表面活性劑誘導(dǎo)紅松種鱗油脂和原花青素超聲提取工藝

李占君，馬珂，徐宜彬，王巖，楊逢建

摘要：為研究紅松種鱗油脂和原花青素超聲輔助提?。║AE）工藝，以油脂和原花青素得率為響應(yīng)值進行單因素分析實驗，應(yīng)用Box-Behnken響應(yīng)面優(yōu)化得出最佳工藝為67%乙醇水溶液、液料比10∶1 mL/g、茶皂素質(zhì)量濃度0.3%、功率100 W、時間 20 min、水浴溫度50 ℃，預(yù)期得率分別為21.24%和3.03 mg/g，實際得率為20.86%和2.98 mg/g，相對誤差為1.79%、2.97%。對比得出，UAE動力學(xué)以較短的時間進入平衡狀態(tài)；UAE處理可以提高種鱗粉末在溶液中的比表面積；油脂和原花青素對應(yīng)DPPH和ABTS+自由基清除活性由大到小依次均為原花青素、維生素E（Ve）、油脂。研究表明紅松種鱗油脂和原花青素具有較好的抗氧化能力，茶皂素誘導(dǎo)UAE紅松種鱗油脂和原花青提取具有優(yōu)勢。研究成果可為紅松種鱗的深度開發(fā)奠定理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：紅松種鱗油脂；紅松種鱗原花青素；提取動力學(xué)；超聲輔助提??；清除自由基能力

中圖分類號：TQ645.1文獻標識碼：A文章編號：1006-8023（2024）01-0160-11

Ultrasonic Extraction of Oil and Proanthocyanidins from Pinus koraiensis Seed Scales Induced by Surfactant

LI Zhanjun1，2， MA Ke2， XU Yibin2， WANG Yan3， YANG Fengjian1*

（1.Key Laboratory of Forest Plant Ecology， Ministry of Education， Northeast Forestry University， Harbin 150040，China; 2.Yichun Branch of Heilongjiang Academy of Forestry， Yichun 153000， China; 3.Heilongjiang Provincial Institute of Ecology， Harbin 150081， China）

Abstract：To study the ultrasonic-assisted extraction （UAE） process of oil and proanthocyanidins from Pinus koraiensis seed scales， a single-factor analysis experiment was conducted with oil and proanthocyanidins yield as response values. The Box-Behnken response surface optimization method was applied to determine the optimal process conditions， which were as follows： 67% ethanol aqueous solution， liquid material ratio of 10∶1 mL/g， tea saponin mass concentration of 0.3%， power of 100 W， time of 20 min， water bath temperature of 50 ℃， expected yield of 21.24% and 3.03 mg/g respectively， actual yield of 20.86% and 2.98 mg/g， relative error of 1.79% and 2.97%. Comparison analysis revealed that UAE reached equilibrium in a relatively short time. UAE treatment increased the specific surface area of the seed powder in the solution. The order of DPPH and ABTS+ free radical scavenging activities for oil and proanthocyanidins was proanthocyanidins， Ve and oil， indicating that Pinus koraiensis seed scales oil and proanthocyanidins possess good antioxidant capabilities. The use of tea saponin as an inducer for UAE extraction of oil and proanthocyanidins from Pinus koraiensis seed scales demonstrated advantages. These research findings provide a theoretical basis for the in-depth development of Pinus koraiensis seed scales.

Keywords：Pinus koraiensis seed scales oil; Pinus koraiensis seed scales proanthocyanidins; extraction kinetic; ultrasonic assisted extraction; radical scavenging activity

0引言

紅松（Pinus Koraiensis）為松科、松屬常綠喬木裸子植物，在我國主要分布于東北小興安嶺一帶[1-3]。多為木材和觀賞樹種，其樹干中單寧類物質(zhì)和松香含量較高，種子在食品、藥品和工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用[4-5]。紅松果實脫粒過程中會產(chǎn)生大量的紅松種鱗，現(xiàn)階段其藥用、經(jīng)濟價值未能得到良好的開發(fā)與應(yīng)用。相關(guān)研究指出，紅松提取物中揮發(fā)油與非揮發(fā)油脂含量較高，油脂主要成分有月桂烯[6]、檸檬烯[7]和石竹烯[8]，為烯萜類化合物，具有較好的防腐、抗氧化效果。原花青素（Proanthocyanidins， PC）也是紅松提取物的主要成分，為兒茶素或表兒茶素組合而成的多酚化合物。原花青素與體內(nèi)自由基的清除、維生素C（Vc）的穩(wěn)定與吸收有著密切的聯(lián)系[9-14]。

近年來，紅松有效成分的提取與抗氧化活性相關(guān)研究得到眾多學(xué)者的關(guān)注。植物組織活性成分提取方式有超臨界（Supercritical extraction）、超聲輔助（Ultrasonic assisted extraction， UAE）、微波輔助（Microwave assisted extraction， MAE）、超聲微波協(xié)同輔助（Ultrasonic microwave cooperative assisted extraction， UMCAE）以及傳統(tǒng)索氏（Soxhlet extraction， SE）[9]。超聲條件下表面活性劑誘導(dǎo)紅松種鱗活性物質(zhì)提取相關(guān)研究未見報道。一方面，超聲輔助提取在目標物質(zhì)固有性質(zhì)不被破壞情況下，實現(xiàn)高質(zhì)、高效提?。涣硪环矫?，本研究中所應(yīng)用的表面活性劑（茶皂素）是一種水溶性三萜皂苷非離子表面活性劑，具有乳化、分散、起泡、潤濕和降低液體表面張力的特性，適量的茶皂素將利于有效物質(zhì)的提取[10-11]。

本研究以超聲輔助為提取方式，應(yīng)用茶皂素誘導(dǎo)紅松種鱗油脂、原花青素的提取。以單因素數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，遵循Box-Behnken原則對關(guān)鍵因素進行了優(yōu)化，通過與SE對比（動力學(xué)、比表面積和抗氧化活性），得出該方法的優(yōu)勢。最終成果可為紅松種鱗中天然產(chǎn)物的提取與分離提供堅實的理論和數(shù)據(jù)支撐。

1材料與儀器

紅松種鱗，2021年10月收集于黑龍江省五營紅松原始森林（48°74′～49°9′ N， 129°15′～129°30′ E）；無水乙醇、異丙醇、甲醇、丙酮、乙酸乙酯、NaOH （AR），HCl （37%），NH4Fe （SO4）2·12H2O，正丁醇、乙醇（75%），以上材料生產(chǎn)廠家為國藥集團化學(xué)試劑有限公司；原花青素（≥98%）、茶皂素（BR， 65%）、維生素E（分析純， 純度50%），上海源葉；超純水（實驗室自制）；S-8大孔樹脂，石英砂及其他化學(xué)試劑購于天津富宇精細化工有限公司。

數(shù)控超聲波清洗器（KQ-100DE/ KQ-300DE，昆山）；分析天平（AUW220D，SHIMADZU Japan）；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（Re-52aa，上海亞榮）；雙光束紫外分光光度計（TU-1901，北京普析）；電冰箱（BCD-475WLDPC，青島海爾）；高速中藥粉碎機（HC-250 T，浙江河城工貿(mào)）；恒溫干燥箱（LG 100 B，上海儀器總廠）；電磁爐（C21-SDHCB9E88，浙江蘇泊爾）；冷凍離心機（5810R，德國艾本德）；冷凍干燥機（YTLG-12A-80，上海葉拓）；物理吸附儀（ASAP 2460，美國麥克）；索氏提取器（250 mL，鹽城新明特玻璃儀器）；樹脂柱（Φ15 mm × 300 mm，天津化玻），等。

2試驗方法

2.1紅松種鱗油脂得率與原花青素質(zhì)量濃度測定

1）油脂得率的測定。布氏漏斗實現(xiàn)固液分離，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)（避光，45 ℃，0.09 MPa）實現(xiàn)油液分離，差量法計算得率。

2）原花青素質(zhì)量濃度的檢測。參見DB12/T 885—2019，植物提取物中原花青素的測定，紫外/可見分光光度法，適當修改測定，修改內(nèi)容：鹽酸-正丁醇溶液（體積比5%∶95%），原花青素純度≥98%，波長550 nm。標準曲線的制備：分別取0.25、0.65、1.25、2.5、3.75、5.0 mL的400 μg/mL原花青素工作液于10 mL棕色容量瓶，甲醇定容；以獲得10、25、50、100、150、200 μg/mL不同質(zhì)量濃度的原花青素標準品溶液，原花青素紫外掃描如圖1所示。

油脂得率（%）=m2－m1m2×100%。（1）

原花青素含量（mg/g）=C×Vm2×100%。（2）

式中：m1為提取完畢粉末質(zhì)量， g；m2為未經(jīng)提取的粉末質(zhì)量， g；C為原花青素溶液質(zhì)量濃度，μg/mL；V為定容體積， mL。

2.2動力學(xué)模型

通過擬合模型，得到了紅松種鱗油脂和原花青素的提取動力學(xué)模型。

2.2.1一階動力學(xué)方程

模型方程如下

dYtdt=K1（Ye－Yt）。（3）

式中：Yt、Ye分別表示時間t和提取平衡時紅松種鱗油脂得率和紅松種鱗原花青素含量;t為特定時間，min；K1為一階平衡速率常數(shù)。

相應(yīng)的非線性方程通過進一步積分方程而獲得，如下所示

Yt=Ye（1－e－K1t）。（4）

2.2.2二階動力學(xué)方程

模型方程如下。

dYtdt=K2（Ye－Yt）2。（5）

式中，K2為二階平衡速率常數(shù)。

進一步積分該方程以獲得相應(yīng)的非線性方程，如下所示。

Yt=K2Y2et1+K2Yet。（6）

一階、二階方程中，當t=0，t=t時，Yt=0為初始狀態(tài)，Yt=Yt。

2.3提取因素的影響

取自然風(fēng)干紅松種鱗粉末（脫脂粉末用于原花青素提取）4.00 g添加到80 mL棕色藍蓋瓶中，置于超聲波清洗機中。分別研究體積分數(shù)為70%不同溶劑類型（甲醇、異丙醇、乙醇、丙酮），乙醇體積分數(shù)（50%、60%、70%、80%、90%），液料比（6∶1、8∶1、10∶1、12∶1、14∶1 mL/g），表面活性劑用量（0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%），超聲功率（40、60、80、100、120 W），超聲水浴溫度（30、35、40、45、50、60 ℃）對油脂得率和原花青素含量提取程度的影響。

2.4工藝優(yōu)化

以提取單因素實驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析得出影響程度較高的乙醇體積分數(shù)、液料比（mL/g）和超聲水浴溫度（℃）三因素進一步進行響應(yīng)面的分析與優(yōu)化。

2.5原花青素的純化

以體積分數(shù)95%乙醇溶液浸泡S-8大孔樹脂24 h，超純水反復(fù)攪拌洗滌至溶液澄清。樹脂依次經(jīng)過質(zhì)量濃度4% NaOH浸泡（12 h）、超純水反復(fù)攪拌洗滌至中性、質(zhì)量濃度4% HCl浸泡（12 h）、超純水反復(fù)攪拌洗滌至中性，于體積分數(shù)75%乙醇溶液中浸泡備用。

原花青素粗提取溶液通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)（避光，40 ℃，0.09 MPa）進行濃縮，超純水定容至10 mL。以濕法裝柱，石英砂封層；上樣前，超純水沖洗樹脂柱中乙醇溶劑（2～4 BV，2 BV/h），將樣品溶液上柱，超純水走柱程 （4 BV，2 BV/h）。再以75%乙醇解吸原花青素（2 BV，2 BV/h），最終合并解吸液定容檢測（20 min/次，2 h）。旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)合并解吸液，（避光，40 ℃，0.09 MPa）濃縮溶液體積，冷凍干燥制樣。

2.6對比實驗

2.6.1提取方式

根據(jù)2.3得出參數(shù)，取適量種鱗粉末，對比研究UAE和SE條件下油脂與原花青素的提取動力學(xué)模型。

2.6.2空間結(jié)構(gòu)比表面積（BET）

將UAE和SE提取處理過的粉末分別干燥處理，檢測條件： 被吸附物為氮氣；測量溫度為195.850 ℃；熱校正為無；樣品質(zhì)量為0.405 5 g；熱自由空間為9.162 0 cm3；冷自由空間為26.641 8 cm3；平衡間隔為5 s；低壓力為無；樣品密度為1.000 g/cm3。

2.6.3抗氧化活性

1）1，1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基（DPPH）

配置DPPH-95%乙醇溶液（0.064 g/L）與質(zhì)量濃度為2.5、5、7.5、10、12.5、15、20、25 mg/mL油脂和1、2.5、5、7.5、10、20、30、40 μg/mL原花青素的95%乙醇溶液1∶1混合，95%乙醇溶液為空白，維生素E （Ve）為對比?；旌先芤喊捣磻?yīng)30 min，測定517 nm吸光值，以得出抗氧化活性，IC 50值以IC 50計算器得出。方程如下

R（%）=（1－AA0） × % 。 （7）

式中：R （%）為自由基清除率；A0為空白；A為樣品的吸光值。

2）2，2′-聯(lián)氮-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸自由基（ABTS+）

配置7 mmol/L ABTS+和140 mmol/L K2S2O8溶液，暗反應(yīng)12～18 h （5 mL∶88 μL），PBS緩沖液使其OD值為0.70±0.02與樣品溶液（0.5、1、1.5、2、2.5、3、4 mg/mL油脂和1、2.5、5、7.5、10、20、30、40 μg/mL原花青素的95%乙醇溶液，3 mL∶150 μL），暗反應(yīng) 6 min，95%乙醇溶液為空白，Ve為對比，測定734 nm吸光值，計算同式（7），IC 50以IC 50計算器得出。

2.7統(tǒng)計與分析

所有實驗均操作3次。數(shù)據(jù)由算術(shù)平均值和標準差組成，數(shù)據(jù)的方差分析和制圖由origin Pro 2021和Minitab 19完成，所有實驗均遵循鄧肯多區(qū)間檢驗原理。

3結(jié)果與分析

3.1單因素實驗

不同因素對油脂和原花青素得率的影響動力學(xué)曲線如2圖所示。

3.1.1溶劑類型的影響

油脂與原花青素的得率會因溶劑的不同而有明顯差異，如圖2（a）所示，可以被解釋為二者得率與溶劑類型有著密切相關(guān)的聯(lián)系[12]。一階動力學(xué)模型更適合擬合實驗數(shù)據(jù)和機理的解釋[13-14]。對圖2（a）和表1分析，油脂提取過程中，根據(jù)其一階平衡速率常數(shù)K，可知甲醇溶液最先進入平衡狀態(tài)，乙醇溶液次之；原花青素提取過程中，乙醇溶液最先進入平衡狀態(tài)，丙酮次之。綜合考慮綠色環(huán)保、平衡速率、溶劑與水的互溶性和油脂、原花青素得率，因此選擇乙醇進行下一步研究。

3.1.2乙醇體積分數(shù)的影響

茶皂素難溶于無水乙醇，更易溶于乙醇水溶液。因此，乙醇體積分數(shù)會影響油脂、原花青素得率如圖2（b）所示。一階動力學(xué)模型更適合擬合實驗數(shù)據(jù)和機理的解釋[13]。結(jié)合圖2（b）和表2可知，油脂與原花青素提取過程中，雖然90% 乙醇水溶液均最先進入平衡狀態(tài)，但二者得率增長率最低，相反70%時二者得率增長率最高。發(fā)生這一現(xiàn)象的原因在于，乙醇溶液的表面張力和相對極性與含水量呈正相關(guān)，而適宜的含水量有利于表面活性劑的溶解，可以促進物質(zhì)的提取。綜合考慮平衡速率與得率，故選擇70%這一突變點進行下一步優(yōu)化。

3.1.3液料比的影響

液料比對油脂、原花青素的得率的影響顯著，如圖2（c）所示。結(jié)合圖2（c）和表2可知，油脂與原花青素提取過程中，分別于12∶1和14∶1時最先進入平衡狀態(tài)（一階K），而10∶1時油脂與原花青素所對應(yīng)雙響應(yīng)指標狀態(tài)最佳。這一現(xiàn)象原因在于：較低的液料比時，溶液內(nèi)部對目標物質(zhì)的溶解能力不強，易飽和；而過高的液料比時，提取溶液體系體積過大，將會吸收過多的能量，不利于物質(zhì)的提取。因此，考慮到上述結(jié)果，以10∶1mL/g進行下一步優(yōu)化。

3.1.4表面活性劑用量的影響

表面活性劑用量對油脂、原花青素的得率有一定的影響。結(jié)合圖2（d）和表2可知，油脂和原花青素提取過程中，雖然分別于0.5%和0.2%最先進入平衡狀態(tài)（一階K），而0.3%時油脂與原花青素所對應(yīng)雙響應(yīng)指標狀態(tài)最佳。主要原因在于：當表面活性劑含量較低時，隨著劑量的增加，表面張力會增加，然后趨于平穩(wěn)，而過量的茶皂素會增加提取液混合物的黏度，這將抑制目標物質(zhì)的溶解。綜合考慮平衡速率與得率，選擇0.3%進行實驗。

3.1.5超聲功率的影響

油脂與原花青素的得率會因超聲功率的不同而有所差異，如圖2（e）所示。結(jié)合表1中一階K可知，油脂和原花青素提取過程中，均于60 W最先進入平衡狀態(tài)，但此時二者得率并不理想，超聲功率為100 W時油脂與原花青素的得率處于最佳狀態(tài)。主要原因在于：當超聲功率過高時，混合溶液體系的萃取伴隨著溶劑的氣化和揮發(fā)，這不利于萃取[15]?？傊?，油脂與原花青素的提取需要適當?shù)某晱姸?，因此，綜合考慮平衡速率與得率差異程度（因素之間），故選擇100 W進行實驗。

3.1.6超聲水浴溫度的影響

超聲水浴溫度對油脂與原花青素二者得率的影響程度顯著，如圖2（f）所示。結(jié)合表1中一階K可知，油脂和原花青素提取過程中，分別于45、30 ℃最先進入平衡狀態(tài)，但是二者的實際得率并不處于最佳值，而45 ℃時，油脂與原花青素的得率最佳。原因在于，相對較高的溫度有利于提取溶液內(nèi)部物質(zhì)的循環(huán)與擴散[16-17]。另一方面，溫度與提取混合溶液系統(tǒng)的蒸氣壓呈正相關(guān)，與溶液中氣泡爆炸產(chǎn)生的表面張力呈負相關(guān)，這最終將影響傳質(zhì)強度，這被稱為Young Laplace關(guān)系[18]。因此，選擇45 ℃這一點進行下一步的工藝優(yōu)化研究。

由圖2動力學(xué)曲線綜合觀察可知，20 min 時油脂與原花青素提取均進入平衡狀態(tài)，為了便于實驗優(yōu)化，提取時間選擇20 min。

3.2響應(yīng)面優(yōu)化

應(yīng)用Design Expert 8.0.6對單因素分析得出的

乙醇體積分數(shù)A （60%～80%）、液料比B （8∶1～12∶1 mL/g）和超聲水浴溫度C （40～50 ℃）三因素進行模型優(yōu)化實驗。優(yōu)化過程包括分析組、中心組實驗，油脂和原花青素得率為雙響應(yīng)值，擬合分析得出模型二次回歸方程如下

YOil = 21.21-0.27A+0.23B+0.27C+2.50×10-3AB+0.21AC-5.00×10-3BC-2.16A2-1.22B2-0.12C2

Note： K1 and K2 are the equilibrium rate constants for oil and proanthocyanidins， respectively.

YProanthocyanidins=2.36-0.60A-2.50×10-3B+0.36C-0.078AB-0.12AC+0.11BC-0.47A2-0.20B2+0.15C2

影響因素自變量、數(shù)據(jù)方差分析和最終推斷分別見表3和4。根據(jù)Fischer的“F統(tǒng)計”值（F）和概率值（P）對擬合模型對應(yīng)回歸方程中的各項系數(shù)和響應(yīng)值與各變量之間的關(guān)系進行分析。造成影響的主要因素包括A、B、C，AB、AC、BC、A2、B2、C2。影響油脂得率的因素影響程度為：C>A>B，AC>BC>AB，A2>B2>C2，A、B、C表現(xiàn)為差異性顯著，A2、B2為差異性極顯著，PLack of fit為差異性不顯著，R2 = 0.980 6、Adj. R2 = 0.955 7，其模型預(yù)測度和矯正系數(shù)分別為98.06%、95.57%。影響原花青素得率的因素影響程度為：A>C>B，AC>BC>AB，A2>B2>C2，B2為差異性顯著，A、C、A2為差異性極顯著。PLack of fit為差異性不顯著，Adj. R2 = 0.978 6、調(diào)整 R2 = 0.951 2，2組方差數(shù)據(jù)分析表明該雙響應(yīng)優(yōu)化模型擬合線性收斂、吻合程度較高。

響應(yīng)面優(yōu)化3D傘狀圖如圖3所示，對圖3分析可知，被優(yōu)化因素的最大、最小和0水平值。優(yōu)化過程中，Y軸為響應(yīng)值Y，X軸為另外2個因素，以此進行優(yōu)化模型的擬合。當對3D傘狀圖分析時默認其中一因素為定值0。

圖3 （a）（d）為A乙醇體積分數(shù)與B液料比對油脂和原花青素得率（雙響應(yīng)值）的交互影響。當A與B分別低于67%、10 mL/g時，雙響應(yīng)值會因其提升而得到不同程度的提高；當A與B分別高于67%、10 mL/g時，雙響應(yīng)值開始降低，由于AB （P>0.05），因此交互性作用為差異性不顯著。由此得知，雙響應(yīng)值對應(yīng)增量（Δ）在A=67%，B=10 mL/g時最佳。同理對圖3 （b）、圖3（e）和3（c）、圖3（f）中影響因素AC、BC分析，AC （67%，50 ℃）、BC （10 mL/g，50 ℃）時雙響應(yīng)值對應(yīng)增量（Δ）最佳。AC、BC （P>0.05），其交互作用均勻差異性不顯著。

3.3驗證實驗

響應(yīng)面優(yōu)化得出油脂和原花青素最佳提取工藝參數(shù)：67%乙醇水溶液，液料比10∶1 mL/g，茶皂素質(zhì)量濃度0.3%，超聲功率100 W，超聲時間 20 min，超聲水浴溫度50℃，油脂和原花青素預(yù)期得率分別為21.24%和3.03 mg/g，其實際得率為20.86%和2.98 mg/g，相對誤差分別為1.79%、2.97%，表明因素優(yōu)化有效。

3.4對比實驗

為了研究不同提取方式對油脂與原花青素提取的影響，將索氏提取引入實驗，對其提取動力學(xué)、空間結(jié)構(gòu)表征差異進行分析與研究。

3.4.1超聲輔助提取與索氏提取動力學(xué)對比

超聲輔助提取油脂與原花青素得率在一定范圍內(nèi)與時間呈正相關(guān)，如圖4所示，當提取時間在0～0.5 h時，二者得率均得到顯著提升，為提取過程的高效快速期。0.5～1 h時，油脂得率逐漸趨于平衡；原花青素有降解現(xiàn)象發(fā)生，主要原因為：1）隨著提取的不斷進行，提取混合溶液體系逐漸趨于飽和，因此油脂的溶解能力會逐漸趨于平衡；2）過度超聲作用產(chǎn)生“空化效應(yīng)”會造成原花青素發(fā)生降解[19]。油脂和原花青素提取動力學(xué)趨勢線于25 min時進入平衡狀態(tài)，且最大實際Y油脂和Y原花青素分別為23.05%和2.30 mg/g。

按照優(yōu)化最佳工藝參數(shù)進行油脂和原花青素超聲提取動力研究，同時將索氏提取參數(shù)設(shè)定為：67%乙醇水溶液，液料比10∶1 mL/g，茶皂素質(zhì)量濃度0.3%，加熱套功率450 W，超聲水浴溫度50 ℃。

索氏提取過程中，當提取時間為0～1 h時，油脂與原花青素得率均得到顯著提升。1～4 h時，油脂和原花青素提取動力學(xué)趨勢線分別于2 h和4 h進入平衡狀態(tài)，且最大實際Y油脂和Y原花青素分別為24.88%和3.28 mg/g。該提取過程滿足菲克第二定律，其一階動力學(xué)模型更適合擬合實驗數(shù)據(jù)和機理的解釋[13-14]，UAE平衡速率常數(shù)K1均大于SE，R12均高于0.99，表明在精確度較高的情況下，油脂和原花青素的UAE （25 min）最先進入平衡狀態(tài)。最終Y油脂和Y原花青素 （SE）均要高于UAE，歸咎于SE過長時間的溶劑循環(huán)沖刷，因此，與SE相比UAE更具優(yōu)勢。

3.4.2空間結(jié)構(gòu)表征

經(jīng)過UAE和SE提取處理過的紅松種鱗粉末的空間結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，見表5。

BET（UAE）和BET（SE）數(shù)值分別為（0.28±0.02） m2/g（0.21±0.03） m2/g。說明，UAE過程中所產(chǎn)生的“空化效應(yīng)”、適當較高的剪切力與范德華力有利于植物組織的破碎，可以增加底物在提取混合溶液中的比表面積，使其與混合提取溶液實現(xiàn)更好的接觸，最終實現(xiàn)有效物質(zhì)的高效提取的目的[20-21]。從空間結(jié)構(gòu)BET角度再一次對比證實，UAE更具優(yōu)勢。

3.4.3抗氧化活性

為了考察抗氧化活性，對油脂和原花青素進行了DPPH和ABTS+自由基清除實驗。結(jié)果如圖5所示，表明油脂和原花青素具有較好的自由基清除活性，且與二者質(zhì)量濃度呈線性正相關(guān)。根據(jù)50%清除率（IC50值），評估了二者的自由基清除能力。DPPH和ABTS+自由基清除活性由大到小依次均為：原花青素、Ve、油脂。油脂具備自由基清除活性主要原因在于，一方面，該類油脂為烯萜類物質(zhì)，不飽和成分含量較高；另一方面，超聲波使其有效成分不被破壞而保持原貌[22]。原花青素因其不飽和類物質(zhì)的相對含量較高，因此自由基清除活性非?？捎^，結(jié)果與Li等[23]結(jié)論有共鳴?？傊椭驮ㄇ嗨鼐哂休^好的自由基清除活性，可被作為天然抗氧化劑進行深度開發(fā)。

4結(jié)論與討論

本研究對紅松種鱗油脂和原花青素超聲提取工藝進行了系統(tǒng)性研究。以提取動力學(xué)單因素實驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，選用響應(yīng)面法對影響因素進行深度優(yōu)化，最佳優(yōu)化工藝參數(shù)為：67%乙醇水溶液，液料比10∶1 mL/g，茶皂素質(zhì)量濃度0.3%，超聲功率100 W，超聲時間 20 min，超聲水浴溫度50 ℃，油脂和原花青素預(yù)期得率分別為21.24%和3.03 mg/g，其實際得率為20.86%和2.98 mg/g，相對誤差分別為1.79%、2.97%。對比實驗得出：UAE提取動力學(xué)趨勢線能夠以較短的時間最先進入平衡狀態(tài)；經(jīng)提取處理后的鱗粉末空間結(jié)構(gòu)表征，BET（UAE）和BET（SE）數(shù)值分別為（0.28±0.02） m2/g和（0.21±0.03） m2/g；提取得到的油脂和原花青素對應(yīng)DPPH和ABTS+自由基清除活性順序依次均為：原花青素、Ve、油脂，表明油脂和原花青素具有較好的抗氧化能力，與Li等[24]超聲提取紫蘇籽油具有較好清除自由基能力的研究趨勢相同。進一步說明茶皂素誘導(dǎo)超聲輔助處理有利于油脂和原花青素的提取。最終成果可為紅松種鱗中天然產(chǎn)物的提取與分離提供堅實的理論和數(shù)據(jù)支撐。

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