)10 min后，采用紫外分光光度計(jì)在593 nm處測(cè)定其最大吸收值，結(jié)果以每克干樣所含毫克當(dāng)量Trolox來(lái)表示。

1.3.5.2 DPPH法[33]

標(biāo)準(zhǔn)曲線：配制不同濃度的Trolox溶液，加4 mL DPPH溶液，于517 nm下測(cè)吸光值，以吸光值的減少值與Trolox含量作標(biāo)準(zhǔn)曲線。標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為：y=2.934x-0.367(式中y為DPPH自由基清除率，x為每克干樣所含微克當(dāng)量Trolox，R2= 0.999 1)。

樣品測(cè)定：100 μL的提取液加入4 mL DPPH溶液，在暗室中靜置10 min，接著在517 nm測(cè)定其吸收值，結(jié)果以每克干樣所含毫克當(dāng)量Trolox來(lái)表示。

1.3.5.3 ABTS法[34]

標(biāo)準(zhǔn)曲線：先配制140 mmol/L過(guò)硫酸鉀儲(chǔ)備液和7 mmol/L的ABTS儲(chǔ)備液，然后取過(guò)硫酸鉀溶液440 μL與ABTS溶液25 mL混合避光反應(yīng)12～16 h，然后用乙醇稀釋ABTS溶液至吸光值為(0.7±0.002)，準(zhǔn)確稱(chēng)取0.05 g Trolox，用甲醇容易定容于25mL的容量瓶。配制不同濃度梯度的Trolox溶液于試管中，加3.9 mL ABTS+溶液，于734 nm下測(cè)吸光值。標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為：y=0.038 5x+0.002 3(式中y為ABTS+·清除率，x為每克干樣所含毫克當(dāng)量Trolox，R2=0.999 1)。

樣品測(cè)定：取3.95 mL ABTS+溶液與50 μL提取液，混合均勻后反應(yīng)10 min，于734 nm下測(cè)吸光值，結(jié)果以每克干樣所含毫克當(dāng)量Trolox來(lái)表示。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

所有測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都以3個(gè)重復(fù)的“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。數(shù)據(jù)處理采用Design-Expert 8.0，方差分析(ANOVA)通過(guò)SPSS 20.0.0完成，采用Duncan多元回歸方法分析了在0.05的水平上均值的顯著性差。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)提取液中柚皮苷及總酚的影響

由圖1可知，在微波功率600 W、微波時(shí)間6 min，料液比1∶30(g∶mL)條件下，隨乙醇體積分?jǐn)?shù)的增大，柚皮苷提取量增加，隨后增幅變緩，當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)為60%時(shí)，柚皮苷提取量達(dá)到14.28 mg/g，之后隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增大，柚皮苷提取量反而降低。提取液中總酚的提取量與柚皮苷提取量具有相同的趨勢(shì)，隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的上升而增大，總酚溶解越徹底，當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)為60%時(shí)，總酚提取量達(dá)到392 μg/g，當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)大于80%時(shí)，總酚提取量呈顯著下降趨勢(shì)。與本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果一樣，蔣志國(guó)等[35]在利用超聲-微波協(xié)同提取菠蘿蜜果皮中多酚類(lèi)物質(zhì)，乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)其得率的影響同樣呈先增大后減小的趨勢(shì)；XIAO等[36]利用微波輔助提取黃芪中黃酮，研究表明黃酮得率隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)顯著增加，當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)超過(guò)90%時(shí)迅速下降。柚皮苷溶于乙醇，乙醇體積分?jǐn)?shù)越大，溶解越徹底，當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)達(dá)到80%，不再增加柚皮苷溶解度，乙醇體積分?jǐn)?shù)增大則產(chǎn)生較大的滲透壓，影響柚皮苷的提取速度，同時(shí)高濃度的乙醇與液相中的柚皮苷發(fā)生反應(yīng)，影響柚皮苷提取量，不利于柚皮苷的提取[36-38]。綜合分析選取提取溶劑為體積分?jǐn)?shù)60%的乙醇。

圖1 乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)沙田柚囊衣中柚皮苷及總酚提取量的影響Fig.1 Effect of ethanol concentration on the yield of naringin and total phenolics from Shatian pomelo white white layer.

2.1.2 微波功率對(duì)提取液中柚皮苷及總酚的影響

由圖2可知，因微波的破壁效應(yīng)和熱效應(yīng)，當(dāng)微波功率增大時(shí)，柚皮苷提取量顯著增加(P<0.05)。在乙醇體積分?jǐn)?shù)60%、微波時(shí)間6 min，料液比1∶30 (g∶mL)條件下，當(dāng)微波功率達(dá)到600 W時(shí)，柚皮苷提取量達(dá)到17.79 mg/g，當(dāng)微波功率的增大到700 W時(shí)，柚皮苷提取量迅速降低。提取液中總酚提取量隨著微波功率增大而增加，在超過(guò)600 W之后，微波功率過(guò)大造成內(nèi)部溫度過(guò)高，導(dǎo)致酚類(lèi)物質(zhì)分解，總酚提取量下降。與CK相比較，在微波功率為600 W時(shí)的總酚提取量增加了14.73%。項(xiàng)昭保等[39]分別利用超聲波、微波在提取橄欖多酚的研究中，其功率的影響與本結(jié)果相似。由于微波功率的增加，物料吸收微波能導(dǎo)致內(nèi)部升溫加劇，提取溶劑溫度升高引發(fā)內(nèi)部壓力增大而導(dǎo)致細(xì)胞快速破裂[40]，同時(shí)，微波所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)加快了被提取組分由物料內(nèi)部趨向提取溶劑界面的擴(kuò)散速度，增強(qiáng)了柚皮苷溶解到提取溶劑的速率。隨微波功率的繼續(xù)增加，或會(huì)導(dǎo)致柚皮苷的分解。因此，在本研究中，選擇提取柚皮苷的最佳微波功率為600 W。

圖2 微波功率對(duì)沙田柚囊衣中柚皮苷及總酚提取量的影響Fig.2 Effect of microvave power on the yield of naringin and total phenolics from Shatian pomelo white white layer.

2.1.3 微波時(shí)間對(duì)提取液中柚皮苷及總酚的影響

由圖3可知，在乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，微波功率600 W，料液比1∶30(g∶mL)條件下，柚皮苷提取量隨著微波時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，當(dāng)處理時(shí)間2 min時(shí)，柚皮苷提取量達(dá)到13.03 mg/g，繼續(xù)延長(zhǎng)時(shí)間柚皮苷提取量反而下降。在微波電磁場(chǎng)，物質(zhì)吸收微波能，細(xì)胞內(nèi)部溫度迅速上升，高溫使其內(nèi)部壓力超出細(xì)胞空間膨脹力，導(dǎo)致細(xì)胞破裂，細(xì)胞內(nèi)有效成分快速溶解到介質(zhì)中，從而提高了提取量。當(dāng)提取量達(dá)到最大值之后，隨微波處理時(shí)間的延長(zhǎng)，熱能急劇增加，高溫導(dǎo)致柚皮苷分子降解，最終造成柚皮苷含量下降[41]。綜合經(jīng)濟(jì)效益和柚皮苷產(chǎn)量等因素，微波時(shí)間為2 min對(duì)柚皮苷的提取效果最好。

圖3 微波時(shí)間對(duì)沙田柚囊衣中柚皮苷及總酚提取量的影響Fig.3 Effect of microvave treatment time on the yield of naringin and total phenolics from Shatian pomelo white layer.

由圖3可知，隨著微波時(shí)間的延長(zhǎng)，總酚提取量增加，在微波時(shí)間延長(zhǎng)到4 min時(shí)，與CK相比較總酚含量增加了22%，總酚提取量達(dá)到420 μg/g，當(dāng)微波時(shí)間超過(guò)6 min，總酚含量反而有所下降，可能是處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，溫度上升過(guò)高，對(duì)總酚成分有所破壞。

2.1.4 料液比對(duì)提取液中柚皮苷及總酚的影響

圖4 料液比對(duì)沙田柚囊衣中柚皮苷及總酚提取量的影響Fig.4 Effect of solid-to-solvent ratio on the yield of naringin and total phenolics from Shatian pomelo white layer.

由圖4可知，在乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，微波功率600 W，微波時(shí)間2 min條件下，隨著溶劑量的增加，樣品與溶劑接觸面增大，溶劑中溶質(zhì)的濃度差和溶劑能夠溶解的物質(zhì)的量不斷增大，使得柚皮苷提取量逐漸增大[42]，當(dāng)料液比超過(guò)1∶40(g∶mL)時(shí)，柚皮苷提取量呈下降趨勢(shì)。總酚物質(zhì)在低料液比中因沒(méi)有全部溶解到提取溶劑中，造成提取溶劑中總酚提取量較低，之后隨著料液比增大，酚類(lèi)物質(zhì)溶于乙醇中直到飽和，乙醇過(guò)量造成酚類(lèi)物質(zhì)的濃度被稀釋?zhuān)偡犹崛×拷档汀＝故咳氐萚43]利用微波提取柚皮黃酮類(lèi)物質(zhì)的研究與本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果相似；XIAO等[36]提取黃酮類(lèi)化合物研究料液比對(duì)提取量的影響得出最佳料液比也是1∶30(g∶mL)。物料比較小不利于提取物的溶出，表現(xiàn)為低提取量；而物料比過(guò)大相對(duì)稀釋了提取物的濃度，提取量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。此外，料液比的增加同樣會(huì)加速物料中的其他成分溶解，進(jìn)而影響柚皮苷的提取量[44]。因此，本研究選擇提取果膠的最佳料液比為1∶30(g∶mL)。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)

綜合以上單因素試驗(yàn)結(jié)果，選擇乙醇體積分?jǐn)?shù)(A)、微波功率(B)、料液比(C)3個(gè)較優(yōu)水平。以2分鐘為微波時(shí)間，確定3因素3水平的響應(yīng)面分析法，柚皮苷提取量的提取結(jié)果見(jiàn)表2。表2所得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次回歸分析，得到以柚皮苷提取量為目標(biāo)函數(shù)的二次回歸方程：

Y=15.19-0.59A-0.44B-0.59C+0.31AB-0.21AC-0.3BC-0.29A2-1.52B2-0.22C2

對(duì)該模型進(jìn)行回歸方差分析，結(jié)果見(jiàn)表3。P<0.01，表明響應(yīng)回歸模型達(dá)到極顯著水平。此外，R2=0.928 1，表明響應(yīng)值柚皮苷提取量實(shí)際值與預(yù)測(cè)值之間具有較好的擬合度，該實(shí)驗(yàn)方案是可行的。該模型的失擬項(xiàng)P>0.05，表明該模型合理。

表4表明回歸系數(shù)顯著性檢驗(yàn)結(jié)果，該模型中的A、C均達(dá)到極顯著水平，B達(dá)到顯著水平；交互項(xiàng)均不顯著，二次項(xiàng)B2表現(xiàn)為極顯著。表明各因素對(duì)柚皮苷含量的影響不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。從各個(gè)因素的顯著性水平差異可知，對(duì)提取液中柚皮苷含量的影響次序?yàn)椋阂掖俭w積分?jǐn)?shù)=料液比>微波功率。

表2 微波輔助提取沙田柚囊衣中柚皮苷的工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

表3 回歸模型方差分析

表4 回歸系數(shù)及顯著性檢驗(yàn)

注： *.顯著(P<0.05)； **.極顯著(P<0.01)。

圖5 乙醇體積分?jǐn)?shù)、微波功率和料液比對(duì)沙田柚囊衣中柚皮苷提取量影響的響應(yīng)面圖Fig.5 Effect of response surface on: (A) microwave power level and ethanol concentration; (B) microwave power level and solid-to-solvent ratio; (C) ethanol concentration and solid-to-solvent ratioon naringin yield from Shatian pomelo white layer(注：固定水平：料液比1∶30(g∶mL)；乙醇體積分?jǐn)?shù)60%；微波功率600 W)

當(dāng)響應(yīng)曲面坡度比較平滑，說(shuō)明響應(yīng)值受各個(gè)變量變化的影響較小；相反，當(dāng)響應(yīng)曲面坡度較陡峭，則說(shuō)明響應(yīng)值受變量交互作用較為明顯。由圖5A可知，乙醇體積分?jǐn)?shù)和微波功率對(duì)提取液中柚皮苷提取量均有顯著影響(P<0.05)，隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的變化，響應(yīng)面曲面比較陡峭，但微波功率的變化引起響應(yīng)面曲面的變化比較平坦。兩者的交互作用沒(méi)有達(dá)到顯著水平；由圖5B可知，微波功率的增大可能導(dǎo)致柚皮苷分子結(jié)構(gòu)的破壞，使得提取液中柚皮苷提取量下降，從響應(yīng)面曲線圖來(lái)看，料液比對(duì)柚皮苷提取量的影響較微波功率的影響顯著；由圖5C可知，乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)柚皮苷提取量的影響相對(duì)較弱，表現(xiàn)為曲線較為平滑，隨著料液比的變化，響應(yīng)面曲線急劇陡峭，說(shuō)明料液比對(duì)提取液中柚皮苷提取量的影響是顯著的。利用Design-Expert 8.0軟件分析，得出最佳微波提取柚皮苷的工藝條件為乙醇體積分?jǐn)?shù)51.91%、微波功率586.75 W、料液比1∶20(g∶mL)，提取3次，模型預(yù)測(cè)柚皮苷提取量15.685 7 mg/g。采用優(yōu)化條件進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，為了便于在實(shí)驗(yàn)中實(shí)際操作，將實(shí)驗(yàn)條件修改為乙醇體積分?jǐn)?shù)52% e、微波功率587 W、料液比1∶20(g∶mL)，在最佳微波條件下進(jìn)行3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，柚皮苷提取量為15.581 6 mg/g。柚皮苷含量回歸模型的預(yù)測(cè)值和實(shí)驗(yàn)所得到的實(shí)際值基本一致，說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)采用響應(yīng)面法對(duì)柚皮囊衣中柚皮苷的提取條件優(yōu)化合理可行。

2.3 提取液抗氧化性分析

2.3.1 乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)提取液抗氧化性的影響

由圖6可知，隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加，提取液的抗氧化能力增強(qiáng)，在乙醇體積分?jǐn)?shù)為40%與60%之間時(shí)，提取液的抗氧化能力達(dá)到最強(qiáng)，之后隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加抗氧化性減弱。

圖6 乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)提取液抗氧化性的影響Fig.6 Effect of ethanol concentration on antioxidant activities of extracts.(注：FRAP法和ABTS法在主坐標(biāo)軸，DPPH法在次坐標(biāo)軸)

2.3.2 微波功率對(duì)提取液抗氧化性的影響

由圖7可知，微波功率對(duì)提取液的抗氧化性的影響隨微波功率的增大，抗氧化性能逐漸增強(qiáng)，微波功率超過(guò)600 W時(shí)，抗氧化性能力呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

圖7 微波功率對(duì)提取液抗氧化性的影響Fig.7 Effect of microwave power on antioxidant activities of extracts.(注：FRAP法和ABTS法在主坐標(biāo)軸，DPPH法在次坐標(biāo)軸)

2.3.3 微波時(shí)間對(duì)提取液抗氧化性的影響

由圖8可知，微波處理組與對(duì)照組在抗氧化性上具有顯著性差異，但是不同時(shí)間的微波處理之間沒(méi)有顯著性差異，微波處理6 min后，F(xiàn)RAP法、DPPH法和ABTS法測(cè)定的抗氧化能力均有所下降。

圖8 微波時(shí)間對(duì)提取液抗氧化性的影響Fig.8 Effect of microwave treatment time on antioxidant activities of extracts.(注：FRAP法和ABTS法在主坐標(biāo)軸，DPPH法在次坐標(biāo)軸)

2.3.4 料液比對(duì)提取液抗氧化性的影響

由圖9可得，因其測(cè)量抗氧化性的機(jī)理不同，導(dǎo)致在FRAP法、ABTS法、DPPH法的最大值在不同料液比上，并且FRAP法和ABTS法測(cè)出的Trolox提取量明顯高于DPPH法的。

圖9 料液比對(duì)提取液抗氧化性的影響Fig.9 Effect of solid-to-solvent ratio on antioxidant activities of extracts.(注：FRAP法和ABTS法在主坐標(biāo)軸，DPPH法在次坐標(biāo)軸)

2.4 相關(guān)性分析

2.4.1 總酚提取量與抗氧化能力之間的相關(guān)性

A：鐵離子還原力；B：DPPH自由基消除能力；C：ABTS自由基消除能力圖10 抗氧化活性與其總酚提取量的相關(guān)性Fig.10 Correlation between the antioxidant activities and phenolic content

從圖10可知，總酚提取量與Fe3+還原能力(R2=0.541 9，P<0.01)、DPPH·清除能力(R2=0.823 9，P<0.01)、ABTS+·清除能力(R2=0.664 4，P<0.01)存在著一定的線性關(guān)系，與總酚的相關(guān)性強(qiáng)弱分別是：DPPH法>ABTS法>FRAP法，這與以往的研究結(jié)論是一致的[45-46]。但是，孫丹[47]等研究苦蕎中總酚與DPPH·的清除能力、ABTS+·清除能力和鐵離子還原能力之間具有較強(qiáng)的相關(guān)性(r>0.95，P<0.01)。原料以及處理?xiàng)l件的不同，從而影響總酚的提取效果或是抗氧化能力結(jié)果，導(dǎo)致相關(guān)性的差異[48]。

2.4.2 各方法測(cè)定抗氧化能力之間的相關(guān)性

從圖11可知，各種方法測(cè)得的抗氧化活性之間存在著較強(qiáng)的線性關(guān)系，其中ABTS法與DPPH法之間存在著很強(qiáng)的線性相關(guān)關(guān)系，顯示酚類(lèi)有較強(qiáng)的ABTS+·清除能力和Fe3+還原能力，這與以往的研究是一致的[49]。FRAP法與ABTS法之間也存在著較強(qiáng)的線性關(guān)系，但FRAP法與DPPH法之間的相關(guān)性較弱，其原因值得進(jìn)一步研究，這與陳冠林等[50]的研究相一致。

圖11 FRAP、DPPH以及ABTS法測(cè)定的抗氧化能力之間的相關(guān)性Fig.11 Correlation between the antioxidant activities of FRAP, DPPH and ABTS assay

3 結(jié)論

本研究利用微波輔助提取沙田柚白囊衣中的柚皮苷，并對(duì)提取液的抗氧化性進(jìn)行分析。在單因素的基礎(chǔ)之上，應(yīng)用響應(yīng)面法優(yōu)化了白囊衣中柚皮苷提取的工藝參數(shù)，考慮到實(shí)驗(yàn)的可行性以及效益等綜合因素，確定最佳工藝條件為乙醇體積分?jǐn)?shù)52%、微波功率587 W、料液比1∶20(g∶mL)，柚皮苷提取量為15.581 6 mg/g，在此微波條件下進(jìn)行3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，柚皮苷平均提取量為15.581 0 mg/g，與預(yù)測(cè)值基本吻合。各因素對(duì)響應(yīng)值結(jié)果影響的主次關(guān)系依次為：乙醇體積分?jǐn)?shù)=料液比>微波功率，且3因素對(duì)柚皮苷提取量的影響均到達(dá)顯著水平。應(yīng)用微波輔助技術(shù)能有效地縮短提取時(shí)間、提高提取率。與此同時(shí)，將單因素方法得到的粗提取液進(jìn)行抗氧化研究，結(jié)果表明，微波醇提取液總酚含量顯著增加，且抗氧化能力增強(qiáng)。說(shuō)明采用微波技術(shù)提取天然產(chǎn)物，有利于提高天然產(chǎn)物的活性功能，為沙田柚及其柚類(lèi)黃酮類(lèi)物質(zhì)的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用提供了基礎(chǔ)參數(shù)。

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Effect of microwave-assisted extraction on the yield of naringin and antioxidant activities of extracts from Shatian pomelo white layer

LI Nan-nan, MA Ya-qin*, LI Shen, ZHANG Zhen

(Citrus Research Institute,Southwest University,Chongqing 400712,China)

Microwave-assisted extraction of naringin from Shatian pomelo white layer using was optimized by response surface methodology(RSM. The antioxidant activity of extracts were analyzed in vitro. On the basis of the single-factor experiment results, use extracting volume ratio, microwave power and solid-to-solvent ratio as the indexes, based on central composite experimental design of the Box-Behnken, a second order quadratic equation for extraction of naringin was established. The optimal extraction conditions for naringiin from Shatian pomelo white layer were: extraction solvent 52% aqueous ethanol; microwave power 587 W; solid-liquid ratio 1∶20 (g∶mL). Furthermore, the result indicated that appropriate microwave treatment can significantly influence antioxidant activities of extracts according to the results from DPPH, FRAP and ABTS.

Shatian pomelo white layer; naringin; microwave extraction; antioxidant activities

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201703046

碩士研究生(馬亞琴副研究員為通訊作者,E-mail：myaya211@163.com)。

國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)柑橘產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS-27-05B)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)(XDJK2015B004)

2016-07-22，改回日期：2016-09-07