許　遠，魏和平，*，操璟璟

（1.安慶師范學院生命科學學院，安徽安慶246011；2.安慶師范學院資源與環(huán)境學院，安徽安慶246011）

超臨界CO2萃取長裙竹蓀總黃酮的工藝優(yōu)化及抗氧化研究

許遠1，魏和平1，*，操璟璟2

（1.安慶師范學院生命科學學院，安徽安慶246011；2.安慶師范學院資源與環(huán)境學院，安徽安慶246011）

通過單因素實驗探討了萃取溫度、CO2流量、萃取壓力、萃取時間、夾帶劑用量、分離試劑種類及用量對長裙竹蓀總黃酮得率的影響，并采用響應面分析法確定超臨界CO2萃取長裙竹蓀總黃酮的最佳工藝條件為：萃取溫度40℃，CO2流量10L/h，萃取壓力35.5MPa，萃取時間122min。在此條件下，添加2∶1（V∶m）的95%乙醇作為夾帶劑，以1∶4（V∶V）的石油醚對粗提物進行分離純化，得到的長裙竹蓀總黃酮得率可達3.6mg/g。抗氧化實驗表明，長裙竹蓀提取物有很好的還原性，對超氧陰離子（O2-·）、DPPH·和羥基自由基都有較好的清除能力，具有良好的抗氧化性。

長裙竹蓀，總黃酮，超臨界CO2，響應面分析法，抗氧化

竹蓀（Dictyophpra spp.），又名竹參、紗網(wǎng)菌、竹姑娘等，隸屬鬼筆科（Phallaceae）竹蓀屬（Dictyophora），是一類名貴大型食用真菌，素有“真菌皇后”、“山珍之王”等美稱，歷代列為貢品，亦是現(xiàn)代食療佳品［1］。我國擁有竹蓀屬12種中的7個，研究集中在長裙竹蓀、短裙竹蓀、紅托竹蓀和棘托竹蓀四個種，結(jié)果顯示，竹蓀中含有天然的21種氨基酸、各種維生素和微量元素、多糖等多種生物活性物質(zhì)，尤以VB2含量較高［2］。

在竹蓀活性物質(zhì)的研究中，多糖提取相對較多，徐耀［3］針對紅托竹蓀不同部位多糖提取工藝及體外抗氧化活性進行了研究，結(jié)果顯示其菌托中多糖含量達10.89%且抗氧化性最強。林玉滿［4］對長裙竹蓀多糖Di-S2P進行了進一步分離純化，結(jié)果表明該多糖為均一組分，含有D-葡萄糖、D-半乳糖、D-甘露糖和D-木糖，摩爾比為1.62∶1.87∶1.00∶0.93。而針對竹蓀黃酮類化合物的研究較少，萃取工藝及抗氧化性研究尚未見報道。黃酮類化合物是廣泛存在于植物中的次生代謝產(chǎn)物［5］，具有抗菌、抗腫瘤、抑制脂質(zhì)過氧化、防止毛細管滲透、鎮(zhèn)痛、抗氧化和清除自由基等多種生物活性功能［6-7］，對抑制全球日漸蔓延的“高能量、高蛋白、高脂肪”飲食結(jié)構(gòu)帶來癌癥、心血管等多種疾病，有顯著療效［8］。超臨界萃取技術(shù)是20世紀70年代迅速發(fā)展起來的一種新型分離技術(shù)，與傳統(tǒng)方法相比，具有萃取率高、分離效率好等特點，且萃取物可保持天然性質(zhì)、無毒、無殘留［9］，以臨界溫度低的CO2（31.6℃）作為流體溶劑，特別適合于食品工業(yè)生物活性物質(zhì)和熱敏性物質(zhì)的分離提取［10］。本文通過超臨界CO2萃取法對長裙竹蓀子實體進行總黃酮測定，并采取響應面分析方法對其提取工藝進行優(yōu)化，同時對其抗氧化性進行研究，旨在為進一步開發(fā)利用竹蓀黃酮類化合物提供科學依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

長裙竹蓀子實體市售，以粉碎機粉碎，過60目篩，制成干粉，儲存于冰箱（0～4℃）備用；蘆丁標準品（＞98%） 合肥博美生物科技有限責任公司；DPPH·（1，1-二苯基-2-三硝基苯肼）Sigma公司；CO2（＞99%，食品級） 安慶凱美特氣體有限公司；鹽酸、無水乙醇、氫氧化鈉、亞硝酸鈉、抗壞血酸、硝酸鋁、鄰苯三酚、Tris、水楊酸、三氯乙酸、鐵氰化鉀、硫酸亞鐵、三氯化鐵、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉等均為分析純。

HA121-50-05超臨界CO2萃取裝置江蘇南通華安超臨界萃取有限公司；手提式多功能粉碎機上海廣沙工貿(mào)有限公司；UV759紫外可見分光光度計上海佑科儀器儀表有限公司；FA2004B電子天平上海越平科學儀器有限公司；DZ-2BCⅡ真空干燥箱天津市泰斯特儀器有限公司；HHS電熱恒溫水浴鍋上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠；RE-2000旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上海洪旋實驗儀器有限公司；SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵鄭州長城科工貿(mào)有限公司；SC-3612低速離心機安徽中科中佳科學儀器有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1標準曲線繪制采用亞硝酸鈉-硝酸鋁-氫氧化鈉顯色法［11］，精密稱取105℃真空干燥至恒重的蘆丁標準品6mg，以70%乙醇溶解并定容至10mL，搖勻，得0.6mg/mL的蘆丁標準液。準確吸取0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0mL上述標準液分別置于10mL的容量瓶中，加2～4mL蒸餾水，加0.4mL 5%亞硝酸鈉，搖勻，放置6min，加入0.4mL 10%硝酸鋁，搖勻，放置6min，加入4.0mL 4%氫氧化鈉，再加蒸餾水至刻度、搖勻，放置15min，以空白試劑作對比參照，在510nm處測定吸光度，得標準曲線回歸方程：

A=4.17C+0.342

式中，A—吸光度，C—蘆丁濃度（mg/mL）。

R2=0.996，0～0.3mg/mL之內(nèi)，A與C之間存在良好的線性關(guān)系。

1.2.2長裙竹蓀黃酮的提取準確稱取100.0g竹蓀干粉裝入萃取釜，以一定量95%乙醇為夾帶劑，按實驗方案設定萃取溫度、CO2流量和萃取壓力，固定分離釜Ⅰ壓力8MPa，溫度40℃，分離釜Ⅱ壓力6MPa，溫度45℃，萃取至實驗設定時間，每隔30min收集萃取物，合并后按一定比例加入分離試劑，攪勻后靜置30min，取上清液減壓抽濾濃縮，測定濾液體積。取2mL上述濾液于10mL容量瓶中，按項1.2.1的方法，在510nm處測定其吸光度，并通過標準曲線計算竹蓀總黃酮得率，重復三次，取平均值，計算公式如下：

長裙竹蓀總黃酮得率（mg/g）=C×V1×V/V2×m

式中，C—提取液中總黃酮濃度（mg/mL）；V1—顯色時定容體積（mL）；V2—顯色時取樣體積（mL）；V—提取液總體積（mL）；m—原料質(zhì)量（g）。

1.2.3單因素實驗以萃取溫度、CO2流量、萃取壓力、萃取時間、夾帶劑用量、分離試劑用量六個因素為研究對象，以竹蓀總黃酮得率為指標，進行單因素實驗。各因素取值水平見表1。

表1　單因素取值水平Table 1　Levels and factors

1.2.4響應面法對提取工藝參數(shù)的優(yōu)化為分析各影響因素間的交互作用對竹蓀總黃酮得率的影響，在單因素實驗結(jié)果的基礎之上，根據(jù)Box-Benhnken中心組合實驗設計原理，運用Design Expert 8.0軟件進行響應面實驗設計，分別選擇萃取溫度（A）、CO2流量（B）、萃取壓力（C）、萃取時間（D）作為自變量，以竹蓀總黃酮的得率（R）作為響應值設計響應面實驗，因素水平取值見表2。

1.2.5竹蓀總黃酮抗氧化性實驗在響應面實驗結(jié)果得出的最佳提取條件下獲得竹蓀總黃酮提取液，進行總還原能力、DPPH·自由基、超氧陰離子（O2-·）、羥基自由基（·OH）三者清除能力的測定，分別將提取濃縮液配制成不同濃度梯度的待測溶液，均以抗壞血酸（VC）為對照，比較結(jié)果確定其抗氧化能力。

表2　響應面設計因素和水平Table 2　Levels and factors of response surface analysis

1.2.5.1總還原能力的測定參照莫開菊等測定生姜黃酮總還原力的方法［12］。

1.2.5.2DPPH·自由基清除率的測定參照胡迎芬等測定月季花提取物DPPH·自由基清除率的方法［13］。

1.2.5.3超氧陰離子（O2-·）清除率的測定參照賀文英等測定苦豆籽粕總黃酮對超氧陰離子（O2-·）清除率的方法［14］。

1.2.5.4羥基自由基（·OH）清除率的測定參照程超等測定平菇多糖對羥基自由基（·OH）清除率的方法［15］。

1.3數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel（Office 2003）軟件整理數(shù)據(jù)，Design Expert 8.0軟件進行數(shù)據(jù)分析。

2　結(jié)果與分析

2.1單因素實驗結(jié)果

2.1.1萃取溫度的選擇由圖1可知，在本研究中，隨著萃取溫度的升高總黃酮得率先上升，達到40℃后呈略下降趨勢。原因可能是：一方面，溫度升高能提高物料的擴散系數(shù)，有利于溶質(zhì)溶出；另一方面，溫度升高又降低了CO2濃度，導致其溶解能力降低不利萃取。萃取溫度是超臨界CO2流體萃取過程重要參數(shù)之一，對于萃取率影響較為復雜，升溫有可能造成萃取率增加、不變或降低，決定于升溫所降低的超臨界流體密度與增加的擴散系數(shù)兩種競爭效應相持的結(jié)果。因此，在實驗與實際生產(chǎn)中，要力求找到平衡兩個方面的最適萃取溫度［16］。故萃取溫度選用35～45℃進行響應面實驗分析。

圖1　萃取溫度對總黃酮得率的影響Fig.1　Effect of extraction temperature on extraction rate of total flavonoids

2.1.2CO2流量的選擇由圖2可知，CO2流量在4～ 14L/h之間得率先增后減，幾乎呈拋物線趨勢。原因可能是：一方面流量增加，其傳質(zhì)系數(shù)和接觸面積都相應增加而促進了流體的溶解能力，利于萃?。涣硪环矫媪髁窟^大，將使溶質(zhì)與流體接觸不充分，有效成分萃取受限，流體耗量增加且生產(chǎn)成本增高，甚至會導致萃取物被吹入測定流量的軟管中而造成損失，使得率進一步降低。故CO2流量選用8～12L/h進行響應面實驗分析。

圖2　CO2流量對總黃酮得率的影響Fig.2　Effect of CO2flow rate on extraction rate of total flavonoids

2.1.3萃取時間的選擇由圖3可知，隨著萃取時間的增加，得率升高，但當時間超過90min后得率上升趨于平緩。隨著萃取時間的延長，超臨界CO2流體與物料接觸越充分，萃取越完全，萃取得率也就越高。但至120min后黃酮基本溶出，繼續(xù)延長萃取時間，對于得率影響不大，且會增加生產(chǎn)成本。故萃取時間選擇90～150min進行響應面實驗分析。

2.1.4萃取壓力的選擇由圖4可知，隨著壓力的升高，得率增大，至35MPa后稍有下降。不同化合物在不同的超臨界流體壓力下的溶解度存在差異［17］。超臨界流體的密度增加，溶質(zhì)與溶劑之間的傳質(zhì)效率增加，使細胞內(nèi)的物質(zhì)更容易傳遞到細胞的表面，使萃取更完全；當壓力增大到一定程度時，繼續(xù)增加壓力，超臨界流體的黏度增加，使得流體的傳質(zhì)速率下降，影響萃取效果，且增大壓力也增加了成本和不安全因素。故萃取壓力選擇30～40MPa進行響應面實驗分析。

2.1.5夾帶劑用量的選擇由圖5可知，隨著夾帶劑用量的增加，得率呈上升趨勢，達到2∶1后增幅減弱。黃酮類化合物在超臨界CO2流體中的溶解度極低，添加夾帶劑可達到增大其溶解度的目的，95%乙醇是常用的夾帶劑之一。但用量達到2∶1后，黃酮基本溶出，再增加對于得率影響不大，故夾帶劑用量選擇2∶1（V∶m，mL/g）進行實驗。

圖4　萃取壓力對總黃酮得率的影響Fig.4　Effect of extraction pressure on extraction rate of total flavonoids

圖5　夾帶劑用量對總黃酮得率的影響Fig.5　Effect of entrainer volumes on extraction rate of total flavonoids

2.1.6分離試劑種類及用量采用超臨界CO2萃取出的黃酮類化合物含有醇溶性的綠原酸、花青素、鞣酸及其酚類成分，因此需對粗提物進行分離純化，以提高黃酮類化合物的純度［18］。由圖6可知，不同種類溶劑分離純化對于黃酮得率影響較大，石油醚分離純化后的得率最高，可能是由于竹蓀黃酮類化合物的極性與石油醚極性最為接近，反之與蒸餾水極性最遠。同時，隨著試劑用量的增加，均呈增長的趨勢，但都增幅平緩，結(jié)合操作成本需求，選擇V∶V=1∶4比例的石油醚做分離試劑。

2.2響應面法確定竹蓀總黃酮的最佳提取條件

2.2.1響應面法實驗設計及結(jié)果選擇萃取溫度（A）、CO2流量（B）、萃取壓力（C）、萃取時間（D）作為自變量，以竹蓀總黃酮得率（R）作為響應值設計響應面實驗，結(jié)果見表3。

圖6　分離試劑種類及用量對總黃酮得率的影響Fig.6　Effect of types and amounts of separation solvents on extraction rate of total flavonoids

表3　響應面實驗結(jié)果Table 3　Results of response surface design

利用Design Expert 8.0軟件對表3的數(shù)據(jù)進行多元回歸分析，擬合后得到A、B、C、D的二次多項回歸模型為：

R=0.92027A+1.36375B+0.46090C+0.080967D-2.75000E-003AB-1.30000E-003AC-6.66667E-005AD+5.00000E-004BC+7.91667E-004BD+ 4.00000E-004CD-0.010403A2-0.0066271B2-6.55333E-003C2-4.19815E-004D2-35.06308

對上述方程進行方差分析，結(jié)果如表4所示。

結(jié)果顯示，模型顯著性檢驗p值＜0.0001，達極顯著水平，表明各因素自身交互作用影響顯著。失擬項p值為0.3131＞0.05，說明擬合度良好，其相關(guān)系數(shù)R2= 0.9981，校正決定系數(shù)R2Adj=0.9963，說明該模型實驗誤差小，能充分反映出各因素與響應值之間的關(guān)系，因此，可以用該方程對實驗結(jié)果進行分析。

表4　回歸模型方差分析Table 4　Variance analysis of regression model

模型的一次項A、B、D為極顯著，C為顯著；二次項A2、B2、C2、D2為極顯著；交互項BD、CD為極顯著，AB、AC為顯著，AD、BC不顯著，由此可知，自變量與響應值之間不是簡單的線性關(guān)系。通過F值可知，各單因素對竹蓀總黃酮得率的影響程度依次為：B＞D＞A＞C；各兩因素交互作用對竹蓀總黃酮得率的影響程度依次為：CD＞BD＞AC＞AB＞AD＞BC。

2.2.2響應面分析圖7（a～f）直觀反映了各因素間交互作用對長裙竹蓀總黃酮得率的影響。由圖7可知，萃取壓力和萃取時間，CO2流量和萃取時間交互作用最顯著，萃取溫度和萃取壓力、萃取溫度和CO2流量次之，萃取溫度和萃取時間、CO2流量和萃取壓力最不顯著，此結(jié)果與模型中F值分析結(jié)果一致。

2.2.3條件優(yōu)化最佳提取工藝理論值是萃取溫度40.27℃，CO2流量10.32L/h，萃取壓力35.45MPa，萃取時間121.87min，在此條件下模型預測竹蓀總黃酮得率為3.6065mg/g?？紤]到實際操作的便利，將長裙竹蓀總黃酮提取的最佳工藝條件修正為：萃取溫度40℃，CO2流量10L/h，萃取壓力35.5MPa，萃取時間122min。按照修正后的條件下進行3次驗證實驗，結(jié)果分別是3.59、3.62、3.60mg/g，取其平均值為3.6mg/g，與預測值3.6065mg/g接近，RSD值為0.42%，說明回歸方程能較好地反映各因素對總黃酮得率的影響，證明該回歸模型是可靠的。

2.3抗氧化實驗的結(jié)果分析

2.3.1總還原能力由圖8可見，竹蓀總黃酮樣品的還原能力隨濃度的增大呈上升趨勢，30μg/mL時已較接近VC還原能力，表明其具有非常強的還原力。

2.3.2清除DPPH·自由基由圖9可見，VC清除DPPH·自由基能力較強，15μg/mL時清除率已達95.32%，繼續(xù)增大濃度后清除率無顯著變化，竹蓀總黃酮樣品對DPPH·自由基的清除能力隨濃度的增大呈明顯增長趨勢，25μg/mL時清除率已超過50%，可見其對DPPH·自由基有很強的清除能力。

2.3.3清除超氧陰離子（O2-·） 由圖10可見，VC對超氧陰離子（O2-·）有極高的清除能力，0.6mg/mL后清除率幾乎達到100%，而竹蓀總黃酮樣品對超氧陰離子（O2-·）的清除能力隨濃度增加而不斷增強，且濃度在0.4mg/mL后，曲線增幅明顯，表明其對超氧陰離子（O2-·）具備較強的清除能力。

2.3.4清除羥基自由基（·OH）由圖11可見，VC在0.3～0.7mg/mL的濃度范圍內(nèi)，對羥基自由基（·OH）始終保持很高的清除能力，清除率幾乎達到100%，竹蓀黃酮樣品在低濃度時對羥基自由基（·OH）的清除能力與VC相差較多，但隨著濃度的上升，其清除能力顯著增強，在0.7mg/mL時清除率達到90.1%，表明其對羥基自由基（·OH）有較強的清除能力。

3　結(jié)論

利用超臨界CO2流體技術(shù)萃取長裙竹蓀總黃酮的最佳提取工藝為：添加2∶1（V∶m）的95%乙醇作為夾帶劑，設定萃取溫度40℃，CO2流量10L/h，萃取壓力35.5MPa，萃取時間122min，然后以1∶4（V∶V）的石油醚對粗提物進行分離純化，長裙竹蓀總黃酮得率可達3.6mg/g，結(jié)果具有良好的重復性。

圖7　各因素對總黃酮得率影響的響應面分析Fig.7　Responsive surface plot for the effect of factors

圖8　樣品與VC還原能力比較Fig.8　Comparison of reducing power on sample with VC

圖9　樣品與VC清除DPPH·自由基能力比較Fig.9　Comparison of DPPH·radical scavenging activity on sample with VC

圖10　樣品與VC清除超氧陰離子（O2-·）能力比較Fig.10　Comparison of superoxide radical scavenging activity on sample with VC

圖11　樣品與VC清除羥基自由基（·OH）能力比較Fig.11　Comparison of hydroxyl radical scavenging activity on sample with VC

抗氧化實驗證明，長裙竹蓀總黃酮具有很好的還原能力，對于自由基具有較好的清除能力，對DPPH·自由基和羥基自由基（·OH）具有很強的清除能力，對于超氧陰離子（O2-·）也具有一定的清除能力，抗氧化效果表現(xiàn)良好。

研究表明長裙竹蓀中黃酮類化合物含量較高，具有一定的開發(fā)利用前景。本研究結(jié)果為更深層次研究竹蓀黃酮類化合物提供技術(shù)支持。

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Study on optimization of extraction of total flavonoids from Dictyophora indusiata Fisch.by supercritical CO2and its antioxidant activity

XU Yuan1，WEI He-ping1，*，CAO Jing-jing2
（1.School of Life Sciences，Anqing Normal University，Anqing 246011，China；2.School of Resources and Envionment，Anqing Normal University，Anqing 246011，China）

The effect of extraction temperature，CO2flow rate，extraction pressure，extraction time，entrainer volumes，types and amounts of separation solvents on the extraction yield of total flavonoids from Dictyophora indusiata Fisch.was investigated by single factor test in this study.The supercritical CO2extraction conditions were further optimized by the response surface analysis and were determined to be extraction temperature of 40℃，CO2flow rate of 10L/h，extraction pressure of 35.5MPa and extraction time of 122min.Under the optimal extraction conditions，the yield of total flavonoids from Dictyophora indusiata Fisch.reached 3.6mg/g by adding 2∶1（V：m）95%ethanol and then adding 1∶4（V∶V）petroleum ether.Result of antioxidation showed that the total flavonoids from Dictyophora indusiata Fisch.had good total reduction capabilities，and scavenging hydroxyl radicals，DPPH，superoxide anion（O2-·），it had good antioxidant activity.

Dictyophora indusiata Fisch.；total flavonoids；supercritical CO2；response surface methodology；antioxidant activity

TS201.1

B

1002-0306（2015）12-0204-07

10.13386/j.issn1002-0306.2015.12.035

2015－02－05

許遠（1981-），女，碩士，講師，研究方向：天然產(chǎn)物研究與開發(fā)。

魏和平（1964-），男，博士，副教授，研究方向：天然產(chǎn)物研究與開發(fā)。

安徽省高等學校優(yōu)秀青年人才基金重點項目（2013SQRL060ZD）；安慶市重點科技項目（20101008）。