沙蔥總黃酮物質(zhì)提取工藝優(yōu)化及其生物活性研究

賀新平 田存章 錢保陸 謝一鳴

摘要：沙蔥廣泛栽培于我國高寒地區(qū)，富含氨基酸、微量元素和多種生物活性物質(zhì)。黃酮是一種天然活性成分，與生姜和草果等調(diào)味料中黃酮類物質(zhì)提取工藝的研究相比，沙蔥總黃酮提取工藝的研究相對較遲，為使沙蔥中活性成分得到全面研究和開發(fā)，該研究通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)對沙蔥中總黃酮提取工藝進(jìn)行研究和優(yōu)化。結(jié)果表明，沙蔥總黃酮提取的最佳加工工藝為料液比例1∶30、提取時(shí)間15 min、乙醇濃度75%、提取溫度90 ℃、超聲波功率70 W，此時(shí)沙蔥總黃酮得率為13.241%。此外，將沙蔥總黃酮和BHT（2，6-二叔丁基對甲酚）在還原能力方面進(jìn)行比較研究，發(fā)現(xiàn)沙蔥總黃酮具有還原能力，但還原能力低于BHT。

關(guān)鍵詞：沙蔥；黃酮；提取工藝；活性物質(zhì)

中圖分類號：TS201.2 ?????文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ????文章編號：1000-9973（2024）04-0182-04

Optimization of Extraction Process of Total Flavonoids from Allium

mongolicum Regel and Study on Their Bioactivity

HE Xin-ping1， TIAN Cun-zhang2， QIAN Bao-lu2， XIE Yi-ming2

（1.Biological and Basic Medical Experimental Teaching Center， Sanquan College of Xinxiang Medical

University， Xinxiang 453003， China; 2.School of Life Science and Technology， Sanquan

College of Xinxiang Medical University， Xinxiang 453003， China）

Abstract： Allium mongolicum Regel is widely cultivated in the alpine region in China and is rich in amino acids， trace elements and various bioactive substances. Flavonoids are a kind of natural active components. Compared with the study on the extraction process of flavonoids from seasonings such as ginger and Amomum tsao-ko， the study on the extraction process of total flavonoids from Allium mongolicum Regel is relatively late. In order to fully research and develop the active components in Allium mongolicum Regel， the extraction process of total flavonoids from Allium mongolicum Regel is studied and optimized through single factor test and orthogonal test. The results show that the optimal extraction process of total flavonoids from Allium mongolicum Regel is solid-liquid ratio of 1∶30， extraction time of 15 min， ethanol concentration of 75%， extraction temperature of 90 ℃ and ultrasonic power of 70 W. At this time， the yield of total flavonoids from Allium mongolicum Regel is 13.241%. In addition， a comparative study is conducted on the reducing ability of the total flavonoids from Allium mongolicum Regel and BHT （2，6-di-tert-butyl-p-cresol）. It is found that the total flavonoids from Allium mongolicum Regel?has reducing ability， but the reducing ability is lower than that of BHT.

Key words： Allium mongolicum Regel; flavonoids; extraction process; active substances

收稿日期：2023-09-24

基金項(xiàng)目：新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院三全學(xué)院優(yōu)秀青年教師培養(yǎng)項(xiàng)目（SQ2021YQJH14，SQ2022YQJH12）

作者簡介：賀新平（1986—），女，河南商丘人，實(shí)驗(yàn)師，碩士，研究方向：藥用植物內(nèi)生菌及生物活性。

沙蔥是一種抗寒、抗旱的百合科蔥屬植物[1]，主要分布于我國山西、青海、新疆、內(nèi)蒙古、寧夏等沙丘地帶[2—3]，具有辛辣芳香氣味，被廣泛應(yīng)用于各種烹飪和調(diào)味，給食物帶來了辛香味道，同時(shí)也增加了營養(yǎng)成分[4—5]。

沙蔥中含有17種氨基酸和多種礦物質(zhì)元素，且粗蛋白、粗脂肪、膳食纖維、灰分等含量較高[6]，不飽和脂肪酸含量也顯著高于一般蔬菜[7]。沙蔥經(jīng)過腌制后不僅味道鮮美[8]，而且粗蛋白含量也高于未經(jīng)過腌制的沙蔥[9]。沙蔥油中的化合物經(jīng)過提取和分析，鑒定出酮類、酚類、醇類、酸類、烯烴類和芳香類等化合物[10—11]，這些活性成分具有治療紅白痢疾和清熱解毒等功效。張秀媛等[12]對沙蔥的抑菌作用進(jìn)行了研究，沙蔥原汁對白色葡萄球菌、普通變形桿菌和金黃色葡萄球菌具有一定的抑菌作用，且抑菌作用隨著沙蔥原汁添加量的增加而增強(qiáng)[13—14]。

隨著社會的發(fā)展，人們的生活水平逐漸提高，綠色食品提取物深受消費(fèi)者喜愛[15]。沙蔥不僅是一種天然野生蔬菜，而且是一種綠色蔬菜，其活性成分也作為添加劑被廣泛應(yīng)用于畜牧業(yè)生產(chǎn)中[16]。生姜和草果等調(diào)味料中黃酮物質(zhì)提取工藝研究開展較早，但沙蔥總黃酮提取工藝相關(guān)報(bào)道較少[17]，通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)對沙蔥中活性成分提取工藝進(jìn)行研究和優(yōu)化，為沙蔥的開發(fā)利用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與試劑

沙蔥：采于內(nèi)蒙古天然牧場。

樣品處理：將新鮮的沙蔥洗凈，在65 ℃條件下進(jìn)行烘干和粉碎，再過80目篩，按比例進(jìn)行脫脂、脫色處理，過濾、烘干后貯藏備用。

試劑：氫氧化鈉、硝酸鈉、氯化鐵、鹽酸、鎂粉和無水乙醇。

1.2 試驗(yàn)儀器

蒸發(fā)儀、自動多功能酶標(biāo)儀、分析天平、混勻機(jī)、離心機(jī)、200 mL錐形瓶、清洗機(jī)、水浴鍋和冷凍干燥機(jī)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 沙蔥總黃酮得率的測定[18]

沙蔥總黃酮得率的測定見下式：

沙蔥總黃酮得率（%）=C×N×VM×100%。

式中：C表示總黃酮濃度（g/mL）；N表示稀釋倍數(shù)；V表示樣品體積（mL）；M表示原料質(zhì)量（g）。

1.3.2 單因素試驗(yàn)

1.3.2.1 超聲波功率對沙蔥總黃酮得率的影響

取1 g沙蔥粉末，控制其他影響因素為料液比例1∶30（質(zhì)量和體積比）、乙醇濃度75%、提取時(shí)間20 min、提取溫度70 ℃，研究不同超聲波功率50，60，70，80，90 W對沙蔥總黃酮得率的影響，每個(gè)小組進(jìn)行5個(gè)重復(fù)。

1.3.2.2 料液比例對沙蔥總黃酮得率的影響

取1 g沙蔥粉末，控制其他影響因素為超聲波功率70 W、乙醇濃度75%、提取時(shí)間20 min、提取溫度70 ℃，研究不同料液比例1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50（質(zhì)量和體積比）對沙蔥總黃酮得率的影響，每個(gè)小組進(jìn)行5個(gè)重復(fù)。

1.3.2.3 乙醇濃度對沙蔥總黃酮得率的影響

取1 g沙蔥粉末，控制其他影響因素為料液比例1∶30（質(zhì)量和體積比）、超聲波功率70 W、提取時(shí)間20 min、提取溫度70 ℃，研究不同乙醇濃度55%、65%、75%、85%、95%對沙蔥總黃酮得率的影響，每個(gè)小組進(jìn)行5個(gè)重復(fù)。

1.3.2.4 提取時(shí)間對沙蔥總黃酮得率的影響

取1 g沙蔥粉末，控制其他影響因素為料液比例1∶30（質(zhì)量和體積比）、乙醇濃度75%、超聲波功率70 W、提取溫度70 ℃，研究不同提取時(shí)間5，10，15，20，25 min對沙蔥總黃酮得率的影響，每個(gè)小組進(jìn)行5個(gè)重復(fù)。

1.3.2.5 提取溫度對沙蔥總黃酮得率的影響

取1 g沙蔥粉末，控制其他影響因素為料液比例1∶30（質(zhì)量和體積比）、乙醇濃度75%、提取時(shí)間20 min、超聲波功率70 ?W，研究不同提取溫度10，30，50，70，90 ℃對沙蔥總黃酮得率的影響，每個(gè)小組進(jìn)行5個(gè)重復(fù)。

1.3.3 正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)對沙蔥總黃酮提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，沙蔥總黃酮得率正交試驗(yàn)因素和水平見表1。

1.3.4 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)結(jié)果用Excel 2010軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。

2 結(jié)果和討論

2.1 超聲波功率對沙蔥總黃酮得率的影響

由圖1可知，當(dāng)超聲波功率為50～70 W時(shí)，沙蔥總黃酮得率呈現(xiàn)上升趨勢，這是由于當(dāng)超聲波功率增加時(shí)，沙蔥細(xì)胞壁破碎，細(xì)胞內(nèi)的黃酮類化合物不斷溶解出來，使得沙蔥總黃酮含量逐漸增加。當(dāng)超聲波功率大于70 W時(shí)，較高的超聲波功率不僅使其細(xì)胞壁破碎，而且導(dǎo)致總黃酮化合物被不斷分解，使得沙蔥總黃酮得率不斷下降[19]。此外，超聲功率過高也會使設(shè)備損耗嚴(yán)重，同時(shí)對環(huán)境造成污染，所以選擇超聲波功率70 W作為沙蔥總黃酮最佳提取條件。

由圖2可知，沙蔥總黃酮得率隨著料液比例的增加先升高后降低，當(dāng)料液比例小于1∶30時(shí)，沙蔥中的總黃酮不能完全溶于溶劑中，還有一些總黃酮存在于沙蔥細(xì)胞中，造成沙蔥總黃酮得率較低。隨著料液比例中乙醇添加量不斷增加，沙蔥總黃酮得率明顯上升。當(dāng)料液比例大于1∶30時(shí)，沙蔥中的黃酮類化合物全部被溶解出來，隨著乙醇添加量逐漸增加，沙蔥總黃酮得率變化不明顯。所以，選擇料液比例1∶30作為沙蔥總黃酮最佳提取條件。

2.3 乙醇濃度對沙蔥總黃酮得率的影響

由圖3可知，當(dāng)乙醇濃度低于75%時(shí)，沙蔥總黃酮得率逐漸升高；當(dāng)乙醇濃度大于75%時(shí)，沙蔥總黃酮得率隨著乙醇濃度的增加而降低。沙蔥中的黃酮類化合物主要以黃酮苷形式存在，雖然黃酮苷具有親水作用，但是總黃酮具有疏水性，所以乙醇濃度和總黃酮得率沒有相關(guān)關(guān)系。所以，選擇乙醇濃度75%作為沙蔥總黃酮提取最佳條件。

2.4 提取時(shí)間對沙蔥總黃酮得率的影響

由圖4可知，當(dāng)提取時(shí)間為15～25 min時(shí)，沙蔥總黃酮得率基本保持不變，這是由于沙蔥總黃酮基本溶于溶劑中，當(dāng)提取時(shí)間持續(xù)增加時(shí)，并不能使總黃酮得率升高。當(dāng)提取時(shí)間小于15 min時(shí)，沙蔥中的總黃酮不斷溶于溶劑中，使得總黃酮得率不斷升高。

2.5 提取溫度對沙蔥總黃酮得率的影響

由圖5可知，當(dāng)提取溫度為70 ℃時(shí)，沙蔥總黃酮得率最高，為8.5%。當(dāng)提取溫度低于70 ℃時(shí)，沙蔥總黃酮得率不斷升高。隨著提取溫度升高，沙蔥溶液中的分子運(yùn)動速度逐漸加快，沙蔥中的黃酮類化合物不斷溶解，使得沙蔥總黃酮得率不斷升高。當(dāng)提取溫度大于70 ℃時(shí)，沙蔥總黃酮得率開始逐漸降低，這是由于過高的溫度會影響總黃酮得率，所以選擇提取溫度70 ℃作為沙蔥總黃酮最佳提取條件。

2.6 正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，以沙蔥總黃酮得率為指標(biāo)進(jìn)行正交試驗(yàn)，沙蔥總黃酮響應(yīng)面分析方案和結(jié)果見表2。

根據(jù)回歸擬合各個(gè)因素對沙蔥總黃酮得率影響的回歸方程：Y=11.23+0.23A+0.33B+0.23C+0.12D+0.045AB+0.75AC+0.25AD-0.22BC-0.13BD+0.35CD-2.12A2-1.22B2-0.85C2+0.26D2，回歸模型方差分析結(jié)果見表3。

由表3可知，模型的P值小于0.000 1，失擬項(xiàng)的P值為0.076 5，且該模型的系數(shù)R2=0.985 2，說明影響因素和總黃酮得率之間的關(guān)系顯著，此模型可以用來分析和預(yù)測沙蔥總黃酮得率。A、B、C、D 4個(gè)因素的F值分別為3.21，3.05，7.23，4.24，經(jīng)過分析，沙蔥總黃酮提取的最佳加工工藝為乙醇濃度75%、提取時(shí)間15 min、料液比例1∶30、提取溫度90 ℃、超聲波功率70 W，此時(shí)沙蔥總黃酮得率為13.241%。

2.7 沙蔥總黃酮還原能力的測定

由圖6可知，隨著沙蔥總黃酮濃度的增加，還原能力也逐漸增大，但沙蔥總黃酮的還原能力一直低于BHT（2，6-二叔丁基對甲酚）的還原能力。當(dāng)濃度大于1 mg/mL時(shí)，BHT（2，6-二叔丁基對甲酚）的還原能力基本保持不變，且始終高于沙蔥總黃酮的還原能力。沙蔥總黃酮具有一定的還原能力，且隨著總黃酮濃度的增加而增大，但其還原能力仍然低于BHT（2，6-二叔丁基對甲酚）。沙蔥中總黃酮得率的測定見表4。

3 小結(jié)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，天然植物提取物也受到了消費(fèi)者的喜愛，沙蔥不僅是野生蔬菜，而且是一種綠色蔬菜，其天然活性成分更是一種綠色食品添加劑。沙蔥是蔥屬植物，富含多種營養(yǎng)物質(zhì)和生物活性成分。黃酮類化合物是一種天然的活性成分，相對于對生姜和大蒜的研究，沙蔥總黃酮的相關(guān)研究較少，為了使沙蔥中的活性成分得到全面研究和開發(fā)，本研究通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)對沙蔥總黃酮得率加工工藝進(jìn)行研究，結(jié)果表明，沙蔥總黃酮的最佳提取工藝為乙醇濃度75%、提取時(shí)間15 min、料液比例1∶30、提取溫度90 ℃、超聲波功率70 W，此時(shí)沙蔥總黃酮得率為13.241%。

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