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        紫蘇葉中α-淀粉酶抑制劑的提取工藝研究

        2022-10-12 09:09:06張偶,周泉,楊怡玲
        現(xiàn)代食品 2022年18期
        關鍵詞:紫蘇葉提取液淀粉酶

        糖尿病是一種以高血糖為特征的代謝疾病。近幾十年來,糖尿病患者的比例逐漸提高,90%以上的患者被診斷為2型糖尿病。糖尿病易引發(fā)各種并發(fā)癥,如神經病變、腎病、肝損傷等[1]。因此,抑制或延緩糖尿病并發(fā)癥的有效途徑之一是通過抑制α-淀粉酶的活性來減緩葡萄糖的形成[2]。α-淀粉酶抑制劑(α-Amylase Inhibitor,α-AI)主要作用于人體的胃腸道,通過抑制α-淀粉酶的活性來延緩和阻礙碳水化合物的消化吸收,從而使血糖濃度降低[3]。目前,臨床上常用的降糖藥物有一定的治療效果,但易產生副作用。因此,研究者開始從植物中開發(fā)綠色安全、副作用小的α-淀粉酶抑制劑[4]。

        紫蘇(Perilla frutescensL.)是一種藥食同源的中草藥,有近2000年的栽培歷史[5]。紫蘇全身是寶,其葉、莖和種子均可入藥,而葉子為最常用入藥器官。研究表明紫蘇具有抗氧化、治療心血管疾病、降血糖等活性,這些功能與其含有多種生物活性成分有關,如酚酸類、黃酮類、多糖類等[6-7]。因此,本研究以紫蘇葉為實驗原料,采用乙醇浸提的方法提取紫蘇葉中具有α-淀粉酶抑制活性的物質,并通過正交實驗對其提取工藝條件進行優(yōu)化,為更好地開發(fā)利用紫蘇葉提供一定的理論依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑

        紫蘇葉購自于廣東省揭陽市;3,5-二硝基水楊酸;豬胰腺α-淀粉酶;可溶性淀粉;無水乙醇等。

        1.2 儀器與設備

        FLUOstar Omega多功能熒光酶標儀,德國BMG LABTECH公司;RE-52A旋轉蒸發(fā)儀,上海亞榮生化儀器廠;H2050R高速冷凍離心機,長沙湘儀離心機儀器有限公司等。

        1.3 實驗方法

        1.3.1 紫蘇葉預處理

        先用自來水沖洗新鮮的紫蘇葉片表面,再用蒸餾水清洗,自然風干,鼓風干燥箱60 ℃烘10 h。多功能粉碎機粉碎后過60目標準篩,裝自封袋中4 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

        1.3.2 紫蘇葉α-淀粉酶抑制劑的提取工藝

        準確稱取3 g過篩后的粉末,加入一定體積的乙醇溶液,在恒定溫度下浸提一段時間。利用超聲波輔助提取30 min,10 000 r·min-1離心15 min,得到的上清液經旋轉蒸發(fā)儀濃縮,用蒸餾水將不同實驗條件下獲得的紫蘇葉提取液定容至相同體積。

        1.3.3 單因素實驗

        采用上述提取方法,分別在不同料液比(1∶5、1∶10、1∶15、1∶20和1∶25)、不同提取溫度(50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃和90 ℃)、不同乙醇濃度(10%、30%、50%、70%和90%)、不同提取時間(10 min、30 min、50 min、70 min和90 min)條件下進行浸提,探討上述因素對α-AI的抑制率的影響。

        1.3.4 正交實驗

        在單因素實驗的基礎上,選取料液比、提取溫度、乙醇濃度和提取時間這4個因素為自變量,α-AI的抑制率為因變量,采用L9(34)正交實驗法,確定α-AI的最優(yōu)提取條件。

        1.3.5 α-AI活性測定

        參考趙蓉等[8]的方法測定紫蘇葉提取物中α-AI的活性。將0.25 mL的紫蘇葉提取樣液與0.25 mL豬胰腺α-淀粉酶稀釋液(1.5 U·mL-1)混合,加入0.5 mL PBS溶液,37 ℃水浴10 min。加入0.5 mL 0.1%可溶性淀粉,37 ℃水浴反應5 min。加入DNS試劑1 mL,沸水浴10 min,冷卻至室溫,540 nm處測定吸光值。α-AI的抑制率為

        式中:A1、A2、A3和A4分別為空白管、空白對照管、抑制管和抑制對照管的吸光值。

        2 結果與分析

        2.1 單因素實驗結果

        2.1.1 料液比對α-AI的抑制率的影響

        由圖1可知,隨著料液比的增大,提取液中α-AI的抑制率逐漸增大,當料液比為1∶20(g∶mL)時α-AI的抑制率最好。說明適當增加提取劑的用量,可以增大提取劑與α-AI的抑制率成分的接觸面積,有利于提取物中α-AI的抑制率成分的擴散,便于α-AI的抑制率成分的溶出,從而提高其抑制率[9]。繼續(xù)提高料液比,α-AI的抑制率反而下降。因為增加了提取液的體積,α-AI在體系中的濃度逐漸降低,從而導致其抑制率下降。因此最佳料液比為1∶20(g∶mL)。

        圖1 料液比對α-AI的抑制率的影響圖

        2.1.2 提取溫度對α-AI抑制率的影響

        由圖2可知,隨著溫度的升高,提取液中α-AI的抑制率逐漸增大,溫度達到60 ℃時,α-AI的抑制率最好。此后隨溫度的增加抑制率反而下降。因為溫度對α-AI的溶解度會產生一定影響,升溫會使分子熱運動逐漸加快,同時也會提高提取劑的擴散速度,加大提取劑對α-AI的溶解度[10],利于提取物中降血糖的活性物質得到釋放。但過高的溫度可能會導致α-淀粉酶抑制劑的穩(wěn)定性受到影響,同時α-AI成分也會部分失活,從而變性析出,降低其活性[9]。因此最佳提取溫度為60 ℃。

        圖2 提取溫度對α-AI的抑制率的影響圖

        2.1.3 乙醇濃度對α-AI抑制率的影響

        由圖3可知,乙醇濃度在10%~70%,提取液中α-AI的抑制率隨著濃度的增加而升高,當乙醇濃度為70%時α-AI的抑制率達到最大,提取效果最好,之后逐漸下降??赡苁且驗橐掖紳舛鹊奶岣撸瑫龃筇崛毎臐B透作用[6],有利于α-AI的抑制率成分從細胞中釋放出來,從而提高提取物中α-AI的抑制率。當乙醇的濃度增加到一定程度后,物料中水的比例降低,會阻礙α-AI的溶出,從而影響其得率,α-AI的抑制率不升反降[10]。因此最佳乙醇濃度為70%。

        圖3 乙醇濃度對α-AI的抑制率的影響圖

        2.1.4 提取時間對α-AI抑制率的影響

        由圖4可知,隨著提取時間的延長,提取液中α-AI的抑制率逐漸提高,浸提時間為70 min時,α-AI的抑制率最好。說明在浸提初期,延長提取時間有利于α-AI的析出。當活性成分在細胞內外趨于平衡時,繼續(xù)增加浸提時間,提取液中能夠抑制α-AI活性成分的物質濃度在增加,溶出物中α-AI活性成分所占的比例降低[11]。因此最佳提取時間為70 min。

        圖4 提取時間對α-AI的抑制率的影響圖

        2.2 正交實驗結果分析

        在單因素實驗的基礎上,采用L9(34)正交實驗法,因素與水平設計見表1。由表2可知,根據(jù)K值確定α-淀粉酶抑制劑提取的最優(yōu)水平組合為A2B2C2D2,即料液比為1∶20(g∶mL),提取溫度為60 ℃,乙醇濃度為70%,提取時間為70 min。為進一步確定制備α-淀粉酶抑制劑的最佳工藝條件,對正交實驗的提取條件A2B2C2D2進行驗證。結果表明,α-淀粉酶抑制劑的抑制率平均值為59.12%。說明不同因素之間會存在一定的相互促進作用,優(yōu)化后α-AI的抑制率有所提高。

        表1 正交實驗因素與水平表

        表2 正交實驗結果表

        續(xù)表2

        3 結論

        本實驗探討了料液比、提取溫度、乙醇濃度和提取時間對紫蘇葉提取物中α-AI的抑制率的影響,在單因素實驗基礎上,優(yōu)化了α-AI的提取條件。影響α-AI的抑制率的因素依次為料液比>乙醇濃度>提取溫度>提取時間。α-淀粉酶抑制劑提取的最優(yōu)水平組合為A2B2C2D2,即料液比為1∶20(g∶mL),提取溫度為60 ℃,乙醇濃度為70%,浸提時間為70 min,得到的α-淀粉酶抑制劑的抑制率為59.12%。

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