香菜多糖的提取及其抗氧化特性研究

劉艷紅 翟辛敏 張?jiān)圃? 范美迪 章芊 楊丹丹 趙胡

摘要：以香菜為原料，對(duì)香菜多糖的提取工藝及其抗氧化特性進(jìn)行研究。采用纖維素酶輔助水提醇沉法提取香菜多糖，探究料液比、纖維素酶添加量、酶解時(shí)間和料液pH值對(duì)香菜多糖提取率的影響，并對(duì)香菜多糖提取物的抗氧化特性進(jìn)行研究。結(jié)果表明，香菜多糖的最佳提取工藝參數(shù)為料液比1∶35 （g/mL）、料液pH值5.5、纖維素酶添加量5%、酶解時(shí)間30 min，此條件下香菜多糖提取率為8.85%，且香菜多糖對(duì)DPPH自由基和羥基自由基均具有較好的清除作用。

關(guān)鍵詞：香菜；多糖；提取工藝；抗氧化特性

中圖分類號(hào)：TS202.1? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1000-9973（2023）05-0194-04

Abstract： Using coriander as the raw material， the extraction process and antioxidant properties of coriander polysaccharide are studied. Coriander polysaccharide is extracted by cellulase-assisted water extraction and alcohol precipitation method.The effects of solid-liquid ratio， cellulase addition amount， enzymatic hydrolysis time and pH value of liquid on the extraction rate of coriander polysaccharide are studied， and the antioxidant properties of coriander polysaccharide extract are studied. The results show that the optimal extraction process parameters of coriander polysaccharide are as follows：? the solid-liquid ratio is 1∶35（g/mL）， the pH value of liquid is 5.5， the addition amount of cellulase is 5%， and the enzymatic hydrolysis time is 30 min. The extraction rate of coriander polysaccharide under such conditions is 8.85%， and coriander polysaccharide has good scavenging effects on DPPH free radicals and hydroxyl free radicals.

Key words： coriander; polysaccharide; extraction process; antioxidant properties

收稿日期：2022-12-08

基金項(xiàng)目：安徽省質(zhì)量工程項(xiàng)目（2020jyxm1421，2020sjjd089）；安徽省高等學(xué)校自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（KJ2021A0683）；國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（202213619003）；安徽省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（s20211361904）；阜陽(yáng)師范大學(xué)校級(jí)項(xiàng)目（FXG2021ZY02，2021FXJY05）；阜陽(yáng)師范大學(xué)-阜陽(yáng)市2021年度市校合作科技專項(xiàng)項(xiàng)目（SXHZ202107）；2020年度高校優(yōu)秀拔尖人才培育資助項(xiàng)目（gxgwfx2020049）；阜陽(yáng)地方農(nóng)產(chǎn)品食品工藝開(kāi)發(fā)科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)資助（FX2020KCT02）

作者簡(jiǎn)介：劉艷紅（1989－），女，講師，碩士，研究方向：天然產(chǎn)物提取及應(yīng)用。

*通信作者：趙胡（1977－），男，副教授，博士，研究方向：天然產(chǎn)物提取及應(yīng)用。

香菜，別名芫荽、香荽等，傘形科，是人類歷史上應(yīng)用最早的一種具有強(qiáng)烈清香氣味的芳香蔬菜，因其芳香的口感受到人們的廣泛喜愛(ài)[1-2]?，F(xiàn)在我國(guó)東北、江蘇、山東、安徽等地均有栽培。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)香菜中含有黃酮、多酚[3-4]、蘆丁[5]、精油[6-7]和綠原酸[8]等多種對(duì)人體有益的活性物質(zhì)，具有抗氧化[9]、抗腫瘤[10]、抗焦慮[11]、抗糖尿病[12]、抑菌[13]和抑制鉛沉積[14]等重要的生理功能。因此，香菜具有較高的食用價(jià)值和藥用價(jià)值。

植物多糖普遍存在于自然界植物體中。研究表明，許多植物多糖具有降血糖、降血脂、抗輻射、抗菌、抗病毒、抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)和保護(hù)肝臟等保健作用和生物活性[15-17]。目前關(guān)于植物多糖提取工藝及抑菌抗氧化活性的研究較多，如閆旭宇等[18]研究了水提醇沉法提取薏米多糖及其對(duì)羥自由基的清除作用；楊順雨等[19]研究了酶解法提取積雪草粗多糖及降血糖作用，張美玉等[20]研究了中藥鴉膽子多糖的超聲提取。

但是，目前關(guān)于香菜多糖提取工藝及抗氧化特性的研究較少，且香菜多糖的抑菌及抗氧化特性尚不清楚。因此，本研究擬通過(guò)對(duì)香菜多糖的提取進(jìn)行研究，同時(shí)對(duì)香菜多糖的抗氧化特性進(jìn)行研究，以期為香菜的應(yīng)用和香菜產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

香菜為本地超市購(gòu)買(mǎi)；蒸餾水為實(shí)驗(yàn)室自制；試驗(yàn)用到的其他試劑均為分析純；纖維素酶（酶活力為10 000 U/g）：上海麥克林生化科技股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

FA20048型電子分析天平；HH-4J型數(shù)顯恒溫水浴鍋；RE-52型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器；UV-1950型紫外分光光度計(jì)；Alpha 1-2LD Plus型臺(tái)式凍干機(jī)；3-18KS型超速冷凍離心機(jī)；XJA-100A型高速粉碎機(jī)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 香菜粉的制備

香菜清洗后，干燥粉碎，過(guò)100目篩，密封保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作

采用苯酚-硫酸法測(cè)定香菜多糖含量[21-22]。以葡萄糖含量（μg/mL）為橫坐標(biāo)、吸光值（A）為縱坐標(biāo)，繪制葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線。所得標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程為y＝0.017 5x+0.010 9，相關(guān)系數(shù)R2=0.998 8，可信度較高。

1.3.3 香菜多糖的提取

根據(jù)張玉娜等[23]的方法并稍加改進(jìn)，并按照式（1）計(jì)算香菜多糖的提取率。

X=cvfm×10-6×100%。（1）

式中：X為樣品中多糖提取率，%；c為待測(cè)液的質(zhì)量濃度，μg/mL；v為待測(cè)液的體積，mL；f為稀釋倍數(shù)；m為樣品質(zhì)量，g。

1.3.4 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)參考文獻(xiàn)[24-27]，設(shè)計(jì)了以下的單因素試驗(yàn)。在其他條件不變的情況下，分別研究料液比（1∶20、1∶25、1∶30、1∶35、1∶40，g/mL）、pH值（4.5，5.0，5.5，6.0，6.5）、酶解時(shí)間（10，20，30，40，50 min）和酶添加量（3%、4%、5%、6%、7%，以1 g香菜粉作為標(biāo)準(zhǔn)，酶量占香菜粉量的比例為酶添加量）4個(gè)因素對(duì)香菜多糖提取效果的影響。

1.3.5 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用正交試驗(yàn)L9（34）優(yōu)化香菜多糖的提取工藝參數(shù)，因素水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

1.3.6 香菜多糖抗氧化試驗(yàn)

根據(jù)馮康[28]的方法進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)抗氧化活性試驗(yàn)。

1.3.6.1 DPPH自由基清除能力測(cè)定

DPPH自由基清除率按照式（2）進(jìn)行計(jì)算：

DDPH清除率=（1－A3－A2A1）×100%。（2）

式中：A1為用無(wú)水甲醇代替樣品的吸光值；A2為用無(wú)水甲醇代替DPPH溶液的吸光值；A3為DPPH溶液和樣品混合反應(yīng)后的吸光值。

1.3.6.2 羥基自由基清除活性測(cè)定

羥基自由基清除率按照式（3）進(jìn)行計(jì)算：

羥基自由基清除率=A4－A5A4×100%。（3）

式中：A4為不添加樣品的吸光度；A5為添加樣品反應(yīng)后的吸光度。

1.3.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

每個(gè)試驗(yàn)均做3次平行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果采用Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 不同料液比對(duì)香菜多糖提取率的影響

由圖2可知，當(dāng)料液比為1∶35 （g/mL）時(shí)，香菜多糖的提取率最高。當(dāng)料液比在1∶30～1∶35 （g/mL）時(shí)，多糖提取率呈上升趨勢(shì)，當(dāng)料液比在1∶35～1∶40 （g/mL）時(shí)，香菜多糖提取率呈下降趨勢(shì)。原因可能是料液比過(guò)低時(shí)，樣品粉末溶解不完全，導(dǎo)致提取不完全；隨著料液比不斷增大，樣品內(nèi)細(xì)胞與溶劑形成的濃度差成為傳送多糖的推動(dòng)力，從而使多糖提取率不斷升高；但當(dāng)料液比過(guò)高時(shí)，濃度差過(guò)高導(dǎo)致傳送推動(dòng)力反而減小，使得多糖提取率逐漸降低[29]。

2.1.2 不同pH對(duì)香菜多糖提取率的影響

由圖3可知，當(dāng)pH為6時(shí)，香菜多糖提取率最高；當(dāng)pH在5.5～6時(shí)，多糖提取率有顯著上升趨勢(shì)；當(dāng)pH在6～6.5時(shí)，多糖提取率呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。說(shuō)明纖維素酶在pH值為6時(shí)，對(duì)酶的構(gòu)象和活性產(chǎn)生的影響較小，此時(shí)酶的活性達(dá)到最佳，酶與底物結(jié)合較牢固，反應(yīng)較充分，故提取率較高；當(dāng)pH低于或高于6時(shí)，酶的構(gòu)象和活性基團(tuán)會(huì)遭到不同程度的破壞而發(fā)生變化，造成酶與底物的結(jié)合不穩(wěn)定，或者導(dǎo)致酶活性降低甚至失活，從而導(dǎo)致香菜多糖的提取率不高[30]。

2.1.3 不同酶添加量對(duì)香菜多糖提取率的影響

由圖4可知，隨著纖維素酶添加量的增加，香菜多糖的提取率呈先升高后下降的趨勢(shì)。這可能是因?yàn)榻橘|(zhì)中酶含量過(guò)高反而不利于其活性的發(fā)揮[31]。因此，酶添加量為5％時(shí)，多糖提取率最高。

2.1.4 不同酶解時(shí)間對(duì)香菜多糖提取率的影響

由圖5可知，隨著酶解時(shí)間的增加，香菜多糖提取率呈先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)酶解時(shí)間為20 min時(shí)，香菜多糖的提取率最高。這可能是因?yàn)殡S著酶解時(shí)間的延長(zhǎng)，纖維素酶與樣品的反應(yīng)時(shí)間也會(huì)延長(zhǎng)，使得其細(xì)胞壁被充分地破壞，有利于多糖的溶出，但當(dāng)酶解時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，其他物質(zhì)也會(huì)被提取出來(lái)，反而抑制了多糖的提取，導(dǎo)致提取率降低[32]。

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

由表2可知，香菜多糖的最佳提取工藝組合為A2B1C2D3，即酶解時(shí)間30 min，料液比1∶35 （g/mL）、pH值5.5和酶添加量5%。由極差分析結(jié)果可知：RD＞RA＞RB>RC，即酶解時(shí)間對(duì)香菜多糖提取率的影響最大，其次依次是料液比、pH和酶添加量。由表3正交試驗(yàn)方差分析結(jié)果可知，A、B、C、D 4個(gè)因素對(duì)本試驗(yàn)結(jié)果均有影響，但均不顯著。

香菜多糖提取驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果：在酶解時(shí)間30 min、料液比1∶35 （g/mL）、pH 5.5和酶添加量5%的條件下進(jìn)行試驗(yàn)，得到香菜多糖提取率為8.85%，與正交試驗(yàn)結(jié)果一致。因此，確定A2B1C2D3為香菜多糖的最佳提取工藝參數(shù)組合。

2.3 香菜多糖抗氧化特性結(jié)果與分析

2.3.1 DPPH自由基清除能力測(cè)定

由圖6可知，隨著香菜多糖濃度的增加，其對(duì)DPPH的清除率逐漸增大。在香菜多糖濃度達(dá)到8 mg/mL時(shí)，對(duì)DPPH自由基的清除率達(dá)到64.66%。由此可知，香菜多糖對(duì)DPPH自由基有較好的清除效果。

2.3.2 羥基自由基清除能力測(cè)定

由圖7可知，隨著香菜多糖濃度的增加，其對(duì)羥基自由基的清除率呈先增大后趨于平緩的趨勢(shì)。在香菜多糖濃度為8 mg/mL時(shí)，香菜多糖對(duì)羥基自由基的清除率達(dá)到91.63%，基本與抗壞血酸對(duì)羥基自由基的清除率相持平。因此，香菜多糖對(duì)羥基自由基有著極強(qiáng)的清除能力。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)研究了香菜多糖的提取工藝及抗氧化特性，香菜多糖的最優(yōu)提取工藝參數(shù)為料液比1∶35 （g/mL）、pH 5.5、酶添加量5%和酶解時(shí)間30 min。此條件下，香菜多糖提取率為8.85%。通過(guò)對(duì)香菜多糖體外抗氧化能力研究可知，香菜多糖提取物對(duì)DPPH自由基和羥基自由基均具有較好的清除作用，且當(dāng)香菜多糖濃度為8 mg/mL時(shí)，對(duì)DPPH自由基和羥基自由基的清除率分別是64.66%和91.63%。

但是，本研究對(duì)香菜多糖的抑菌特性和對(duì)果蔬的貯藏保鮮功效尚未研究，后期可進(jìn)一步對(duì)香菜多糖的抑菌特性和果蔬的貯藏保鮮效果及其作用機(jī)理進(jìn)行研究，以便為香菜相關(guān)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和技術(shù)應(yīng)用提供更深入的理論基礎(chǔ)。

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