陳 雅,李 貴,吳帥玲,張永康,陳功錫,*
(1.吉首大學(xué) 生物資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院;2.植物資源保護(hù)與利用湖南省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖南 吉首 416000)
紅果參系桔???Campanulaceae)金錢豹屬(Campanumoea)長(zhǎng)葉輪鐘草[Campanumoealancifolia(Roxb.) Merr.]的俗稱,為湘西苗族傳統(tǒng)藥用植物,同時(shí)由于其葉常綠、花果美麗,又深受人們喜愛,因此可以做觀賞植物。該植物為多年生,直立或蔓性草本,莖高可達(dá)3 m,肉質(zhì)根胡蘿卜狀?!吨腥A本草》記載其有“治療勞倦氣虛乏力、跌打損傷、腸絞痛”等效用。長(zhǎng)期以來,湘西苗族人民以其肉質(zhì)根代替人參作為大病初愈后的滋補(bǔ)品,常稱其為“南方人參”。其果實(shí)稱為“蜘蛛果”、“肉算盤”[1-2],美味可口,營(yíng)養(yǎng)豐富,男女老少均喜食用。在春夏生長(zhǎng)旺季及冬季,老百姓常采其嫩葉作為蔬菜炒食,不僅風(fēng)味獨(dú)特、美味可口,還有一定的保健功效。
黃酮類化合物在植物中廣泛存在,并具有多種多樣的生物活性。有研究表明黃酮類化合物具有防治神經(jīng)性病變、延緩衰老[3]、加強(qiáng)DNA的保護(hù)[4]、治療冠心病、抗癌和抗HIV病毒等功效[5]。同時(shí)在食品工業(yè)上,許多以黃酮類化合物為功能因子的保健食品被開發(fā),如孫建華[6]研制的黃酮綠豆飲料,龐霞[7]研制的富含荷葉黃酮的黃酒,烏氈帽酒業(yè)有限公司[8]研制的含有竹葉黃酮的清爽型黃酒等。含有黃酮類物質(zhì)的藥物,保健品越來越受到人們的青睞,其社會(huì)需求量大,市場(chǎng)前景廣闊,因此從植物中尋找黃酮資源越來越受到人們的重視。紅果參全株是寶,果實(shí)中含有的化學(xué)成分主要有糖類、生物堿、黃酮類、酚類、蒽醌、甾體、三萜類、有機(jī)酸等[2],經(jīng)實(shí)驗(yàn)初步測(cè)定紅果參葉中含有黃酮,探究紅果參葉總黃酮提取工藝,可為紅果參的開發(fā)利用奠定理論基礎(chǔ),有助于其綜合開發(fā)利用。
關(guān)于黃酮的提取方法多種多樣,如熱水提取法、酶解法、超濾法、超臨界CO2萃取法等[9],各種提取方法各有特點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)采用乙醇超聲法提取紅果參葉中的總黃酮,相對(duì)傳統(tǒng)的醇提取法而言,縮短了提取時(shí)間,提高了實(shí)驗(yàn)效率。
1.1.1 材料
紅果參葉于2011年12月采自湖南省海拔230 m的湘西吉首大學(xué)紅果參試驗(yàn)基地。采樣時(shí),隨機(jī)摘取紅果參的幼葉。采后將葉子迅速洗凈、涼干,于60 ℃下烘24 h、粉碎,裝袋,密封貯存,備用。
1.1.2 儀器
UV-2550型紫外-可見分光光度儀,日本島津公司;SHB-3循環(huán)水多用真空泵,西安禾普生物儀器有限公司;F2102型微型植物粉碎機(jī),天津市泰斯特儀器有限責(zé)任公司;FA2104N型萬分之一電子天平,上海精密科學(xué)儀器有限公司;DCTZ-2000型三頻多用途恒溫超聲提取機(jī),北京弘祥隆生物技術(shù)有限公司。
1.1.3 試劑
蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品,中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)上?;瘜W(xué)試劑公司;NaNO2、NaOH、Al(NO3)3、C2H5OH,所用試劑均為分析純。
1.2.1 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制
準(zhǔn)確稱取蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品10.6 mg,用體積分?jǐn)?shù)30%的乙醇溶解,并完全移入50mL容量瓶中,用30%乙醇定容[10],配置成212 mg/L的蘆丁溶液。
1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制
取7支試管依次加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為212 mg/L蘆丁溶液0,1,2,3,4,5,6,7 mL,加蒸餾水補(bǔ)充至10 mL,往各試管中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的NaNO21.5 mL,搖勻,放置6 min后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的Al(NO3)31.5 mL,6 min后再加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%的NaOH溶液20 mL,混勻,20 min后以第一管為空白參比,采用比色法在510 nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度[10]。以吸光度為橫坐標(biāo),蘆丁質(zhì)量濃度為縱坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。
1.2.3 溶劑法提取及含量測(cè)定
精確稱取1 g干樣,在一定條件下用乙醇浸提超聲后抽濾,濾液用30%的乙醇定容到50 mL容量瓶中;準(zhǔn)確移取4.00 mL于50 mL容量瓶中,用水再次定容。準(zhǔn)確移取5.00 mL于錐形瓶中加水5.00 mL,按照1.2.2中所述的方法測(cè)定樣品中總黃酮提取得率(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。
黃酮提取得率計(jì)算公式:
1.2.4 提取條件優(yōu)化
1.2.4.1 乙醇濃度的選擇
稱取干樣,在固液比為1∶20,超聲提取溫度為35 ℃,功率為700 W,超聲時(shí)間為10 min的條件下,分別用50%、60%、70%、80%、90%的乙醇進(jìn)行試驗(yàn),重復(fù)提取3次,計(jì)算得率。
1.2.4.2 料液比的選擇
稱取干樣,料液比分別為1∶5、1∶10、1∶15、1∶20、1∶30(g/mL),于60%的乙醇溶液,在超聲提取溫度為35 ℃,功率為700 W條件下超聲10 min,進(jìn)行試驗(yàn),重復(fù)提取3次,計(jì)算得率。
1.2.4.3 提取時(shí)間的選擇
稱取干樣,在料液比1∶10、乙醇濃度為60%,在超聲提取溫度為35 ℃,功率為700 W的條件下分別超聲5、10、15、20、30 min,進(jìn)行試驗(yàn),重復(fù)提取3次,計(jì)算得率。
為尋求最佳工藝提取條件組合,在單因素考察的基礎(chǔ)上,選擇乙醇濃度(A)、提取時(shí)間(B)、料液比(C)、三個(gè)因素為考察因素,每個(gè)因素選擇3個(gè)水平,以總黃酮提取得率為指標(biāo),采用了L9(34)正交實(shí)驗(yàn)表安排實(shí)驗(yàn),并確立因素水平表,見表1。
測(cè)得蘆丁質(zhì)量濃度Y(μg/mL)及對(duì)應(yīng)的吸光度X,見圖1所示。其標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程為:Y=89.745X-0.019 6;相關(guān)系數(shù)R2=0.999 9,線性關(guān)系良好,可用作紅果參葉中總黃酮提取得率的測(cè)定。
圖1 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線
2.2.1 乙醇濃度對(duì)提取得率的影響
由圖2可知,紅果參葉中總黃酮在提取時(shí)出現(xiàn)兩個(gè)乙醇濃度峰值,分別為80% 乙醇(5.37%)和50% 乙醇(5.26%);當(dāng)乙醇濃度為90%時(shí),黃酮提取得率最低為4.52%;其次為60%、70%,黃酮提取得率依次為4.98%、5.01%;實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:用80%乙醇提取,黃酮得率可達(dá)到最大;另外,50%乙醇作為提取溶劑可有效節(jié)約試劑。因此,超聲提取的最適乙醇濃度為80%。
2.2.2 提取時(shí)間對(duì)黃酮提取得率的影響
由圖3可知,隨超聲波處理時(shí)間的延長(zhǎng),總黃酮提取率先上升,而后又下降,造成這種現(xiàn)象的原因是在長(zhǎng)時(shí)間超聲作用下,提取率逐漸接近極限,提取物中雜質(zhì)也隨之增加,黃酮提取得率反而降低,由上表分析可知提取時(shí)間為10 min、15 min、20 min時(shí)黃酮的提取率較高,分別為4.88%、4.90%、4.93%其中提取時(shí)間20 min時(shí)黃酮提取得率最高。
圖2 乙醇濃度對(duì)提取率的影響
圖3 提取時(shí)間對(duì)提取率的影響
2.2.3 料液比對(duì)提取得率的影響
不同的料液比會(huì)對(duì)目標(biāo)成分的提取率產(chǎn)生影響,在一定范圍內(nèi)溶劑量越多越利于目標(biāo)物浸出,但是過高的溶劑原料比會(huì)導(dǎo)致提取得率下降。本實(shí)驗(yàn)中在1∶10 到1∶20 的范圍內(nèi)提取得率隨料液比增大而增大,在1∶20 到1∶25 的范圍內(nèi)提取得率隨料液比增大而減小,在料液比1∶25之后提取得率又開始增大,在料液比為1∶30時(shí)黃酮提取得率達(dá)到最高值為5.48%,但從總體來看隨料液比的增大,總黃酮提取得率增加。
圖4 料液比對(duì)提取率的影響
根據(jù)1.3的實(shí)驗(yàn)方案開展正交試驗(yàn)設(shè)計(jì),所得結(jié)果如表2所示。
表2 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果
在正交實(shí)驗(yàn)中,黃酮的提取得率由公式計(jì)算而來。通過分析得出紅果參葉中黃酮類化合物最佳提取條件為85%的乙醇濃度、提取時(shí)間10 min、料液比1∶30。從表2可知:黃酮提取率的影響按大小次序排列分別為RC>RA>RB,即料液比>乙醇濃度>提取時(shí)間,初步確定從紅果參葉中提取黃酮類物質(zhì)的較佳方案為:A3B2C3,即最佳提取條件為85%的乙醇濃度、提取時(shí)間10 min、料液比1∶30。
按最佳提取條件85%的乙醇濃度、提取時(shí)間10 min、料液比1∶30進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn),設(shè)計(jì)3組平行試驗(yàn),取平均值,得最佳工藝下黃酮提取率為4.76%。
該實(shí)驗(yàn)初步探究了紅果參葉中總黃酮的最佳提取工藝,確定了各因素對(duì)紅果參葉中總黃酮提取率的影響順序?yàn)镃(料液比)>A(乙醇濃度)>B(提取時(shí)間) ;最佳提取工藝條件為 85%的乙醇、10 min的提取時(shí)間、1∶30的料液比。在此條件下,黃酮類化合物提取率可達(dá)4.76%。
從以上初步探究的結(jié)果來看,紅果參葉中總黃酮含量較高,但是其分離純化工藝、生理活性等探究工作有待進(jìn)一步開展。為使紅果參葉中的黃酮提取實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),可進(jìn)一步探索紅果參葉中總黃酮提取參數(shù),優(yōu)化生產(chǎn)工藝,為其工業(yè)化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。
與桔??破渌麅煞N最重要的藥用植物相比較,黨參[11](根)的黃酮提取得率為2.5%,桔梗[12](根部)的黃酮提取得率為2.87%,二者黃酮提取得率都低于紅果參的葉。此外,檀香葉[13]中總黃酮提取得率可達(dá)3.24%,黃皮[14]葉中的可達(dá)3.62%,紫蘇[15]葉中的可達(dá)4.03%,銀杏[16]中的可達(dá)5.14%,紅果參葉中總黃酮的含量較紫蘇、黃皮、檀香葉中的高,稍低于銀杏葉??梢?,紅果參葉中的黃酮含量豐富,可能具有更高的開發(fā)利用價(jià)值。
參考文獻(xiàn):
[1] 李貴,張永康,陳功錫,等.湘西民族藥用植物紅果參果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分初步分析[C]∥第十屆全國(guó)藥用植物及植物藥學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要集,2011:113.
[2] 李貴,張永康,李輝,等.湘西民族藥用植物紅果參果實(shí)化學(xué)成分初步分析[C]∥第十屆全國(guó)藥用植物及植物藥學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要集,2011:114.
[3] Jeremy P E S.Flavonoids and brain health: multiple effects underpinned by common echanisms[J]. Genes Nutr,2009(4):243-250.
[4] Jennifer D D.Flavone: The Molecular and Mechanistic Study of How a Simple Flavonoid Protects DNA from Oxidative Damage[J].East Tennessee State University, Department of Biochemistry and Molecular Biology,December 2003.
[5] 方從兵,宛曉春,江昌俊.黃酮類化合物生物合成的研究進(jìn)展(綜述)[J].安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2005(4):498-504.
[6] 孫建華.綠豆黃酮的堿法提取及黃酮綠豆飲料的制備方法[P].中國(guó)專利:CN101999667A,2011-04-06.
[7] 龐霞.一種含荷葉黃酮的特型黃酒的釀制方法[P].中國(guó)專利:CN201110164309.0,2011-6-20.
[8] 烏氈帽酒業(yè)有限公司.一種含有竹葉黃酮的清爽型黃酒的釀制方法及黃酒[P].中國(guó)專利:CN201110028369.X,2011-1-26.
[9] 龍海榮.菱角殼黃酮的提取、分離及抗氧化活性研究[D].廣西:廣西大學(xué),2009:5-7,22.
[10] 李鵬,陶亮亮,丁敬敏,等.竹葉總黃酮提取工藝研究[J].食品工程,2011(5):151.
[11] 薛長(zhǎng)暉.微波法提取黨參黃酮的最佳提取工藝研究[J].糧油加工,2008(11):124-126.
[12] 唐生永,陳曉平.桔??傸S酮的提取及純化工藝研究[J].農(nóng)產(chǎn)品加工(學(xué)刊),2010(3):20-22.
[13] 余文新,莊滿賢,林勵(lì),等.正交設(shè)計(jì)優(yōu)選檀香葉總黃酮提取工藝[J].食品工業(yè)科技,2012(8):284-286.
[14] 周燕芳.超聲波法提取黃皮葉中黃酮工藝的優(yōu)化[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2012(7):1433-1435.
[15] 榮維燕,郭斌.超聲波輔助提取紫蘇葉總黃酮的工藝研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2009(34):17070-17071.
[16] 倪林,葉明,楊必偉.微波-高壓提取銀杏葉黃酮工藝條件優(yōu)化[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2012(10):199-205.