超聲波提取北五味子果實及莖葉總?cè)频难芯?/h1>
2013-09-05 14:22:16崔福順李官浩金清
食品研究與開發(fā) 2013年7期
崔福順，李官浩，金清
（延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)系，吉林延吉 133000）
北五味子為木蘭科植物五味子Schisandra chinensis（Turcz.）Bail1.的干燥成熟果實。味酸、甘，性溫；歸肺、心、腎經(jīng)。具有收斂固澀，益氣生津，補(bǔ)腎寧心功效。北五味子中的化學(xué)成分已報道有木脂素、多糖、三萜類、有機(jī)酸、揮發(fā)油等[1－2]。目前對北五味子中木脂素、多糖、有機(jī)酸等的提取及活性的研究較多，對北五味子中總?cè)频奶崛∶蠎椳奫3]等進(jìn)行了藤莖中總?cè)频奶崛⊙芯?，北五味子果實及莖葉中提取總?cè)七€未見報道。三萜類化合物具有多種生物活性，如抗腫瘤、抗炎、抗病毒作抗動脈粥樣硬化及降糖、調(diào)脂等作用[4]。目前對三萜類的提取主要有傳統(tǒng)的醇提法[5]、超臨界 CO2萃取[6]、微波提取法[7]、超聲波提取方法[8－9]?，F(xiàn)代高新技術(shù)超聲波可以在液體中產(chǎn)生空化作用，空化作用產(chǎn)生的沖擊波和射流可破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，增加細(xì)胞內(nèi)溶物通過細(xì)胞膜的穿透力和傳輸能力，提高有效成分的提取[10]。因此，本試驗采用超聲波法通過單因素和正交試驗對北五味子果實及莖葉中總?cè)七M(jìn)行提取研究，為北五味子的深加工及綜合利用提供參考。
1 材料與方法
1.1 材料及儀器
北五味子果實、莖葉：采自農(nóng)學(xué)院實驗地。果實經(jīng)干燥后粉碎至60目～80目，莖葉經(jīng)冷凍貯藏后粉碎至40目～60目；齊墩果酸標(biāo)準(zhǔn)品：購自中國藥品生物制品檢定所。
乙醇、甲醇、高氯酸、香蘭素、冰醋酸等均為分析純。
HH－6型恒溫水浴鍋：常州市華普達(dá)教學(xué)儀器有限公司；UV－7504紫外可見分光光度計：上海欣茂儀器有限公司；KQ－500D醫(yī)用數(shù)控超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司。
1.2 方法
1.2.1 總?cè)频奶崛?/p>
本試驗以乙醇作為提取劑。稱取北五味子5 g，料液比1∶10（g/mL），浸泡12 h后按設(shè)定條件進(jìn)行超聲波提取、過濾，濾渣在相同條件下再提一次，合并濾液，0.45 μm微孔膜過濾后定容至100 mL，得提取液。
1.2.2 最大吸收峰的測定及標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制
準(zhǔn)確稱取干燥至恒重的齊墩果酸標(biāo)準(zhǔn)品2.0 mg于25 mL的容量瓶中，加入無水乙醇溶液，稀釋至刻度，搖勻，即為0.08 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液。以無水乙醇作為空白，用紫外可見分光光度計做全程掃描，測出其最大吸收峰為547 nm。
準(zhǔn)確吸取齊墩果酸標(biāo)準(zhǔn)溶液 0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL分別置于試管中，水浴揮干乙醇，加5%香草醛－冰醋酸液0.2 mL，高氯酸0.8 mL，置 60℃水浴15 min，冷卻，加冰醋酸定容至5.0 mL，搖勻。以未加標(biāo)準(zhǔn)品的比色液做空白，在547 nm處測定吸光度。以齊墩果酸的質(zhì)量為橫坐標(biāo)，吸光度值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。得回歸方程為：y=0.013 6x－0.103 9，R2=0.998 7。
圖1 總?cè)茦?biāo)準(zhǔn)曲線
Fig.1 Standard curve of total triterpenoids
1.2.3 總?cè)坪康臏y定及得率的計算
準(zhǔn)確吸取提取液，按1.2.2中的方法操作測定吸光度，由標(biāo)準(zhǔn)曲線計算出總?cè)瀑|(zhì)量。按下式計算總?cè)频寐省?/p>
1.3 試驗設(shè)計
以北五味子總?cè)频寐蕿榭疾熘笜?biāo)，對提取劑濃度、超聲提取時間、提取溫度、超聲功率進(jìn)行單因素試驗；在單因素試驗基礎(chǔ)上采用L9（34）正交試驗確定最佳提取工藝。
2 結(jié)果與討論
2.1 單因素試驗
2.1.1 提取劑濃度對北五味子果實中總?cè)频寐实挠绊?/p>
固定超聲提取時間30 min、提取溫度55℃、超聲功率300 W，考察不同乙醇濃度對北五味子果實中總?cè)频寐实挠绊?，結(jié)果見圖2。
圖2 提取劑濃度對得率的影響Fig.2 Effect of concentration of alcohol on extraction efficiency
由圖2可以看出，總?cè)频牡寐孰S提取劑乙醇濃度的增大而提高；乙醇濃度達(dá)到90%之后，得率提高不明顯。因此選擇80%、90%、95%的乙醇濃度作為正交試驗的3個水平。
2.1.2 超聲提取時間對北五味子果實中總?cè)频寐实挠绊?/p>
圖3 超聲提取時間對得率的影響Fig.3 Effect of time on extraction efficiency
固定提取劑乙醇濃度為90%、提取溫度55℃、超聲功率300 W，考察不同超聲提取時間對北五味子果實中總?cè)频寐实挠绊?，結(jié)果見圖3。由圖3可以看出，超聲提取時間在15 min～30 min時得率逐漸上升，達(dá)到30 min后得率隨時間下降。因此選擇超聲提取時間15、30、45 min作為正交試驗的3個水平。
2.1.3 提取溫度對北五味子果實中總?cè)频寐实挠绊懝潭ㄌ崛┮掖紳舛葹?0%、超聲提取時間30 min、超聲功率300 W，考察不同超聲提取溫度對北五味子果實中總?cè)频寐实挠绊?，結(jié)果見圖4。
圖4 提取溫度對得率的影響Fig.4 Effect of temperature on extraction efficiency
由圖4可以看出，提取溫度在45℃～55℃時，得率上升；超過55℃得率呈下降的趨勢。因此，選擇55、65、75℃作為正交試驗的3個水平。
2.1.4 超聲功率對五味子粗多糖得率的影響
固定提取劑乙醇濃度為90%、超聲提取時間30 min、提取溫度55℃，考察不同超聲提取功率對北五味子果實中總?cè)频寐实挠绊?，結(jié)果見圖5。
圖5 超聲功率對得率的影響Fig.5 Effect of ultrasonic wave power on extraction efficiency
由圖5可以看出超聲提取功率在200 W～400 W之間時，得率變化不明顯。因此選擇超聲提取功率為200、300、400 W為正交試驗的3個水平。
2.2 北五味子果實中總?cè)谱罴烟崛l件的確定
在單因素試驗基礎(chǔ)上，以提取劑濃度、超聲提取時間、提取溫度、超聲功率為主要因素，采用L9（34）正交試驗對提取條件進(jìn)行優(yōu)化。因素水平表見表1。
表1L9（34）正交試驗因素水平表Table 1Factors level of L9（34）orthogonal test
北五味子果實中總?cè)谱罴烟崛l件正交試驗設(shè)計及結(jié)果見表2。
表2L9（34）北五味子果實總?cè)铺崛≌辉囼炘O(shè)計及結(jié)果Table 2Design and results of L9（34）orthogonal test of extracting total triterpenoids from fruit of Schisandra
由L9（34）正交試驗結(jié)果的極差分析可以得出：影響北五味子果實中總?cè)频寐实闹饕蛩匾来螢樘崛舛龋ˋ）＞提取溫度（C）＞超聲提取時間（B）＞超聲功率（D）；最佳提取條件為A3B2C1D2，即提取劑濃度95%、超聲提取時間30 min、提取溫度55℃、超聲功率300 W。在最佳提取條件下進(jìn)行驗證提取，北五味子果實中總?cè)频寐蕿?.35%。
2.3 北五味子莖葉中總?cè)谱罴烟崛l件的確定
本試驗以提取劑濃度、超聲提取時間、提取溫度、超聲功率為主要因素，采用L9（34）正交試驗對北五味子莖葉中總?cè)铺崛l件進(jìn)行了優(yōu)化。因素水平表同表1，北五味子莖葉中總?cè)谱罴烟崛l件正交試驗設(shè)計及結(jié)果見表3。
由L9（34）正交試驗結(jié)果的極差分析可以得出：影響北五味子莖葉中總?cè)铺崛÷实闹饕蛩匾来螢槌暪β剩―）＞提取劑濃度（A）＞提取溫度（C）＞超聲提取時間（B）；最佳提取條件為A2B2C3D1，即提取劑濃度90%、超聲提取時間30 min、提取溫度75℃、超聲功率200 W，北五味子莖葉中總?cè)频寐蕿?.06%。
3 討論
本試驗通過單因素及正交試驗，對北五味子果實及莖葉中總?cè)频奶崛∵M(jìn)行了研究。結(jié)果表明，果實中主要因素依次為提取劑濃度（A）＞提取溫度（C）＞超聲提取時間（B）＞超聲功率（D），最佳提取條件為提取劑濃度95%、超聲提取時間30 min、提取溫度55℃、超聲功率300 W，總?cè)频寐蕿?.35%；莖葉中主要因素依次為超聲功率（D）＞提取劑濃度（A）＞提取溫度（C）＞超聲提取時間（B）；最佳提取條件為提取劑濃度90%、超聲提取時間30 min、提取溫度75℃、超聲功率200 W時，總?cè)频寐蕿?.06%。
表3L9（34）北五味子莖葉總?cè)铺崛≌辉囼炘O(shè)計及結(jié)果Table 3Design and results of L9（34）orthogonal test of extracting total triterpenoids from stems and leaves of Schisandra
三萜類化合物具有的抗氧化、抗病毒等生理活性使其成為近年來研究開發(fā)的熱點(diǎn)。孟憲軍等采用超聲[3]、微波 等方法對北五味子藤莖中總?cè)七M(jìn)行了研究，得率分別為2.75%、2.137%。本試驗對果實及莖葉中提取的總?cè)频寐矢哂谔偾o，說明北五味子的果實、莖葉、藤莖中均含有三萜類化合物，都可以作為三萜類化合物的來源。
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崔福順，李官浩，金清
（延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)系，吉林延吉 133000）
北五味子為木蘭科植物五味子Schisandra chinensis（Turcz.）Bail1.的干燥成熟果實。味酸、甘，性溫；歸肺、心、腎經(jīng)。具有收斂固澀，益氣生津，補(bǔ)腎寧心功效。北五味子中的化學(xué)成分已報道有木脂素、多糖、三萜類、有機(jī)酸、揮發(fā)油等[1－2]。目前對北五味子中木脂素、多糖、有機(jī)酸等的提取及活性的研究較多，對北五味子中總?cè)频奶崛∶蠎椳奫3]等進(jìn)行了藤莖中總?cè)频奶崛⊙芯?，北五味子果實及莖葉中提取總?cè)七€未見報道。三萜類化合物具有多種生物活性，如抗腫瘤、抗炎、抗病毒作抗動脈粥樣硬化及降糖、調(diào)脂等作用[4]。目前對三萜類的提取主要有傳統(tǒng)的醇提法[5]、超臨界 CO2萃取[6]、微波提取法[7]、超聲波提取方法[8－9]?，F(xiàn)代高新技術(shù)超聲波可以在液體中產(chǎn)生空化作用，空化作用產(chǎn)生的沖擊波和射流可破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，增加細(xì)胞內(nèi)溶物通過細(xì)胞膜的穿透力和傳輸能力，提高有效成分的提取[10]。因此，本試驗采用超聲波法通過單因素和正交試驗對北五味子果實及莖葉中總?cè)七M(jìn)行提取研究，為北五味子的深加工及綜合利用提供參考。
1 材料與方法
1.1 材料及儀器
北五味子果實、莖葉：采自農(nóng)學(xué)院實驗地。果實經(jīng)干燥后粉碎至60目～80目，莖葉經(jīng)冷凍貯藏后粉碎至40目～60目；齊墩果酸標(biāo)準(zhǔn)品：購自中國藥品生物制品檢定所。
乙醇、甲醇、高氯酸、香蘭素、冰醋酸等均為分析純。
HH－6型恒溫水浴鍋：常州市華普達(dá)教學(xué)儀器有限公司；UV－7504紫外可見分光光度計：上海欣茂儀器有限公司；KQ－500D醫(yī)用數(shù)控超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司。
1.2 方法
1.2.1 總?cè)频奶崛?/p>
本試驗以乙醇作為提取劑。稱取北五味子5 g，料液比1∶10（g/mL），浸泡12 h后按設(shè)定條件進(jìn)行超聲波提取、過濾，濾渣在相同條件下再提一次，合并濾液，0.45 μm微孔膜過濾后定容至100 mL，得提取液。
1.2.2 最大吸收峰的測定及標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制
準(zhǔn)確稱取干燥至恒重的齊墩果酸標(biāo)準(zhǔn)品2.0 mg于25 mL的容量瓶中，加入無水乙醇溶液，稀釋至刻度，搖勻，即為0.08 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液。以無水乙醇作為空白，用紫外可見分光光度計做全程掃描，測出其最大吸收峰為547 nm。
準(zhǔn)確吸取齊墩果酸標(biāo)準(zhǔn)溶液 0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL分別置于試管中，水浴揮干乙醇，加5%香草醛－冰醋酸液0.2 mL，高氯酸0.8 mL，置 60℃水浴15 min，冷卻，加冰醋酸定容至5.0 mL，搖勻。以未加標(biāo)準(zhǔn)品的比色液做空白，在547 nm處測定吸光度。以齊墩果酸的質(zhì)量為橫坐標(biāo)，吸光度值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。得回歸方程為：y=0.013 6x－0.103 9，R2=0.998 7。
圖1 總?cè)茦?biāo)準(zhǔn)曲線
Fig.1 Standard curve of total triterpenoids
1.2.3 總?cè)坪康臏y定及得率的計算
準(zhǔn)確吸取提取液，按1.2.2中的方法操作測定吸光度，由標(biāo)準(zhǔn)曲線計算出總?cè)瀑|(zhì)量。按下式計算總?cè)频寐省?/p>
1.3 試驗設(shè)計
以北五味子總?cè)频寐蕿榭疾熘笜?biāo)，對提取劑濃度、超聲提取時間、提取溫度、超聲功率進(jìn)行單因素試驗；在單因素試驗基礎(chǔ)上采用L9（34）正交試驗確定最佳提取工藝。
2 結(jié)果與討論
2.1 單因素試驗
2.1.1 提取劑濃度對北五味子果實中總?cè)频寐实挠绊?/p>
固定超聲提取時間30 min、提取溫度55℃、超聲功率300 W，考察不同乙醇濃度對北五味子果實中總?cè)频寐实挠绊?，結(jié)果見圖2。
圖2 提取劑濃度對得率的影響Fig.2 Effect of concentration of alcohol on extraction efficiency
由圖2可以看出，總?cè)频牡寐孰S提取劑乙醇濃度的增大而提高；乙醇濃度達(dá)到90%之后，得率提高不明顯。因此選擇80%、90%、95%的乙醇濃度作為正交試驗的3個水平。
2.1.2 超聲提取時間對北五味子果實中總?cè)频寐实挠绊?/p>
圖3 超聲提取時間對得率的影響Fig.3 Effect of time on extraction efficiency
固定提取劑乙醇濃度為90%、提取溫度55℃、超聲功率300 W，考察不同超聲提取時間對北五味子果實中總?cè)频寐实挠绊?，結(jié)果見圖3。由圖3可以看出，超聲提取時間在15 min～30 min時得率逐漸上升，達(dá)到30 min后得率隨時間下降。因此選擇超聲提取時間15、30、45 min作為正交試驗的3個水平。
2.1.3 提取溫度對北五味子果實中總?cè)频寐实挠绊懝潭ㄌ崛┮掖紳舛葹?0%、超聲提取時間30 min、超聲功率300 W，考察不同超聲提取溫度對北五味子果實中總?cè)频寐实挠绊?，結(jié)果見圖4。
圖4 提取溫度對得率的影響Fig.4 Effect of temperature on extraction efficiency
由圖4可以看出，提取溫度在45℃～55℃時，得率上升；超過55℃得率呈下降的趨勢。因此，選擇55、65、75℃作為正交試驗的3個水平。
2.1.4 超聲功率對五味子粗多糖得率的影響
固定提取劑乙醇濃度為90%、超聲提取時間30 min、提取溫度55℃，考察不同超聲提取功率對北五味子果實中總?cè)频寐实挠绊?，結(jié)果見圖5。
圖5 超聲功率對得率的影響Fig.5 Effect of ultrasonic wave power on extraction efficiency
由圖5可以看出超聲提取功率在200 W～400 W之間時，得率變化不明顯。因此選擇超聲提取功率為200、300、400 W為正交試驗的3個水平。
2.2 北五味子果實中總?cè)谱罴烟崛l件的確定
在單因素試驗基礎(chǔ)上，以提取劑濃度、超聲提取時間、提取溫度、超聲功率為主要因素，采用L9（34）正交試驗對提取條件進(jìn)行優(yōu)化。因素水平表見表1。
表1L9（34）正交試驗因素水平表Table 1Factors level of L9（34）orthogonal test
北五味子果實中總?cè)谱罴烟崛l件正交試驗設(shè)計及結(jié)果見表2。
表2L9（34）北五味子果實總?cè)铺崛≌辉囼炘O(shè)計及結(jié)果Table 2Design and results of L9（34）orthogonal test of extracting total triterpenoids from fruit of Schisandra
由L9（34）正交試驗結(jié)果的極差分析可以得出：影響北五味子果實中總?cè)频寐实闹饕蛩匾来螢樘崛舛龋ˋ）＞提取溫度（C）＞超聲提取時間（B）＞超聲功率（D）；最佳提取條件為A3B2C1D2，即提取劑濃度95%、超聲提取時間30 min、提取溫度55℃、超聲功率300 W。在最佳提取條件下進(jìn)行驗證提取，北五味子果實中總?cè)频寐蕿?.35%。
2.3 北五味子莖葉中總?cè)谱罴烟崛l件的確定
本試驗以提取劑濃度、超聲提取時間、提取溫度、超聲功率為主要因素，采用L9（34）正交試驗對北五味子莖葉中總?cè)铺崛l件進(jìn)行了優(yōu)化。因素水平表同表1，北五味子莖葉中總?cè)谱罴烟崛l件正交試驗設(shè)計及結(jié)果見表3。
由L9（34）正交試驗結(jié)果的極差分析可以得出：影響北五味子莖葉中總?cè)铺崛÷实闹饕蛩匾来螢槌暪β剩―）＞提取劑濃度（A）＞提取溫度（C）＞超聲提取時間（B）；最佳提取條件為A2B2C3D1，即提取劑濃度90%、超聲提取時間30 min、提取溫度75℃、超聲功率200 W，北五味子莖葉中總?cè)频寐蕿?.06%。
3 討論
本試驗通過單因素及正交試驗，對北五味子果實及莖葉中總?cè)频奶崛∵M(jìn)行了研究。結(jié)果表明，果實中主要因素依次為提取劑濃度（A）＞提取溫度（C）＞超聲提取時間（B）＞超聲功率（D），最佳提取條件為提取劑濃度95%、超聲提取時間30 min、提取溫度55℃、超聲功率300 W，總?cè)频寐蕿?.35%；莖葉中主要因素依次為超聲功率（D）＞提取劑濃度（A）＞提取溫度（C）＞超聲提取時間（B）；最佳提取條件為提取劑濃度90%、超聲提取時間30 min、提取溫度75℃、超聲功率200 W時，總?cè)频寐蕿?.06%。
表3L9（34）北五味子莖葉總?cè)铺崛≌辉囼炘O(shè)計及結(jié)果Table 3Design and results of L9（34）orthogonal test of extracting total triterpenoids from stems and leaves of Schisandra
三萜類化合物具有的抗氧化、抗病毒等生理活性使其成為近年來研究開發(fā)的熱點(diǎn)。孟憲軍等采用超聲[3]、微波 等方法對北五味子藤莖中總?cè)七M(jìn)行了研究，得率分別為2.75%、2.137%。本試驗對果實及莖葉中提取的總?cè)频寐矢哂谔偾o，說明北五味子的果實、莖葉、藤莖中均含有三萜類化合物，都可以作為三萜類化合物的來源。
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