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        大蒜皮總黃酮的提取及其抗氧化作用的研究

        2018-01-23 07:39:20姜薇薇
        中國調(diào)味品 2018年1期
        關(guān)鍵詞:超氧大蒜黃酮

        姜薇薇

        (山東商業(yè)職業(yè)技術(shù)學院 食品藥品學院,濟南 250103)

        大蒜(AlliumsativumL.)是我國傳統(tǒng)的香辛調(diào)味料之一,且具有多種保健功效,包括抗氧化、抗菌、防癌、提高機體免疫力、預防心血管疾病等[1]。目前,大蒜果實已經(jīng)被充分利用和開發(fā),除作為調(diào)味品外,已經(jīng)被加工成大蒜素、大蒜精油、大蒜多酚和大蒜黃酮等多種活性物質(zhì)發(fā)揮其功效[2-5]。然而,與大蒜果實的利用不同,關(guān)于大蒜皮的研究卻很少見,造成了大蒜資源的浪費。

        很多研究已經(jīng)表明果皮中含有豐富的黃酮類物質(zhì),李玉邯等[6]提取了洋蔥皮中的黃酮類物質(zhì),并利用單因素試驗和正交試驗優(yōu)化了提取工藝。吳鵬等[7]優(yōu)化了微波提取法提取團風荸薺皮中總黃酮的工藝參數(shù),此外,胡椒鮮果果皮中也含有豐富的黃酮類物質(zhì)[8]。同時,黃酮類物質(zhì)具有多種活性功能,包括抗氧化、抗炎癥、抗衰老、抗運動疲勞等。王曉波等[9]發(fā)現(xiàn)火龍果皮總黃酮具有良好的抗氧化活性。趙丹等[10]通過體外實驗分析了藍莓葉總黃酮的抗炎功效,研究表明藍莓葉總黃酮可以減少炎癥因子的表達量,從而發(fā)揮抗炎癥的功效。馬向前等[11]證實桑葉總黃酮具有較好的抗運動疲勞作用,并指出這種抗疲勞作用與桑葉總黃酮較強的自由基清除能力有關(guān)。上述研究表明對果皮或枝葉中的總黃酮進行提取,并對其進行功能活性研究,不僅能夠充分利用現(xiàn)有資源,也可以提高其附加值,具有良好的應用潛力。

        本研究以大蒜皮為研究對象,利用超聲波乙醇浸提法對大蒜皮中的總黃酮進行提取,并利用單因素試驗和正交試驗優(yōu)化總黃酮提取參數(shù)。在此基礎(chǔ)上,利用抗氧化能力評估實驗探索大蒜皮總黃酮的抗氧化能力,為大蒜的綜合開發(fā)利用和功能活性的研究提供理論依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑

        大蒜皮:大蒜購自沃爾瑪超市,剝皮備用。

        蘆丁標準品:德思特生物技術(shù)有限公司;濃硫酸:鄒平天鹿化工有限公司;95%乙醇:上海星科生物科技有限公司;5%苯酚:濟南創(chuàng)世化工有限公司;無水乙醇:蘇州科倫化工有限公司;鄰苯三酚:山東佰仟化工有限公司;雙氧水:仙桃市成明化工有限公司;硫酸亞鐵:濟南鑫旺化工有限公司;鄰二氮菲:濟寧宏明化學試劑有限公司;維生素C(Vc):河北源創(chuàng)生物科技有限公司,上述試劑均為分析純。

        1.2 儀器與設(shè)備

        FA1604N電子分析天平 上海丙林電子科技有限公司;FZG系列低溫真空干燥箱 南京凱奧機械設(shè)備有限公司;LK-2000A搖擺式小型樣品粉碎機 新昌縣城關(guān)紅利數(shù)控制造廠;渤銳BRC-100A 30 L 超聲波清洗器 鄭州渤銳超聲波設(shè)備有限公司;XZB-UV5100型紫外可見分光光度計 深圳市信之邦儀器設(shè)備有限公司。

        2 方法

        2.1 大蒜皮總黃酮含量的測定

        根據(jù)林海楨等[12]的報道,以蘆丁為標準品,繪制蘆丁標準曲線。對大蒜皮進行低溫真空干燥,之后利用粉碎機對干燥的果皮進行粉碎,并通過60目篩子過篩得到大蒜皮粉末。精密稱取10 g大蒜皮粉末,在不同濃度乙醇中浸泡20 h后進行超聲提取,之后對提取液進行抽濾得到大蒜皮總黃酮。測定大蒜皮總黃酮的吸光度,利用標準曲線法得到對應總黃酮的濃度,計算大蒜皮總黃酮的得率[13]。

        式中:C為對應總黃酮的濃度(mg/mL);V為濾液體積(mL);W為得率(%);m為大蒜皮樣品質(zhì)量(g)。

        2.2 單因素試驗

        通過單因素試驗分析乙醇濃度、超聲時間、超聲溫度和料液比對大蒜皮總黃酮得率的影響,并確定最優(yōu)值。超聲溫度分別為60,70,80,90,100 ℃,乙醇濃度分別為50%,60%,70%,80%,90%,超聲時間分別為20,30,40,50,60 min,料液比(m/V)分別為1∶10,1∶20,1∶30,1∶40,1∶50。

        2.3 正交試驗設(shè)計

        利用正交試驗優(yōu)化超聲波乙醇浸提法提取大蒜皮總黃酮的工藝,選擇乙醇濃度、超聲溫度、超聲時間和料液比4個因素進行優(yōu)化組合,因素與水平表見表1。

        表1 正交試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

        2.4 大蒜皮總黃酮抗氧化作用的研究

        通過大蒜皮總黃酮對超氧離子和羥基自由基的清除能力評估其抗氧化能力,利用鄰苯三酚氧化法測定大蒜皮總黃酮清除超氧陰離子的能力,在320 nm波長下測定不同濃度大蒜皮總黃酮的吸光值,計算超氧陰離子的清除率[14];利用H2O2/Fe體系反應法測定大蒜皮總黃酮對羥自由基的消除能力,測定不同濃度香葉提取物反應系統(tǒng)在536 nm下的吸光值,并計算大蒜皮總黃酮對羥基自由基的消除能力[15],公式如下:

        式中:A0為添加蒸餾水的吸光度;An為添加抗氧化活性物質(zhì)后的吸光度。

        式中:A0為未添加抗氧化活性物質(zhì)和H2O2的吸光度;A1為未添加抗氧化活性物質(zhì)但添加H2O2的吸光度;A2為添加抗氧化活性物質(zhì)但未添加H2O2的吸光度;A3為添加抗氧化活性物質(zhì)和H2O2的吸光度。

        3 結(jié)果與分析

        3.1 單因素試驗

        3.1.1 乙醇濃度對大蒜皮總黃酮得率的影響

        在乙醇濃度分別為50%,60%,70%,80%,90%的水平下分析乙醇濃度對大蒜皮總黃酮得率的影響。

        圖1 乙醇濃度對大蒜皮總黃酮得率的影響Fig.1 Effect of ethanol concentration on the extraction rate of FGP

        由圖1可知,隨著乙醇濃度的增加,大蒜皮總黃酮得率也隨之增加,當乙醇濃度達到80%時趨于穩(wěn)定,綜合考慮成本和總黃酮得率,大蒜皮總黃酮提取的最佳乙醇濃度為80%。

        3.1.2 超聲時間對大蒜皮總黃酮得率的影響

        在超聲時間分別為20,30,40,50,60 min的條件下分析超聲時間對大蒜皮總黃酮得率的影響。

        圖2 超聲時間對大蒜皮總黃酮得率的影響Fig.2 Effect of ultrasonic extraction time on the extraction rate of FGP

        由圖2可知,大蒜皮總黃酮的得率隨著超聲時間的延長而增加,當超聲時間為50 min時達到最大值,隨后則隨之下降。這可能是因為超聲過程中會產(chǎn)生一定程度的振動和空化作用,隨著超聲時間的增長會對大蒜皮總黃酮造成破壞,從而導致總黃酮的得率下降,因此大蒜皮總黃酮提取的最佳超聲時間為50 min。

        3.1.3 超聲溫度對大蒜皮總黃酮得率的影響

        在超聲溫度分別為60,70,80,90,100 ℃下分析超聲溫度對大蒜皮總黃酮得率的影響。

        圖3 超聲溫度對大蒜皮總黃酮得率的影響Fig.3 Effect of ultrasonic extraction temperature on the extraction rate of FGP

        由圖3可知,當超聲溫度小于80 ℃時,大蒜皮總黃酮得率隨著超聲溫度的升高而增加,當溫度大于80 ℃時得率下降。這是因為過高的溫度會對黃酮類物質(zhì)造成破壞,從而導致得率下降,因此大蒜皮總黃酮提取的最佳超聲溫度為80 ℃。

        3.1.4 料液比對大蒜皮總黃酮得率的影響

        在料液比分別為1∶10,1∶20,1∶30,1∶40,1∶50下分析料液比對大蒜皮總黃酮得率的影響。

        圖4 料液比對大蒜皮總黃酮得率的影響Fig.4 Effect of material-liquid ratio on the extraction rate of FGP

        由圖4可知,隨著料液比的增加,大蒜皮總黃酮的得率隨之增加,當料液比為1∶40時得率趨于恒定,因此大蒜皮總黃酮提取的最佳料液比為1∶40。

        3.2 正交試驗

        在單因素試驗的基礎(chǔ)上,利用正交試驗確定超聲波乙醇浸提法提取大蒜皮總黃酮的最佳參數(shù)組合,結(jié)果見表2。

        表2 正交試驗結(jié)果Table 2 Results of orthogonal experiment

        續(xù) 表

        由表2可知,4個因素對大蒜皮總黃酮得率的影響順序為超聲溫度(C)>料液比(D)>乙醇濃度(A)>超聲時間(B);超聲波乙醇浸提法提取大蒜皮總黃酮的最佳因素水平組合為A2B3C2D2,即乙醇濃度80%,超聲時間60 min,超聲溫度80 ℃,料液比1∶40。按照上述最優(yōu)方案進行了3次平行實驗,大蒜皮總黃酮的得率分別為1.36%,1.33%,1.37%,3次實驗的平均值為1.35%,其結(jié)果高于正交試驗各組得率。

        3.3 大蒜皮總黃酮對超氧離子的清除能力

        大蒜皮總黃酮清除超氧陰離子能力的結(jié)果見圖5。

        圖5 大蒜皮總黃酮對超氧離子的清除率Fig.5 Superoxide anion scavenging rate of FGP

        大蒜皮總黃酮對超氧離子的清除能力隨著其質(zhì)量濃度的增加而增加,當濃度達到0.35 mg/mL時,大蒜皮總黃酮能夠清除97.23%的超氧陰離子,略低于Vc對照組。因為Vc是強的抗氧化劑,因此可以確定大蒜皮總黃酮具有較強的清除超氧離子的能力。

        3.4 大蒜皮總黃酮對羥自由基的清除能力

        大蒜皮總黃酮對羥自由基清除能力的結(jié)果見圖6。

        圖6 大蒜皮總黃酮對羥自由基的清除率Fig.6 Hydroxyl free radical scavenging rate of FGP

        大蒜皮總黃酮隨著質(zhì)量濃度的增加,清除羥自由基的能力也隨之增強。當質(zhì)量濃度小于0.3 mg/mL時,大蒜皮總黃酮對羥基自由基的清除能力略低于Vc;大于0.3 mg/mL時,大蒜皮總黃酮對羥基自由基的清除能力高于Vc;當其質(zhì)量濃度達到0.6%時,大蒜皮總黃酮能夠清除97.15%的羥自由基,可見大蒜皮總黃酮對羥自由基具有較強的清除能力。

        4 結(jié)論

        本研究優(yōu)化超聲波乙醇浸提法提取大蒜皮總黃酮的工藝,結(jié)果表明:大蒜皮總黃酮得率的影響順序為超聲溫度>料液比>乙醇濃度>超聲時間,最佳工藝為乙醇濃度80%,超聲時間60 min,超聲溫度80 ℃,料液比1∶40,在最佳工藝條件下大蒜皮總黃酮的得率為1.35%。抗氧化能力評估實驗表明大蒜總黃酮具有良好的清除超氧離子和羥基自由基的能力。本研究對大蒜皮總黃酮的提取及深度開發(fā)具有指導意義。

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