徐春明， 李 丹

(北京工商大學食品學院/食品添加劑與配料北京高校工程研究中心/北京市食品風味化學重點實驗室，北京 100048)

響應面法優(yōu)化微波輔助提取紫蘇中迷迭香酸

徐春明， 李 丹

(北京工商大學食品學院/食品添加劑與配料北京高校工程研究中心/北京市食品風味化學重點實驗室，北京 100048)

采用微波輔助提取紫蘇葉中迷迭香酸，通過響應面分析對提取工藝進行優(yōu)化，得出較優(yōu)工藝條件為微波功率560 W，處理時間為4.5 min，料液比為1∶33(每33 mL溶液中含有1 g物料)，迷迭香酸產(chǎn)率為2.55 g/mg．通過對微波輔助提取和常規(guī)提取工藝的比較，可以得出利用微波輔助提取紫蘇葉中迷迭香酸的工藝是可行的．

紫蘇;微波輔助提取;響應面;迷迭香酸

紫蘇(perilla frutescens)系唇形科一年生草本植物，我國已有2000多年的栽培歷史，在我國范圍內(nèi)廣泛栽培［1－2］．主要用于藥用、油用、香料、食用等方面［3］，近些年來，紫蘇因其特有的活性物質及營養(yǎng)成分，成為一種倍受世界關注的多用途植物，經(jīng)濟價值很高［4］．紫蘇是衛(wèi)生部頒布的藥食同源目錄中的植物之一［5－6］，具有解毒、散熱、鎮(zhèn)咳、抗菌等功能［7］．現(xiàn)代科學研究證明，紫蘇是一種極具開發(fā)價值的保健資源［8－9］．紫蘇中含有多種植物多酚類化合物，迷迭香酸是其中的一種，一些實驗研究證明迷迭香酸具有抗氧化活性，可以清除自由基，且具有抗菌作用［10－11］，可用于植物源防腐劑，化妝品功能性添加劑，對人類美容養(yǎng)顏、減緩衰老和強身健體都起著重要的作用［12－13］．本文利用響應面優(yōu)化設計結合微波輔助提取紫蘇葉中迷迭香酸活性成分，為進一步開發(fā)紫蘇資源提供重要依據(jù)．

1 材料與方法

1.1 實驗材料

紫蘇葉來自甘肅涇源縣，60℃干燥至恒重，粉碎過40目篩后備用．乙醇、NaAc、FeSO4購自北京匯?？苾x科技有限公司，均為化學純．迷迭香酸標準品購自中國食品藥品檢定研究院．

1.2 提取方法

利用微波輔助提取，取精確稱重的粉碎后紫蘇葉，添加30 mL 70%乙醇為提取溶劑，根據(jù)實驗設計要求，設定相關參數(shù)，在CEM-MARS微波消解儀中，提取紫蘇葉中的迷迭香酸．通過單因素試驗研究不同微波功率、提取時間和料液比對迷迭香酸提取率的影響．每組試驗重復三次．在單因素試驗的基礎上通過響應面優(yōu)化設計實驗確定最佳提取工藝．迷迭香酸的產(chǎn)率按照式(1)計算．

1.3 迷迭香酸的測定方法［14］

利用分光光度法，配制迷迭香酸標準溶液，濃度分別為0.1，0.2，0.3，0.4，0.5 mg/mL，按照下面的方法繪制標準曲線．5 mL反應體系中含有4 mL 0.1 mol·L－1pH 值為 6.0 的 NaAc 緩沖液，30 μL 0.2 mol·L－1FeSO4溶液，0.2 mL 樣品溶液，0.77 mL 蒸餾水．混勻后暗處放置5 min，568 nm下測定吸光度，無水乙醇作為空白對照．

2 結論與分析

2.1 單因素實驗

2.1.1 不同微波功率對迷迭香酸產(chǎn)率的影響

選取70% 乙醇為提取溶劑，提取時間為3 min，料液比為1∶30(每30 mL溶液中含有1 g物料，以下同)，研究微波功率對迷迭香酸提取率的影響，結果見圖1．

圖1 微波功率對迷迭香酸產(chǎn)率的影響Fig．1 Effect of microwave power on rosmarinic acid content

微波射線到達細胞內(nèi)部后，細胞內(nèi)的溫度升高，高溫使細胞內(nèi)壓力增加，細胞破裂，胞內(nèi)物質流出，溶解至周圍溶劑中．在這個過程中微波的功率顯著影響物質釋放的效率．隨著微波功率的提高，迷迭香酸的產(chǎn)率提高，當微波功率達到450 W時，得率達到最大值，見圖1．微波功率大于450 W時，迷迭香酸的產(chǎn)率反而下降，其原因可能是由于隨著微波功率的加大，破壞了迷迭香酸的結構和穩(wěn)定性，從而導致產(chǎn)率下降，因此可以選擇450 W作為微波提取的最佳功率．

2.1.2 不同提取時間對迷迭香酸產(chǎn)率的影響

選取微波功率為450 W，乙醇濃度為70%，料液比為1∶30，研究提取時間對迷迭香酸產(chǎn)率的影響，結果見圖2．

圖2 提取時間對迷迭香酸產(chǎn)率的影響Fig．2 Effect of extraction time on rosmarinic acid content

提取時間顯著影響迷迭香酸的產(chǎn)率，從圖2可以看出，隨著提取時間的增加，迷迭香酸的產(chǎn)率在增加，并且在提取時間為4 min時達到最大值．從迷迭香酸產(chǎn)率的變化趨勢分析，提取時間過短迷迭香酸不能完全溶出，而提取時間過長可能破壞迷迭香酸的結構，導致產(chǎn)率下降．因此4 min為最佳提取時間．

2.1.3 不同料液比對迷迭香酸產(chǎn)率的影響

選取微波功率為450 W，乙醇濃度為70%，提取時間為4 min，研究料液比對迷迭香酸產(chǎn)率的影響，結果見圖3．

從圖3中可以看出，隨著料液比的提高，迷迭香酸的產(chǎn)率在增大，當料液比為1∶40時，產(chǎn)率和料液比為1∶50時差別不大，因此從成本考慮，選擇料液比為1∶40可以降低提取溶劑的使用量．

圖3 料液比對迷迭香酸產(chǎn)率的影響Fig．3 Effect of solid/liquid on rosmarinic acid content

2.2 響應面優(yōu)化實驗

2.2.1 響應面設計因素和水平

根據(jù)單因素實驗的結果，選取微波功率、提取時間和料液比三因素，具體試驗設計見表1．

表1 響應面設計因素和水平Tab．1 Factors and levels of response surface design

2.2.2 回歸模型的建立

根據(jù)所設計的試驗方案進行響應面試驗，試驗結果如表2．

表2 Box-Behnken設計和結果Tab．2 Box-Behnken design and results

利用統(tǒng)計分析軟件，對表2數(shù)據(jù)進行二次回歸擬合，得到回歸方程

如表3所示，通過方差分析，回歸模型極顯著，除了X1X2和X2X3交互項之外，其他各項對結果的影響均達到顯著水平，失擬值不顯著，模型的R2=0.905 4說明模型與實際的試驗結果的擬合程度較好［15］，可以用此模型對迷迭香酸提取試驗進行預測．

2.2.3 響應面分析

根據(jù)回歸方程，可做出響應面和等高線圖，從圖4中可以看出不同交互作用的等高線圖結合表3的顯著性檢驗結果，可以得出微波功率和處理時間的交互作用不顯著，處理時間和料液比的交互作用不顯著，其等高線圖近圓形．而微波功率和料液比的交互作用比較顯著，其等高線圖呈橢圓形［16］．

表3 回歸模型的方差分析Tab．3 ANOVA of regression model

圖4 各因素交互作用的響應面和等高線圖Fig．4 Response surface and contour line figure of interaction

2.2.4 回歸模型的驗證試驗

根據(jù)回歸方程及上述分析，響應面存在最大值，解方程可得紫蘇葉中迷迭香酸的最佳提取工藝為微波功率 561 W，處理時間為4.48 min，料液比為1∶32.6，理論最大包合率為2.58 g/mg．考慮實際操作，取微波功率560 W，處理時間為4.5 min，料液比為1∶33，三次重復試驗結果平均值為2.55 g/mg．基本與預測值相符，因此，本模型可以較好地反映紫蘇葉中迷迭香酸的最佳提取工藝．

2.3 微波輔助提取和常規(guī)提取比較

微波輔助提取和常規(guī)溶劑浸提對紫蘇葉中迷迭香酸產(chǎn)率的比較見表4，從表4中可以看出，微波輔助提取縮短了提取時間，提高了迷迭香酸的產(chǎn)率．因此利用微波輔助提取紫蘇葉中迷迭香酸的工藝是可行的．

表4 微波輔助提取和常規(guī)提取比較Tab．4 Difference in microwave-assisted extraction and conventional extraction

3 結論

采用微波輔助提取紫蘇葉中迷迭香酸，通過單因素試驗和和Box-Behnken試驗設計以及響應面分析對提取工藝進行優(yōu)化，得出較優(yōu)工藝條件為微波功率560 W，處理時間為4.5 min，料液比為1∶33，三次重復試驗結果平均值為2.55 g/mg．并得到迷迭香酸產(chǎn)率與提取條件各因素變量的二次方程模型，該模型回歸極顯著，對試驗結果擬合良好，可應用于實際預測．

通過對微波輔助提取和常規(guī)提取工藝的比較，可以得出利用微波輔助提取紫蘇葉中迷迭香酸的工藝是可行的．

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(責任編輯:葉紅波)

Probiotic Properties of Two Self-chosen Lactobacillus Strains

LIN Xiao-zi1，2， LIANG Zhang-cheng1，2， HE Zhi-gang1，2， LI Wei-xin1，2， REN Xiang-yun1，2
(1．Institute of Agricultural Engineering Technology，F(xiàn)ujian Academy Agricultural Sciences，F(xiàn)ujian Fuzhou 350003，China;2．Agricultural Products Storage and Process Research Centre，F(xiàn)ujian Academy Agricultural Sciences，F(xiàn)ujian Fuzhou 350013，China)

The probiotic properties of two self-chosen lactobacillus strains were studied to provide the theorerical foundation for the research and development of lactic acid fermentation beverage．The stress resistance of lactobacillus plantarum R23 and lactobacillus casei R35 were investigated in a simulated enviroment of gastric acidity and bile salts，the adhesion ability were determined such as their aggregation properties and cell-surface hydrophobicity．The antioxidation of the broth including the scavenging effects on superoxide radical and hydroxyl radical was evaluated in vitro．The results showed that the stress resistance of the both strains was superior to the control group lactobacillus delbrueckii subsp 6045．The tolerance of pH value was 2.5 and bile salt was 5 g·L－1for the lactobacillus plantarum R23，showing the strongest stress resistance．The adhesion of the lactobacillus casei R35 was the strongest in contrast with the control group，the hydrophobicity of the lactobacillus paltarum R23 was stronger，while its aggregation properties was weaker．The extracellular products of three strains had antioxidant capacity after 24 h culture，while lactobacillus paltarum R23 showed the best．Its scavenging rate to superoxide radical and hydroxyl radical was 77.8%and 80.94%respectively，which was 36.72%and 5.81%higher than the control group．

lactobacillus plantarum;lactobacillus casei;probiotic properties;antioxidation

TS255.5

A

1671-1513(2012)01-0026-04

2011-12-31

徐春明，男，副教授，博士，主要從事生物化方面的研究．