檸條縮合單寧提取工藝優(yōu)化

李 慧，李大彪，牛曉雨，曲 魏

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院/動物營養(yǎng)與飼料科學(xué)自治區(qū)高等學(xué)校重點實驗室，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018）

檸條是多年生豆科灌木，錦雞兒屬植物，又名毛條、白檸條，葉托有刺，生長形式表現(xiàn)為單生或簇生，花梗之間具有關(guān)節(jié)，主根入土較深，約40.0～70.0 cm，最高可生長至2.0 m 左右。 檸條主要分布于我國內(nèi)蒙古和陜西等地，具有許多優(yōu)良特性，如抗旱、抗熱、抗冷等，且耐鹽堿性極強［1］。 檸條的嫩枝、葉、花、果和種子含豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，且含有多種生物活性物質(zhì)，如單寧、黃酮等［2］。 單寧又稱為單寧酸、鞣質(zhì)、鞣酸，在雙子葉植物的莖表皮和花中含量豐富，尤其是生長于亞熱帶、熱帶地區(qū)的喬木和灌木單寧含量較高［3］。 單寧長期以來被看作是一種抗?fàn)I養(yǎng)因子， 致使大量含單寧的灌木資源利用受限，但近年來有研究發(fā)現(xiàn)，在動物日糧中添加適宜劑量的單寧不僅不影響飼料適口性，而且在抗 腹 瀉［4］、抑 菌［5］、提 高 免 疫 力［6］、抗 氧 化［7］、抗炎［8］、抗寄生蟲［9］、降血脂 及血糖［10］等方面 均表現(xiàn)出積極作用，開發(fā)前景廣闊。

近年來， 研究者對多種植物單寧的提取工藝進行了優(yōu)化，但因植物來源不同，其提取工藝的參數(shù)也存在較大差異［11-12］。 為此，該研究以檸條為原料，使用溶劑浸提法提取縮合單寧，研究不同提取溫度、提取時間、液料比（丙酮溶液體積與檸條粉質(zhì)量比）、溶劑體積分?jǐn)?shù)對檸條縮合單寧提取量的影響，旨在為高效提取檸條縮合單寧提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

檸條于2021 年6 月采自內(nèi)蒙古烏蘭察布市四子王旗。將采集的檸條置于地面平鋪陰干，制備為風(fēng)干樣品后，剪成3～5 cm 的小段，研磨成粉，冷凍干燥，儲存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 試驗方法

1.2.1 檸條常規(guī)營養(yǎng)成分和縮合單寧含量的測定

檸條中干物質(zhì)（DM）、粗蛋白（CP）、有機物（OM）、粗脂肪（EE）、中性洗滌纖維（NDF）、鈣（Ca）和磷（P）含量的測定參照張麗英［13］報道的方法進行； 檸條中縮合單寧的含量采用磷鎢鉬酸顯色法測定。

1.2.2 不同提取條件對檸條縮合單寧提取量的影響

1.2.2.1 提取溫度對檸條縮合單寧提取量的影響

準(zhǔn)確稱取2 g 檸條粉， 在提取時間為80 min、丙酮體積分?jǐn)?shù)為50%、液料比30∶1（mL/g）的條件下，研究不同提取溫度（30、40、50、60、70 ℃）對檸條縮合單寧提取量的影響，每組設(shè)3 個重復(fù)。檸條中縮合單寧含量的測定方法同“1.2.1”項下。

1.2.2.2 提取時間對檸條縮合單寧提取量的影響

準(zhǔn)確稱取2 g 檸條粉，在提取溫度為50 ℃、丙酮體積分?jǐn)?shù)為50%、液料比30∶1（mL/g）的條件下，研究不同提取時間（40、60、80、100、120 min）對檸條縮合單寧提取量的影響，每組設(shè)3 個重復(fù)。檸條中縮合單寧含量的測定方法同“1.2.1”項下。

1.2.2.3 液料比對檸條縮合單寧提取量的影響

準(zhǔn)確稱取2 g 檸條粉，在提取溫度50 ℃、提取時間80 min、丙酮體積分?jǐn)?shù)50%的條件下，研究不同液料比（10∶1、20∶1、30∶1、40∶1 和50∶1）對檸條縮合單寧提取量的影響，每組設(shè)3 個重復(fù)。檸條中縮合單寧含量的測定方法同“1.2.1”項下。

1.2.2.4 丙酮體積分?jǐn)?shù)對檸條縮合單寧提取量的影響

準(zhǔn)確稱取2 g 檸條粉，在提取溫度50 ℃、提取時間80 min、液料比30∶1（mL/g）的條件下，研究不同丙酮體積分?jǐn)?shù)40%、50%、60%、70%、80%對檸條縮合單寧提取量的影響，每組設(shè)3 個重復(fù)。檸條中縮合單寧含量的測定方法同“1.2.1”項下。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)經(jīng)Excel 2013 整理，采用SAS 9.2 統(tǒng)計學(xué)軟件包中的One-Way ANOVA 程序進行單因素方差分析， 組間均數(shù)多重比較采用Duncan′s法。 以P＜0.05 作為差異顯著性判斷標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 檸條中的常規(guī)營養(yǎng)成分和縮合單寧含量

由表1 可知， 檸條中DM、CP、OM、EE、Ca、P、NDF 的 含 量 分 別 為95.23% 、8.75% 、84.31% 、0.82%、1.36%、0.04%、65.79%， 縮合單寧含量為53.41 mg/g。

表1 檸條中營養(yǎng)成分和縮合單寧含量（風(fēng)干基礎(chǔ)）

2.2 提取溫度對檸條縮合單寧提取量的影響

提取溫度對檸條縮合單寧提取量的影響見圖1。由圖1 可知，隨提取溫度的增加，檸條縮合單寧提取量呈先升高后降低的趨勢， 提取溫度為40、50、60、70 ℃時的提取量顯著（P<0.05）高于30 ℃時的提取量；提取溫度為50、60、70 ℃時的提取量顯著（P<0.05）高于40 ℃時的提取量；提取溫度為60 ℃時的提取量顯著（P<0.05）高于50、70 ℃時的提取量；提取溫度為50 ℃時的提取量與70 ℃時的提取量差異不顯著（P>0.05）。 當(dāng)提取溫度為60 ℃時，檸條縮合單寧的提取量最大，達(dá)到34.24 mg/g。

圖1 提取溫度對檸條縮合單寧提取量的影響

2.3 提取時間對檸條縮合單寧提取量的影響

提取時間對檸條縮合單寧提取量的影響見圖2。由圖2 可知，隨提取時間的增加，檸條縮合單寧提取量呈先升高后降低的趨勢， 提取時間為80、100 min 時的提取量顯著（P<0.05）高于40 min 時的提取量； 提取時間為100 min 時的提取量顯著（P<0.05） 高于40 min 時的提取量； 提取時間為80 min 時的提取量顯著（P<0.05）高于100 min 時的提取量；提取時間為60、120 min 時的提取量與40、100 min 時的提取量差異不顯著（P>0.05）。 當(dāng)提取時間為80 min 時，檸條縮合單寧的提取量最大，達(dá)到26.38 mg/g。

圖2 提取時間對檸條縮合單寧提取量的影響

2.4 液料比對檸條縮合單寧提取量的影響

液料比對檸條縮合單寧提取量的影響見圖3。 由圖3 可知，檸條縮合單寧提取量隨液料比的增加呈現(xiàn)先升高后降低趨勢。 液料比為20∶1、30∶1、40∶1 時的提取量顯著（P<0.05） 高于10∶1 和50∶1時的提取量；液料比為30∶1 時的提取量顯著（P<0.05）高于20∶1 和40∶1 時的提取量；液料比為20∶1和40∶1 時，二者提取量差異不顯著（P>0.05）；液料比為10∶1 和50∶1 時，二者提取量差異不顯著（P>0.05）。 當(dāng)液料比為30∶1 時，檸條縮合單寧的提取量最大，達(dá)到25.34 mg/g。

圖3 液料比對檸條縮合單寧提取量的影響

2.5 丙酮體積分?jǐn)?shù)對檸條縮合單寧提取量的影響

丙酮體積分?jǐn)?shù)對檸條縮合單寧提取量的影響見圖4。 由圖4 可知，檸條縮合單寧提取量隨丙酮體積分?jǐn)?shù)的增加呈現(xiàn)先升高后降低趨勢。 丙酮體積分?jǐn)?shù)為40%、50%、60%、70%時的檸條縮合單寧提取量顯著（P<0.05）高于80%時的提取量；丙酮體積分?jǐn)?shù)為50%、60%、70%時的提取量顯著 （P<0.05） 高于40%時的提取量； 丙酮體積分?jǐn)?shù)為60%、70%時的檸條縮合單寧提取量顯著（P<0.05）高于50%時的提取量； 丙酮體積分?jǐn)?shù)為70%時的提取量顯著（P<0.05）高于60%時的提取量。當(dāng)丙酮體積分?jǐn)?shù)為70%時，提取量最大，達(dá)到30.61 mg/g。

圖4 丙酮體積分?jǐn)?shù)對檸條縮合單寧提取量的影響

3 討論

超聲輔助溶劑浸提法可以防止長時間加熱導(dǎo)致植物活性物質(zhì)被破壞，因此，近年來廣泛應(yīng)用于植物活性成分的提取研究。 Naima 等［14］和張志健等［15］研究表明，在水浴條件下，單寧的提取量要顯著低于超聲輔助條件下單寧的提取量， 可能是因為植物細(xì)胞壁會在超聲波空化作用形成的瞬間，因產(chǎn)生的高溫高壓受到損壞， 從而使得細(xì)胞中的活性物質(zhì)進入提取溶劑中［16］。

該研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨提取溫度的上升，檸條縮合單寧提取量呈先升高后降低的趨勢， 當(dāng)提取溫度上升至60 ℃時，提取量最大。 可能是因為隨提取溫度的升高，反應(yīng)進程逐漸加快，檸條縮合單寧的溶解和擴散速度提高，提取量快速上升，而當(dāng)提取溫度大于60 ℃時，檸條縮合單寧提取量呈下降趨勢， 這提示雖然高溫會加速提取體系中分子的運動，但溫度過高可能會使單寧變性，間接導(dǎo)致提取量降低。 徐洪宇等［11］研究提取溫度對刺楸葉單寧提取率的影響，結(jié)果顯示，提取溫度為61 ℃時，單寧提取率最大，與該試驗結(jié)果相似。

該研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨提取時間的增加，檸條縮合單寧提取量同樣呈先升高后降低的趨勢， 當(dāng)提取時間為80 min 時，提取量最大，且當(dāng)提取時間為40～60 min 時，提取量的上升幅度較小，這可能是因為提取時間較短時，檸條吸收的熱能不足，細(xì)胞破裂程度較低，溶出的有效成分較少，但隨著提取時間延長，細(xì)胞逐漸破裂，檸條縮合單寧提取量上升較快，而當(dāng)提取時間超過80 min 時，檸條縮合單寧提取量呈下降趨勢， 這可能是因為超聲波的長時間作用導(dǎo)致單寧分子迅速分解， 使得檸條縮合單寧提取量下降。 鞠春艷等［17］通過研究提取時間對臭李子單寧提取量的影響發(fā)現(xiàn)， 當(dāng)提取時間為80.13 min 時，臭李子單寧提取量最高，與該試驗結(jié)果相似。

該研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)液料比為10∶1 時，檸條縮合單寧提取量較低， 可能是由于丙酮溶液較少時無法析出更多的有效成分，但隨液料比的增加，檸條縮合單寧可充分溶于溶劑中， 使得提取量逐步上升，當(dāng)液料比為30∶1 時，提取量達(dá)到最大值。但若超過一定范圍， 液料比的增加反而會降低固液濃度差增幅，導(dǎo)致提取量下降。

另外，該研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨丙酮體積分?jǐn)?shù)的增加，檸條縮合單寧提取量呈先升高后降低的趨勢，可能是因為丙酮溶液通過破壞細(xì)胞壁進入細(xì)胞內(nèi)部將單寧類物質(zhì)溶出， 但隨著濃度不斷升高至70%時， 單寧類物質(zhì)的溶出被蛋白質(zhì)變性產(chǎn)生的致密結(jié)構(gòu)所阻擋導(dǎo)致提取量下降。 李雪雁等［18］研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)丙酮體積分?jǐn)?shù)為62.48%時，所得黑葉荔枝果殼中的單寧提取量最高，而該試驗結(jié)果顯示，提取檸條縮合單寧的最佳丙酮體積分?jǐn)?shù)為70%，這可能與植物來源不同有關(guān)。

4 結(jié)論

提取檸條縮合單寧的最適溫度為60 ℃，最適時間為80 min，最適液料比為30∶1，最適丙酮體積分?jǐn)?shù)為70%。