香芹莖葉揮發(fā)油提取工藝及清除DPPH自由基活性研究

摘要[目的]研究水蒸氣蒸餾法提取香芹莖、葉揮發(fā)油的工藝優(yōu)化，并測定其抗氧化活性。[方法]采用單因素試驗和響應面法優(yōu)化考察浸泡時間、料液比和蒸餾時間對揮發(fā)油得率的影響，并以清除DPPH自由基能力評價香芹莖、葉揮發(fā)油的抗氧化活性。[結(jié)果]香芹莖、葉揮發(fā)油的最佳提取條件分別為：浸泡時間1.5 h、料液比1∶6 （g∶mL）、蒸餾時間3.0 h和浸泡時間2.0 h、料液比1∶8、蒸餾時間3.0 h，此時香芹莖和葉揮發(fā)油提取率分別為0.917%和1.284%。香芹莖、葉揮發(fā)油均具有一定的清除DPPH自由基能力，香芹葉揮發(fā)油清除DPPH自由基能力比香芹莖強。[結(jié)論]該研究為進一步開發(fā)香芹藥食兩用價值提供理論依據(jù)。

關鍵詞香芹;莖葉;揮發(fā)油;提取工藝;DPPH自由基;抗氧化活性

中圖分類號R284.2文獻標識碼

A文章編號0517-6611（2018）36-0158-04

香芹為傘形科歐芹屬的草本植物，屬芹菜中的一種，是藥食兩用植物。芹菜富含蛋白質(zhì)、胡蘿卜素、維生素、微量元素等[1-2]，除此之外還含有一些藥效成分，具有降血壓、血脂的作用，對神經(jīng)衰弱、痛風等也有一定的輔助食療作用，還能促進胃液分泌，增加食欲，是一種營養(yǎng)成分很高的芳香蔬菜[3-6]。揮發(fā)油存在于植物的根、莖、葉、果實等各部位[7-9]，具有特殊氣味，廣泛應用于醫(yī)藥學、植物保護、日化生產(chǎn)、食品加工等領域中[10]。日常生活中人們一般食用香芹莖，把香芹葉作為廢物棄掉。查閱文獻資料發(fā)現(xiàn)，目前人們對芹菜葉及芹菜籽中黃酮[11-12]、綠原酸[13]、精油[14-15]等方面的研究較多，但對香芹揮發(fā)油的研究報道較少。筆者以香芹為研究對象，采用水蒸氣蒸餾法分別提取香芹莖、葉中的揮發(fā)油，考察浸泡時間、料液比和蒸餾時間對其莖、葉揮發(fā)油得率的影響，結(jié)合單因素試驗結(jié)果設計響應面試驗確定香芹莖、葉揮發(fā)油提取的最佳工藝，并以清除DPPH自由基能力評價香芹莖、葉揮發(fā)油的抗氧化活性，通過香芹莖、葉中揮發(fā)油含量及抗氧化活性的差異，加強人們對香芹莖、葉藥食兩用價值的認識，以期為進一步開發(fā)香芹藥食兩用價值提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試材香芹，市售;二氯甲烷為分析純，上海申博化工有限公司;無水硫酸鈉為分析純，成都金山化學有限公司;無水乙醇為分析純，重慶川東化工有限公司;DPPH，美國Sigma公司。

1.2儀器電子天平，賽多利斯公司;電熱恒溫槽，上海盧奧明科儀器有限公;TU- 1901紫外分光光度計，北京普析通用儀器有限責任公司;DZ-2A型真空干燥箱，鄭州英欲予華儀器廠;循環(huán)水真空泵及旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，鄭州英欲予華儀器廠;JK-LUC-480DE超聲清洗機，上海精學科學儀器有限公司。

1.3試驗方法

1.3.1揮發(fā)油提取單因素試驗。

新鮮的香芹洗凈去根，自然晾干，然后分離莖和葉，切碎放入保鮮袋中備用。以浸泡時間（0.5、1.0、2.0、3.0、4.0 h）、料液比 [1∶2、1∶4、1∶6、1∶8、1∶10（g∶mL）]和蒸餾時間（1、2、3、4、5 h）為單因素試驗條件提取香芹莖、葉的揮發(fā)油?；緱l件：浸泡時間2 h、料液比1∶10、蒸餾時間2 h，改變其中一個條件以考察浸泡時間、料液比和蒸餾時間對香芹莖、葉中揮發(fā)油提取率的影響，用二氯甲烷萃取，干燥24 h，除去溶劑，即得莖、葉揮發(fā)油，稱量后儲存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2響應面分析試驗的因素和水平。根據(jù)單因素試驗的結(jié)果和Box-Benhnken的中心組合試驗設計原理，設計響應面優(yōu)化試驗。根據(jù)響應面優(yōu)化設計試驗結(jié)果進行驗證性試驗，并計算揮發(fā)油的得率。

1.3.3揮發(fā)油清除DPPH自由基活性測試。

將DPPH用95%乙醇配制成濃度為2×10-4 mol/L的溶液，避光保存，將香芹莖、葉揮發(fā)油用95%乙醇配制成不同濃度的樣品溶液備用。準確吸取不同濃度的樣品溶液

2結(jié)果與分析

2.1揮發(fā)油提取單因素試驗

2.1.1浸泡時間對揮發(fā)油提取率的影響。

由圖1可見，隨著浸泡時間的升高，香芹莖、葉中揮發(fā)油提取率升高，當浸泡時間為1.0 h時香芹莖中揮發(fā)油提取率最高，浸泡時間超過后香芹莖中揮發(fā)油提取率慢慢降低，因此選擇1.0、1.5、2.0 h作為香芹莖響應面設計的3個水平;當浸泡時間為2.0 h時香芹葉中揮發(fā)油提取率最高，浸泡時間超過2.0 h后香芹葉中揮發(fā)油提取率慢慢降低，因此選擇1.5、2.0、2.5 h作為香芹葉響應面設計的3個水平。

2.1.2料液比對揮發(fā)油提取率的影響。

由圖2可見，隨著料液比的增大，香芹莖、葉中揮發(fā)油提取率升高，料液比為1∶6時香芹莖中揮發(fā)油提取率最高，料液比超過1∶6 后，隨著料液比的增大，揮發(fā)油提取率降低，因此選擇1∶5、1∶6、1∶7作為香芹莖響應面設計的3個水平;料液比為1∶8 時香芹葉中揮發(fā)油提取率最高，料液比超過1∶8后，隨著料液比的增大，揮發(fā)油提取率降低，因此選擇1∶7、1∶8、1∶9作為香芹葉響應面設計的3個水平。

2.1.3蒸餾時間對揮發(fā)油提取率影響。由圖3可見，隨著蒸餾時間的升高，香芹莖、葉中揮發(fā)油提取率升高，蒸餾時間為3.0 h時香芹莖、葉中揮發(fā)油提取率均達到最高，蒸餾時間超過3.0 h后，隨著蒸餾時間的升高，揮發(fā)油提取率降低，因此選擇2.5、3.0、3.5 h作為香芹莖、葉響應面設計的3個水平。

2.2響應面優(yōu)化

2.2.1響應面試驗結(jié)果。

根據(jù)Box-Benhnken的中心組合試驗設計原理，分別設計3因素3水平的17組試驗優(yōu)化香芹莖、葉中揮發(fā)油的提取試驗（表1）

安徽農(nóng)業(yè)科學2018年

2.2.2響應面分析。以3個因素的兩兩因素為考察對象，做出各因素交互作用響應面，見圖4～5。從圖4～5可以看出各因素相互作用對香芹莖和葉揮發(fā)油提取率影響，即響應面對各因素的敏感程度，反映了在其他2個因素固定的條件下，另外兩兩因素對香芹莖揮發(fā)油提取率影響，響應面坡面越陡峭，表明響應面受試驗因素變化就越大，反之響應面坡面越平緩，表明響應面受試驗因素變化就越小。在圖4～5中，各因素兩兩交互響應面坡面陡峭順序為BC>AB>AC，即料液比和蒸餾時間的交互作用響應面最陡峭，說明料液比和蒸餾時間的交互作用對香芹莖和葉揮發(fā)油提取率的影響最大，而浸泡時間和蒸餾時間的交互作用響應面最平緩，說明浸泡時間和蒸餾時間的交互作用對香芹莖和葉揮發(fā)油提取率的影響最小。

2.2.3響應面試驗優(yōu)化及驗證試驗。

通過Design-expert 8.0.6軟件，對回歸模型進行預測得到香芹莖揮發(fā)油提取最佳工藝為：浸泡時間1.55 h、料液比1.00∶6.02、蒸餾時間3.01 h，此時香芹莖揮發(fā)油理論提取率為0.926%;對回歸模型進行預測得到香芹葉揮發(fā)油提取最佳工藝為：浸泡時間2.11 h、料液比1.00∶8.11、蒸餾時間3.15 h，此時香芹葉揮發(fā)油理論提取率為1.287%。根據(jù)預測條件和實際操作設計香芹莖葉中揮發(fā)油提取條件分別為浸泡時間1.5 h、料液比1∶6、蒸餾時間3.0 h和浸泡時間2.0 h、料液比1∶8、蒸餾時間3.0 h，分別進行3次平行試驗，測得香芹莖、葉中揮發(fā)油的提取率分別為0.917%、1.284%。預測結(jié)果和實測結(jié)果擬合良好，參數(shù)準確可靠。

2.3揮發(fā)油清除DPPH自由基活性

由圖6可知，香芹莖和葉揮發(fā)油均具有一定的清除DPPH自由基的能力，且香芹葉揮發(fā)油抗氧化活性優(yōu)于香芹莖揮發(fā)油抗氧化活性。

3結(jié)論

該研究采用單因素和響應面分析法分別優(yōu)化香芹莖、葉中揮發(fā)油的提取工藝，并以清除DPPH自由基活性評價其莖、葉中揮發(fā)油的抗氧化活性。響應面優(yōu)化試驗結(jié)果表明，

二次模型是極顯著的，準確性較高。由回歸方程和各因素交互作用響應面可知各因素對香芹揮發(fā)油提取率的大小不同。各因素對香芹莖揮發(fā)油提取率的影響大小順序為A>C>B，即浸泡時間影響最大，蒸餾時間次之，料液比的影響最小;各因素對香芹葉揮發(fā)油提取率的影響大小順序為C>A>B，即蒸餾時間影響最大，浸泡時間次之，料液比的影響最小。根據(jù)回歸模型進行預測和驗證性試驗，分別建立了香芹莖、葉揮發(fā)油的最佳工藝：浸泡時間1.5 h、料液比1∶6、蒸餾時間3.0 h和浸泡時間2.0 h、料液比1∶8、蒸餾時間3.0 h，此工藝條件下香芹莖、葉中的揮發(fā)油提取率分別為0.917%和1.284%。結(jié)果顯示，香芹葉中的揮發(fā)油比香芹莖中揮發(fā)油的含量高，約為莖含量的1.4倍。香芹莖、葉揮發(fā)油對DPPH自由基的清除活性測試表明，香芹莖和葉揮發(fā)油均具有一定的清除DPPH自由基的能力，且香芹葉揮發(fā)油抗氧化活性優(yōu)于香芹莖揮發(fā)油抗氧化活性。賀銀菊等[16]研究了香芹莖、葉中的維生素C含量差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)香芹葉中的維生素C含量高出香芹莖10多倍，除此之外，香芹葉中的胡蘿卜素、蛋白質(zhì)及部分微量元素含量都高于莖。由此可見在人們生活中，不應該將香芹葉拿來做菜品的裝飾品甚至棄掉，這不僅是浪費了材料，還使香芹葉的價值沒能得到充分的利用。該研究通過香芹莖、葉中揮發(fā)油含量及抗氧化活性的差異，加強了人們對香芹莖、葉藥食兩用價值的認識，為進一步開發(fā)香芹藥食兩用價值提供理論依據(jù)。

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