邵金華 陳莫林 董加寶 胡 娜

(湖南科技學(xué)院生化系，永州 425100)

大蒜(Allium sativum L.)為百合科蔥屬植物的地下鱗莖，又稱(chēng)蒜、蒜頭、獨(dú)蒜、胡蒜［1］。大蒜油，是大蒜細(xì)胞經(jīng)破碎后，蒜氨酸在蒜酶的催化作用下裂解生成的硫醚化合物，具有強(qiáng)烈的辛辣刺激味［2］。大蒜所含大蒜油是一種廣譜抗菌物質(zhì)，具有活化細(xì)胞、促進(jìn)能量產(chǎn)生、增加抗菌及抗病毒能力、加快新陳代謝、緩解疲勞等多種藥理功能［3］。因此，在很多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用［4］。我國(guó)是生產(chǎn)和出口大蒜的大國(guó)，長(zhǎng)久以來(lái)，主要以出口鮮蒜為主，大蒜的深加工方面做得甚少，主要還是以出口初級(jí)產(chǎn)品和原料級(jí)產(chǎn)品為主［5］。最近幾年，大蒜油廣泛的應(yīng)用價(jià)值受到人們的重視，廣大科研工作者開(kāi)始著力研究和發(fā)展大蒜的有效成分的提取和加工，雖然與過(guò)去相比取得了很大的進(jìn)步，但是仍然存在眾多的不足和難點(diǎn)［6］。微波輔助提取技術(shù)是利用電磁場(chǎng)的作用使固體或半固體物質(zhì)中的某些有機(jī)物成分與基體有效的分離，并能保持分析對(duì)象的原本化合物狀態(tài)的一種分離方法。它是目前公認(rèn)的綠色樣品預(yù)處理技術(shù)之一，在食品、生化、工業(yè)、環(huán)境以及中藥和天然產(chǎn)物等領(lǐng)域均有較廣泛的應(yīng)用。與常規(guī)提取大蒜油的方法相比較，應(yīng)用微波輻射技術(shù)提取大蒜油得到的產(chǎn)品品質(zhì)好，且色澤淺，不會(huì)破壞大蒜油的結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)［7］。本研究采用微波輔助丙酮提取技術(shù)，以期提高大蒜油的提取率，為大蒜的開(kāi)發(fā)利用提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料

市售新鮮大蒜。

1.2 試劑

L－半胱氨酸:純度＞99%，上海生物工程公司;DTNB(5，5’－二硫代雙(2－硝基苯甲酸)):北京欣經(jīng)科;Tris:上海生物工程公司;其他試劑均為分析純。

1.3 儀器

XH－MC－1微波合成反應(yīng)儀:北京祥鵠科技發(fā)展有限公司;722型可見(jiàn)分光光度計(jì)、恒溫水浴鍋、電子分析天平AUY120:上海瞬宇恒平科技儀器公司;組織搗碎機(jī):金云市醫(yī)療儀器廠。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 大蒜油含量測(cè)定［8－9］

取1.0 mmol/L半胱氨酸溶液0.5 mL，加入1 mL 1.0 mmol/LDTNB 溶液，加入 50 mmol/L pH 7.5 的Tris－HCl緩沖溶液到5.0 mL，在26℃下保溫15 min，測(cè)定吸光值 A0(412nm)。準(zhǔn)確量取0.5 mL1.0 mmol/L半胱氨酸溶液，加入0.5 mL待測(cè)液，在26℃下保溫15 min，然后再加入1 mL1.0 mmol/LDTNB溶液，加入50 mmol/L pH 7.5的Tris－HCl緩沖溶液到5.0 mL，在26℃下保溫15 min，測(cè)定半胱氨酸吸光值A(chǔ)(412 nm下)，大蒜油中硫代亞磺酸酯含量計(jì)算方法為:

式中:C為大蒜油中硫代亞磺酸酯的含量/mmol/mL;d為試樣的質(zhì)量(g)。

大蒜油含量=c×提取液體積×162.62/新鮮大蒜質(zhì)量×100%

式中:c為硫代亞磺酸酯的濃度/mmol/mL;162.62為硫代亞磺酸酯的分子質(zhì)量。

1.4.2 單因素試驗(yàn)

1.4.2.1 微波功率對(duì)提取效果的影響

在模擬招聘比賽和方案設(shè)計(jì)比賽這兩個(gè)環(huán)節(jié)，提前準(zhǔn)備好各項(xiàng)資料和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)表非常關(guān)鍵。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)表由學(xué)生自行先設(shè)計(jì)好，然后發(fā)企業(yè)嘉賓進(jìn)行修正完善。

稱(chēng)取5 g新鮮大蒜5份 ，分別加水5 mL搗碎。25℃下酶解10 min，倒入微波提取設(shè)備。各加85%丙酮20 mL，按微波功率(0、100、200、300、400 W)分別提取1 min，提取液離心過(guò)濾，濾液于56℃下用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去丙酮后，按照1.4.1計(jì)算大蒜油提取率。

1.4.2.2 微波提取時(shí)間對(duì)大蒜油提取率的影響

稱(chēng)取5 g新鮮大蒜5份 ，分別加水5 mL搗碎。在25℃下酶解10 min，倒入微波提取設(shè)備，各加體積分?jǐn)?shù)為85%丙酮20 mL，在200 W的微波功率下按不同的提取時(shí)間(15、30、45、60、75 s)進(jìn)行提取，提取液離心過(guò)濾，濾液于56℃下用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去丙酮后，按照1.4.1計(jì)算大蒜油提取率。

1.4.2.3 丙酮濃度對(duì)提取效果的影響

稱(chēng)取5 g新鮮大蒜5份 ，分別加水5 mL搗碎。在25℃下酶解10 min倒入微波提取設(shè)備，分別加入(70%、75%、70%、85%、90%)的丙酮 15 mL，在 200 W的微波功率下分別提取45 s，提取液離心過(guò)濾，濾液于56℃下用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去丙酮后，按照1.4.1計(jì)算大蒜油提取率。

1.4.2.4 液料比對(duì)提取效果的影響

稱(chēng)取新鮮大蒜5份，每份5 g，每份加入水5 mL，搗碎。在25℃下，酶解10 min，倒入微波輻射裝置中，按照 10∶1、15∶1、20∶1、25∶1、30∶1 比例加入 85%丙酮，在200 W的微波功率下分別提取45 s，提取液離心過(guò)濾，濾液于56℃下用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去丙酮后，按照1.4.1計(jì)算大蒜油提取率。

1.4.3 正交試驗(yàn)及優(yōu)選

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，試驗(yàn)以L9(34)正交表設(shè)計(jì)，稱(chēng)取新鮮的大蒜9份，每份重復(fù)試驗(yàn)3次，分別以料液比、丙酮濃度、微波提取時(shí)間、微波功率為考察因素，以大蒜油的含量為指標(biāo)，置錐形瓶中加入丙酮，微波輔助提取，進(jìn)行正交試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，確定各正交因素水平，試驗(yàn)以L9(34)正交表設(shè)計(jì)，4因素分別為溶液浸提溫度、料液比、乙醇濃度、提取時(shí)間;水平設(shè)計(jì)以單因素試驗(yàn)的結(jié)果為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)因素水平表。

2 結(jié)果與分析

2.1 微波功率對(duì)提取效率的影響

由圖1可知，隨著微波功率的增大，大蒜油提取率反而降低，可能是微波功率太大破壞了大蒜油的結(jié)構(gòu)，使大蒜油發(fā)生降解，也可能是其他雜質(zhì)的溶出降低了大蒜油的提取率，選擇最低的微波功率100 W，在該功率下得到大蒜油的最大提取率1.21%。

圖1 微波功率對(duì)提取率的影響

2.2 微波提取時(shí)間對(duì)提取率的影響

由圖2可知，大蒜油提取率隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，到1 min大蒜油的提取率達(dá)到最大值，大蒜油已經(jīng)被完全提取出來(lái)，隨著微波提取時(shí)間的增加提取液溫度上升，局部過(guò)熱可能引起大蒜油的降解和丙酮的揮發(fā)。同時(shí)，由于分子極性的影響，在微波場(chǎng)中大蒜油和溶劑間分子間的相互作用也可能引起大蒜油的降解。因此，微波提取時(shí)間選擇1 min適宜，此時(shí)大蒜油提取率達(dá)到最大值1.19%。

圖2 提取時(shí)間對(duì)提取率的影響

2.3 丙酮濃度對(duì)提取率的影響

由圖3可知，濃度對(duì)大蒜油提取率有一定影響，丙酮的體積分?jǐn)?shù)為85%時(shí)，得到大蒜油的最大提取率0.97%，丙酮濃度過(guò)低，溶劑分子通過(guò)擴(kuò)散、滲透作用逐漸通過(guò)細(xì)胞壁透入到細(xì)胞內(nèi)的數(shù)量少，溶解大蒜油的效果不是很好，丙酮濃度過(guò)高微波輔助提取時(shí)容易揮發(fā)，從而不能充分與大蒜研磨液混合。

圖3 丙酮濃度對(duì)提取率的影響

2.4 液料比對(duì)提取率的影響

由圖4可知，不同料液比對(duì)大蒜油提取率有一定影響，液料比為25∶1(mL/g)提取率2.3%，當(dāng)料液比大于25∶1(mL/g)時(shí)，大蒜油提取率有所下降。液料比太低，大蒜研磨液難以與提取溶劑充分混合，不利于大蒜油的溶出，當(dāng)液料比為30∶1時(shí)大蒜油提取率下降，進(jìn)一步提高液料比，可能容易浸提其他溶于丙酮的雜質(zhì)，從而降低了大蒜油的提取率。

圖4 液料比對(duì)提取率的影響

2.5 正交試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)探討了各個(gè)單因素試驗(yàn)的影響，在實(shí)際應(yīng)用中各個(gè)單因素是互相影響的。為了全面討論試驗(yàn)的影響因素，設(shè)計(jì)了四因素三水平的L9(34)正交試驗(yàn)，因素水平見(jiàn)表1，正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表

表2 正交試驗(yàn)表

表3 方差分析

從表2可知，各因素對(duì)大蒜油提取效果影響的大小順序是:A＞B＞C＞D，即料液比對(duì)提取效果的影響最大，其次為丙酮濃度和微波提取功率，提取時(shí)間影響最小。此順序同方差分析的結(jié)果一致(表3)。從表3看出，料液比對(duì)大蒜油的提取率有極顯著的影響，丙酮的濃度、微波功率和提取時(shí)間對(duì)大蒜油的提取率影響不顯著。由此得出大蒜油最佳提取工藝條件:A3B3C1D3，即液料比25∶1(g/mL)，丙酮體積分?jǐn)?shù)為90%，微波功率100 W，微波提取時(shí)間75 s。

2.6 最佳工藝驗(yàn)證

稱(chēng)取5 g新鮮大蒜5份 ，分別加水5 mL搗碎。在25℃下酶解10 min，按正交試驗(yàn)確定的最佳提取方案A3B3C1D3，即丙酮體積分?jǐn)?shù)為90%、液料比25∶1、微波功率100 W、微波提取時(shí)間為75 s的條件下提取大蒜油，用1.4.1的方法測(cè)定大蒜油的提取率，所得大蒜油的提取率為3.85%。

3 結(jié)論

采用微波輔助技術(shù)提取大蒜油，較傳統(tǒng)的大蒜油提取率高。正交試驗(yàn)得出了微波輔助提取大蒜油的最佳工藝條件為:丙酮體積分?jǐn)?shù)為90%、液料比25∶1、微波功率100 W、微波提取時(shí)間為75 s。在最佳工藝條件下大蒜油提取率高達(dá)3.85%。

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