柚皮黃酮的超聲輔助提取及其抗氧化性研究

1、工藝技術(shù)食品科學(xué)2009, Vol. 30, No. 0229柚皮黃酮的超聲輔助提取及其抗氧化性研究吳瓊英，賈俊強(qiáng)（江蘇科技大學(xué)生物與環(huán)境工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江；江蘇大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江）摘要：以乙醇為提取溶劑，采用超聲輔助提取技術(shù)從柚皮中提取黃酮類化合物，利用二次旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計方法探討柚皮黃酮的最佳提取工藝，建立了黃酮提取率與超聲功率、超聲時間和料液比之間的數(shù)學(xué)模型；通過化學(xué)方法考查了柚皮黃酮清除超氧陰離子自由基、自由基以及羥自由基的能力。結(jié)果表明：黃酮提取率與各因素之間的關(guān)系可以表示為，由此式得出柚皮黃酮的最佳提取條件為：超聲功率、超聲時間、料液比：（）。經(jīng)實驗驗證，柚皮黃酮的提取率

2、可達(dá)，模型擬合度良好?？寡趸瘜嶒灲Y(jié)果表明，柚皮黃酮具有較強(qiáng)的清除超氧自由基和自由基的能力，其（半抑制濃度）相應(yīng)為、，分別是的倍和倍；柚皮黃酮清除羥自由基的能力較弱，其為，為的倍。關(guān)鍵詞：柚皮；黃酮；超聲輔助提??；二次旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計；抗氧化Study on Ultrasonic-assisted Extraction and Antioxidation of Pomelo Peel Flavonoids，（，；，）：，：，：（），：；中圖分類號：文獻(xiàn)標(biāo)識碼：文章編號：（）黃酮類化合物是一類在自然界廣泛分布的多酚類物質(zhì)。黃酮類化合物具有清除自由基、抗氧化、抗突變、抗腫瘤、抗菌、抗病毒和調(diào)節(jié)免疫等功能

3、，目前國內(nèi)外學(xué)者已從許多植物中提取出具有生物功能的黃酮類化合物。柚子是我國南方盛產(chǎn)的一種水果，柚皮中含有大量的營養(yǎng)物質(zhì)，除含豐富的芳香油、果膠、色素收稿日期：外，還有經(jīng)濟(jì)價值較高的柚皮苷等黃酮類化合物，這些果皮棄而不用既污染環(huán)境，又造成資源浪費。多年來人們比較重視柚子果實的利用而忽略對柚皮資源的開發(fā)，因此，對柚皮資源利用方法的探討具有一定的社會價值和經(jīng)濟(jì)效益。本研究通過超聲輔助提取柚皮總黃酮，采用二次旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計優(yōu)化出最佳提取工藝，并30 2009, Vol. 30, No. 02食品科學(xué)工藝技術(shù)進(jìn)一步進(jìn)行柚皮黃酮的抗氧化實驗，探討柚皮黃酮的抗氧化性能，為開發(fā)利用柚皮黃酮提供理論和技術(shù)支持。材

4、料與方法水平編碼表見表，旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計采用方法。柚皮黃酮的抗氧化性實驗清除超氧陰離子自由基（）的測定方法材料與試劑將市購新鮮蜜柚洗凈，取皮后，切成小塊，并將外表皮和內(nèi)表皮分開，取用外表皮，真空干燥箱中烘干，粉碎，過目篩制成柚皮粉備用。蘆丁、亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉、，二苯基苦基苯肼（）、還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（）、吩嗪甲酯硫酸鹽（）、氯化硝基四氮唑（）、無水乙醇、雙氧水、抗壞血酸（）、水楊酸、三羥甲基氨基甲烷（）、鹽酸等均為分析純。儀器與設(shè)備超聲細(xì)胞粉碎機(jī)無錫上佳生物科技公司；型分光光度計北京瑞利分析儀器有限公司；高速冷凍離心機(jī)公司；型真空干燥箱。方法柚皮黃酮的超聲輔助提取柚皮黃酮提取工藝

5、流程用、濃度的緩沖液將柚皮黃酮粗提物稀釋成不同的濃度梯度，各取不同梯度黃酮溶液，然后依次加入（，以的緩沖液配制），（，以的緩沖液配制），（，以的緩沖液配制），混勻后在中水浴，取出在波長處測定吸光度，空白對照組以緩沖液代替黃酮溶液。（）（）（）×（）式中：（）為黃酮對的清除率（）；為黃酮吸光度；為空白吸光度。清除自由基的測定方法將柚皮黃酮粗提物稀釋成不同的濃度梯度，各取上述濃度的黃酮溶液于試管中，再加入濃度為的溶液，混合均勻，反應(yīng)，離心分離，取上清液在波長處測其吸光度為；另各取上述濃度的黃酮溶液于試管中，分別加入無水乙醇，反應(yīng)，離心分離，取上清液在波長處測其吸光度為；以和無水乙醇反應(yīng)做

6、為參比，其吸光度記為。（）（）（）×（）式中：（）為黃酮對自由基的清除率（）；為溶液無水乙醇的吸光度；為溶液黃酮溶液的吸光度；為無水乙醇黃酮的吸光度。清除羥自由基（）的測定方法將柚皮黃酮提取物用雙蒸水配制成不同濃度梯度，各取上述濃度的黃酮溶液，依次加入的、的，混勻后靜置，再加入水楊酸，混勻，靜置，在波長處測其吸光度記為，當(dāng)用雙蒸水代替水楊酸時的吸光度記為?？瞻讓φ战M以雙蒸水代替黃酮溶液吸光度記為。（）（）（）×（）柚皮粉超聲輔助提取離心上清液真空干燥柚皮黃酮標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制精確稱取蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品，用乙醇溶解，定容至，制成的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)液。分別取蘆丁標(biāo)準(zhǔn)液、置于個試管中，依次編號；用乙

7、醇溶液補(bǔ)充至后，加入的搖勻，靜置；再加入的（）搖勻，靜置；加入溶液，搖勻顯色。以零號管為空白管，在波長處測定各管吸光度。根據(jù)所得數(shù)據(jù)，以蘆丁濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，并得出線性回歸方程。超聲輔助提取工藝二次旋轉(zhuǎn)組合試驗設(shè)計表試驗因素水平表Table 1 Factors and levels of three-factor quadratic orthogonalrotation combination test因素超聲波功率（）超聲時間（）料液比（）編碼值：以乙醇為提取溶劑，選取超聲功率、超聲時間、料液比做三因素三水平旋轉(zhuǎn)組合試驗，三因素三工藝技術(shù)食品科學(xué)2009, Vol.

8、30, No. 02表偏回歸系數(shù)的估計值31式中：（）為羥自由基的清除率（）；為柚皮黃酮反應(yīng)的吸光度；為空白吸光度；為無水楊酸參加反應(yīng)時柚皮黃酮的吸光度。結(jié)果與分析黃酮測定標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制參數(shù)Table 3 Estimate values of partial regression coefficients估計值標(biāo)準(zhǔn)誤差表回歸方程的方差分析Table 4 Variance analysis of regression equation回歸項模型一次項二次項交叉項自由度平方和均方蘆丁濃度（）圖蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 Standard curve of rutin復(fù)相關(guān)系數(shù)從圖可以看出，蘆丁濃度與吸

9、光度的線性關(guān)系很好，相關(guān)性達(dá)到了，線性回歸方程為：。式中：表示波長處的吸光度；表示蘆丁的濃度。二次旋轉(zhuǎn)組合試驗設(shè)計結(jié)果分析離回歸偏差調(diào)整確定系數(shù)由軟件自動分析給出相應(yīng)面回歸模型方程為：（）在軟件中，大于的概率（中指）小于等于時，稱為高度顯著；當(dāng)大于的概率小于等于時，稱為回歸方程顯著；當(dāng)大于的概率大于時，稱為不顯著。從表可以看出，除了不顯著外，其他項均高度顯著。因此剔出不顯著項，回歸方程簡化為：（）式和式中、為各因素水平的編碼值。表設(shè)計和試驗結(jié)果表Table 2 Design and results of Box-Behnken test試驗號黃酮提取率（）從表回歸模型的方差分析表可以看出，復(fù)相

10、關(guān)系數(shù)，復(fù)相關(guān)系數(shù)越接近，說明回歸方程的擬合度越好。模型的調(diào)整確定系數(shù)為，可以較好解釋模型的變化。同時也可以看出，三個因素之間的關(guān)系并不是線性關(guān)系，而是二次方程關(guān)系，因素之間的影響是很大的，根據(jù)響應(yīng)面回歸方程模擬出各因素之間的相互關(guān)系立體分析圖，響應(yīng)面立體分析見圖。通過相應(yīng)面回歸方程，經(jīng)軟件分析，可以得出模型中最佳提取工藝參數(shù)：超聲功率、超聲時間、料液比：（），其提取率預(yù)測可達(dá)到。對以上工藝參數(shù)進(jìn)行驗證實驗，經(jīng)三次平行實驗，實驗結(jié)果平均值為，和預(yù)測值接近。根據(jù)表，通過統(tǒng)計軟件對響應(yīng)面回歸過程進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，建立二次響應(yīng)面的回歸模型，進(jìn)而尋求最優(yōu)相應(yīng)因素水平，分析結(jié)果見表、。32 2009, Vo

11、l. 30, No. 02食品科學(xué)工藝技術(shù)第一個氧陰離子自由基，可以經(jīng)過一系列反應(yīng)生成其他柚皮黃酮提取率（）的氧陰離子自由基。柚皮中主要是，三羥基黃酮能與超氧陰離子自由基發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而終止自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，柚皮黃酮對超氧陰離子自由基（）清除效果見圖。柚皮黃酮超聲時間（）超聲清除率（）（率功固定水平：料液比為（）。圖黃酮提取率與超聲時間和超聲功率的響應(yīng)面圖Fig.2 Response surface plot for interaction effects of ultrasonicpower and ultrasonic treatment time on extraction rate

12、 of flavonoids濃度（）圖和柚皮黃酮對超氧陰離子自由基的清除作用Fig.5 Scavenging effects VC and pomelo peel flavonoids onsuperoxide anion free radical柚皮黃酮提取率（）由圖可以看出，隨著黃酮使用劑量的增加，清除的效果越好，根據(jù)線性回歸方程，可以求出柚皮黃酮的（即清除率達(dá)到時所需藥物的濃度）為，而的為，柚皮黃酮的）（率功約是的倍。因此，雖然柚皮黃酮的清除效果不如強(qiáng)，但其已經(jīng)表現(xiàn)出很強(qiáng)的清除的效果。料液比（）超聲柚皮黃酮對自由基清除效果固定水平：超聲時間為。圖黃酮提取率與料液比和超聲功率的響應(yīng)面圖Fi

13、g.3 Response surface plot forinteraction effectsof ultrasonicpower and ratio of material to liquid on extraction rate offlavonoids自由基是一種很穩(wěn)定的以氮為中心的自由基，對其清除的效果表明受試藥物具有降低羥自由基、烷自由基或過氧自由基的有效濃度和打斷脂質(zhì)過氧化鏈反應(yīng)的作用，柚皮黃酮對自由基清除效果見圖。清除率（）柚皮黃酮柚皮黃酮提取率（）料液比（）濃度（）超間聲時（）圖和柚皮黃酮對自由基的清除作用Fig.6 Scavenging effects of VC and

14、pomelo peel flavonoids onDPPH free radical固定水平：超聲功率為。圖黃酮提取率與料液比和超聲時間的響應(yīng)面圖Fig.4 Response surface plot for interaction effects of ultrasonictreatment timeandratio of material to liquid on extraction rate offlavonoids從圖可以看出，柚皮黃酮的為，而的為，柚皮黃酮的約是的倍。因此，雖然柚皮黃酮清除自由基效果不如強(qiáng)，但是柚皮黃酮仍然表現(xiàn)出很強(qiáng)的清除自由基的能力。柚皮黃酮對羥自由基（）清除效果

15、由圖可以看出，隨著柚皮黃酮濃度的增加，其柚皮黃酮的抗氧化性分析柚皮黃酮對超氧陰離子自由基（）清除效果超氧陰離子自由基是基態(tài)氧接受一個電子后形成的工藝技術(shù)柚皮黃酮食品科學(xué)2009, Vol. 30, No. 0233有很強(qiáng)的清除和的能力，其相應(yīng)為、，分別是的約倍和倍；但柚皮黃酮在清除時，為，約為的倍，清除能力較弱。參考文獻(xiàn)：李秀信，王榮花，李萍紫蘇黃酮對食用油脂抗氧化作用的研究中國糧油學(xué)報，（）：陳叢瑾，黃克瀛，李德良，等香椿葉總黃酮的超聲波輔助提取及其清除自由基能力的研究食品與機(jī)械，（）：王麗玲，焦必林，曾凡坤保健功能因子生物類黃酮糧食與油脂，（）：王婷，張金超，陳瑤，等種淫羊藿黃酮抗氧化和抗腫瘤活性的比較中國中藥雜志，（）：，（）：，：，（）：，：，：楊方美，王林，胡秋輝鼠尾藻多糖的制備及其抗氧化活性食品科學(xué)，（）：張?zhí)m杰，候冬巖，辛廣，等氨基葡萄糖鹽酸鹽的制備及抗氧化特性的研究食品科學(xué)，（）：清除率（）濃度（）圖和柚皮黃酮對羥自由基的清除作用Fig.7 Scavenging effects of VC and pomelo peel