基于响应面法优化紫苏叶多糖提取条件及抗氧化活性研究

摘 要：目的：优化紫苏叶多糖提取条件，探究其抗氧化活性，为紫苏叶多糖提取及有效利用提供理论依据。方法：采用单因素试验和响应面法优化紫苏叶多糖超声辅助提取工艺，并探究紫苏叶多糖的体外抗氧化活性。结果：单因素分析中，料液比1∶35（g∶mL）、超声温度60 ℃、超声时间50 min和超声功率250 W时，紫苏叶多糖得率最高，分别为13.6%、14.7%、14.8%、13.8%；响应面法优化结果显示，料液比1∶38（g∶mL）、超声温度59 ℃、超声时间50 min和超声功率250 W时，紫苏叶多糖得率最高，为14.471%±0.168%；多糖溶液浓度为2.0 mg·mL-1时对DPPH·和ABTS·+的清除能力分别为83.06%和77.96%。结论：紫苏叶多糖对DPPH·和ABTS·+均有一定的清除能力，具有良好的抗氧化能力。

关键词：紫苏叶多糖；响应面法；提取工艺；抗氧化活性

Study on the Optimization of Extraction Conditions and Antioxidant Activity of Polysaccharide of Leaves of Perilla frutescens Based on Response Surface Method

XU Jingkai1， XU Menglu1， QIU Lei2， JIN Zhimiao1， LI Rui1， LUO Jincheng1，3*

（1.School of Public Health， Jiamusi University， Jiamusi 154007， China; 2.Institute of Intelligent Agriculture， Jiamusi Branch of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences， Jiamusi 154007， China; 3.Key Laboratory of Gout Research of Heilongjiang Province， Jiamusi 154007， China）

Abstract： Objective： To optimize the extraction conditions of polysaccharide of leaves of Perilla frutescens and investigate its antioxidant activity， to provide theoretical basis for the extraction and effective utilization of polysaccharide of leaves of Perilla frutescens. Method： One-factor test and response surface method were used to optimize the ultrasound-assisted extraction process of polysaccharides of leaves of Perilla frutescens and to investigate the in vitro antioxidant activity of polysaccharides of leaves of Perilla frutescens. Result： The highest yield of polysaccharides of leaves of Perilla frutescens was obtained at single factor analysis with the solid-liquid ratio of 1∶35 （g∶mL）， ultrasonication temperature of 60 ℃， ultrasonication time of 50 min， and ultrasonication power of 250 W， which was 13.6%， 14.7%， 14.8%， 13.8% respectively. The optimal results of response surface method showed tha when the solid-liquid ratio was 1∶38 （g∶mL）， the ultrasonication temperature was 59 ℃， the ultrasonic time was 50 min and the ultrasonication power was 250 W， the polysaccharide yield of leaves of Perilla frutescens was the highest， which was 14.471%±0.168%. When the concentration of polysaccharide solution was 2.0 mg·mL-1， the scavenging ability of DPPH· and ABTS·+ was 83.06% and 77.96%， respectively. Conclusion： Polysaccharide of leaves of Perilla frutescens had certain scavenging ability on DPPH· and ABTS·+， and had good antioxidant ability.

Keywords： polysaccharides of leaves of Perilla frutescens; response surface method; extraction process; antioxidant activity

紫苏（Perilla frutescens）是我国卫生健康委员会首批颁布的60种药食同源中药之一[1]。紫苏在我国已有2 000多年的种植历史，主要种植于我国东北、西南地区[2]，而且应用极为广泛，目前已应用于食品、保健品、医药等多个领域[3]。紫苏叶既可作为食材，也可用于治疗多种疾病。其具有镇咳、健胃、抑菌、增强记忆力等多种功效[4-6]，是紫苏的主要药用部位之一。紫苏叶味辛，性温，无毒，归肺、脾经，具有解表散寒、行气宽中、和胃的功效，有良好的药理作用[7]。紫苏叶中含有多种活性物质，如多糖、酚类、不饱和脂肪酸等[8]。多糖广泛存在于植物细胞壁、茎干、种子、根茎等多个部位[9]。作为植物化学物中的重要生物活性成分之一，紫苏叶多糖具有抑菌、抗氧化、免疫调节等多种药理活性[10-11]。

植物天然产物的提取方式除了热浸出、萃取方法外，还包括超临界萃取、超声波辅助、微波辅助等提取工艺[12]。其中，超声波辅助提取（Ultrasound-Assisted Extraction，UAE）是利用超声波能量，增加溶质分子和溶剂分子间的相互作用、破坏细胞壁，加速物质传质过程，从而提高目标物质的溶解度和传质速率，具有较高的提取效率和较低的能耗[13]。本研究以黑龙江省农业科学院佳木斯分院种植的紫苏叶为原料，采用单因素试验，系统分析料液比、超声温度、超声时间及超声功率对紫苏叶多糖提取效率的影响，利用响应面法对上述提取条件进行优化，并评估优化条件下所得多糖的抗氧化性能，旨在为紫苏叶多糖的深入开发与应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

紫苏叶，采收时间为2024年9月，产地为黑龙江省农业科学院佳木斯分院（46°47′36″N、130°24′55″E）；1，1-二苯基-2-苦基肼（DPPH），北京百奥莱博科技有限公司；维生素C、浓硫酸、葡萄糖，天津市大茂化学试剂厂；2，2’-联氮双（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）二铵盐（ABTS），江苏雷恩环保科技有限公司；苯酚、无水乙醇，天津市凯通化学试剂有限公司；过硫酸钾，西陇科学股份有限公司。以上试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

KQ-500DE型数控超声波清洗器，南北仪器有限公司；ZN-500A高速粉碎机，长沙步源制药机械设备有限公司；EPOCH-SN酶标仪，安捷伦科技有限公司；SZ-97三重纯水蒸馏器，上海亚荣生化仪器厂；JW-A1002型电子天平，诸暨市超泽衡器设备有限公司；LC-LX-L50C型台式低速离心机，上海力辰邦西仪器科技有限公司；BGZ-140型电热恒温鼓风干燥箱，上海博迅医疗生物仪器股份有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 样品预处理

选取新鲜成熟、完整的紫苏叶，清洗去除紫苏叶表面的尘土，于60 ℃烘干至恒重后粉碎，过80目筛（孔径180 μm），获得紫苏叶粉末，以水为溶剂，按照不同的料液比、超声温度、超声时间、超声功率进行超声提取。

1.3.2 葡萄糖标准曲线

将葡萄糖于105 ℃干燥2 h至恒重后获得葡萄糖标准物质，精确称量10 mg葡萄糖标准物质转移至100 mL容量瓶中，用双蒸水定容后制得浓度为0.1 g·L-1的葡萄糖标准溶液。利用苯酚-硫酸法，按照表1顺序分别配制不同浓度的葡萄糖标准溶液，选取双蒸水作为对照，于490 nm波长下测定不同浓度葡萄糖标准溶液的吸光度值，并据此绘制葡萄糖标准曲线。

1.3.3 单因素试验

（1）料液比对紫苏叶多糖得率的影响。准确称取1.0 g紫苏叶粉末于烧杯中，以水作为溶剂，使用UAE进行提取，在超声时间50 min、超声功率250 W、超声温度60 ℃的条件下，将料液比设定为1∶25、1∶30、1∶35、1∶40、1∶45（g∶mL），提取完成后以5 000 r·min-1离心10 min取上清液，在490 nm波长下进行吸光度检测，独立重复试验3次。

（2）超声温度对紫苏叶多糖得率的影响。准确称取1.0 g紫苏叶粉末于烧杯中，以水作为溶剂，使用UAE进行提取，在料液比1∶35（g∶mL）、超声时间50 min、超声功率250 W的条件下，将超声温度设定为50、55、60、65 ℃和70 ℃，提取完成后以5 000 r·min-1离心10 min取上清液，在490 nm波长下进行吸光度检测，独立重复试验3次。

（3）超声时间对紫苏叶多糖得率的影响。准确称取1.0 g紫苏叶粉末于烧杯中，以水作为溶剂，使用UAE进行提取，在料液比1∶35（g∶mL）、超声温度60 ℃、超声功率250 W的条件下，将超声时间设定为30、40、50、60 min和70 min，提取完成后以5 000 r·min-1离心10 min取上清液，在490 nm波长下进行吸光度检测，独立重复试验3次。

（4）超声功率对紫苏叶多糖得率的影响。准确称取1.0 g紫苏叶粉末于烧杯中，以水作为溶剂，使用UAE进行提取，在料液比1∶35（g∶mL）、超声温度60 ℃、超声时间50 min的条件下，将超声功率设定为200、250、300、350 W和400 W，提取完成后以5 000 r·min-1离心10 min取上清液，在490 nm波长下进行吸光度检测，独立重复试验3次。

1.3.4 多糖得率的测定方法

准确吸取1 mL紫苏叶多糖提取液，加入5%苯酚水溶液1 mL，摇匀后加入浓硫酸5 mL，再次摇匀后在室温下静置30 min，测定吸光度并计算紫苏叶多糖含量，再根据式（1）计算多糖得率[14]。

式中：Y为多糖得率，%；V为溶液体积，mL；C为多糖浓度，mg·mL-1；N为稀释倍数；M为原料质量，g。

1.3.5 响应面优化设计