火棘果黄酮提取工艺优化及其抗油脂氧化活性分析

作者: 张薇 姜旬 王小婷

火棘果黄酮提取工艺优化及其抗油脂氧化活性分析0

摘要:目的:以乙醇为溶剂提取火棘果中的黄酮,对其提取工艺进行优化,并探索火棘果黄酮对于不同油脂的抗氧化活性。方法:研究料液比、乙醇浓度、提取时间、提取温度4个因素对火棘果黄酮得率的影响,辅以正交试验确定火棘果黄酮最佳提取工艺。结果:火棘果黄酮最佳提取工艺为料液比1∶15、乙醇浓度为75%、提取时间为3 h、提取温度为70 ℃,在此工艺下,火棘果黄酮的得率为2.34%。结论:在猪油中添加火棘果黄酮可以有效延缓猪油的氧化。

关键词:火棘果;黄酮;提取工艺;抗油脂氧化活性

火棘果是蔷薇科常绿野生灌木果树火棘的果实,主要分布在我国东南、西南和西北部[1]。火棘果提取物具有抗氧化、增强免疫力、促进血凝等作用,这与其含有槲皮素、芦丁等黄酮类化合物有关[2-3]。黄酮类化合物不仅具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤、抗心血管疾病等广泛的生理活性和药理活性,而且具有较强的抗氧化性能[4]。各种食用油脂是人们日常生活中不可或缺的食品原料,但油脂在加工、运输和贮藏等过程中极易受到外界环境如光照等因素的影响发生氧化,从而影响食用油脂品质与安全[5]。为保证油脂在贮藏期内的稳定性,常在油脂中加入BHT、TBHQ等化学抗氧化剂以延缓食用油脂的氧化,而这些人工合成抗氧化剂的转化产物及其潜在毒性备受争议[6],故无毒副作用的天然油脂抗氧化剂的开发受到了社会各届的关注。鉴于黄酮的抗氧化性能[7-8],本研究采用火棘果为原料,提取其中黄酮类物质,以正交法优化最佳提取工艺,并探索火棘果黄酮在油脂中的抗氧化效果,为开发天然高效的油脂抗氧化剂提供一定的理论依据与试验基础的同时,实现商洛当地自然资源的综合开发利用。

1材料与方法

1.1材料与设备

1.1.1材料及试剂火棘果,采自陕西省商洛市商州区;乙醇、石油醚、三氯化铝、醋酸钠等(均为分析纯),国药集团;芦丁,广州分析测试中心科力技术开发公司;菜籽油、猪油(市售)。

1.1.2主要仪器及设备电热恒温水浴锅(HH-6),上海康华生化仪器制造厂;紫外可见分光光度计(754型),上海菁华仪器有限公司;电动研磨粉碎机(HX-YM19),佛山市海迅电器有限公司。

1.2方法

1.2.1原料的预处理将采摘的火棘果清洗干净,放至恒温干燥箱中60 ℃烘干(前后两次质量差不超过0.01~0.05 g),粉碎后,过60目筛后备用[9]

1.2.2样品的制备以石油醚为溶剂,采用索氏提取法对火棘果进行脱色处理。脱色后的火棘果中加入乙醇,回流提取并抽滤,收集滤液,得到样品溶液。

1.2.3标准曲线的制作称取芦丁标准品0.012 5 g,加入乙醇溶解,定容至100 mL,即得芦丁对照品溶液。准确吸取对照品溶液0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 mL分别置于25 mL 容量瓶中,加入AlCl3溶液2 mL及NaCl溶液3 mL,摇匀后在25 ℃环境中显色5 min,再以80%乙醇定容至刻度摇匀,以80%乙醇溶液作空白对照,在波长418 nm 处测定吸光度[10-11],绘制标准曲线。

1.2.4样品中黄酮含量的测定准确量取火棘果提取液2 mL置于25 mL容量瓶中,按1.2.3中的方法,在波长418 nm 处测定吸光度,通过标准曲线的回归方程计算样品浓度,并通过式(1)计算火棘果中黄酮类化合物的得率。

得率(%)=[(C×V)/2W]×25 ×100%(1)

式(1)中,C—测定液中黄酮类化合物的浓度(mg/mL)、V—提取液的总体积(mL)、W—称取的样品质量(mg)

1.2.5火棘果黄酮提取的单因素试验(1)料液比对提取效果的影响:按照1.2.2中的方法,称取10 g火棘果粉末,在乙醇浓度为75%、提取温度为70 ℃条件下提取3 h。设置料液比为1∶5、1∶10、1∶15、1∶20、1∶25进行试验,测定样品吸光度并计算黄酮的得率。(2)乙醇浓度对提取效果的影响:按照1.2.2中的方法,称取10 g火棘果粉末,在料液比为1∶15,提取温度为70 ℃条件下提取3 h。设置乙醇浓度为55%、65%、75%、85%、95%进行试验,测定样品吸光度并计算黄酮的得率。(3)提取时间对提取效果的影响:按照1.2.2中的方法,称取10 g火棘果粉末,在料液比为1∶15、乙醇浓度为75%、提取温度为70 ℃条件下,设置提取时间为1、2、3、4、5 h进行试验,测定样品吸光度并计算黄酮的得率。(4)提取温度对提取效果的影响:按照1.2.2中的方法,称取10 g火棘果粉末,在料液比为1∶15、乙醇浓度为75%、提取时间为3 h条件下,设置提取温度为50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃、90 ℃ 进行试验,测定样品吸光度并计算黄酮的得率。

1.2.6正交试验根据火棘果黄酮提取的单因素试验结果,以黄酮得率作为标准,采用L9( 34 )正交表进行正交试验,优化火棘果黄酮提取的最佳工艺条件(表1)。

1.2.7火棘果黄酮的抗油脂氧化性试验抗油脂氧化试验设计2组,1组为动物油新炼制猪油、1组为植物油菜籽油。准确称取50.0 g油脂数份,置于100 mL的烧杯中,分别添加相同浓度的黄酮样品、芦丁、BHT(2,6-二叔丁基对甲酚),并设置空白对照。放置在(60±1)℃烘箱中,每12 h振荡1 次,并交换在烘箱中的位置。定期测定过氧化值(POV),测定方法采用GB/T5538-2005/ISO 3960:2001《动植物油脂过氧化值测定》[12]

2结果与分析

2.1标准曲线的绘制

由图1可知,芦丁标准曲线的回归方程为Y=15.971X-0.011,R2=0.999 4>0.999,证明该回归方程有效。

2.2火棘果黄酮提取的单因素试验结果

2.2.1料液比对提取效果的影响由图2可知,随着料液比的增加,火棘果黄酮的得率增加,当料液比超过1∶15时,火棘果黄酮的得率呈现出下降趋势。这可能是由于溶剂量的增加,加大了溶液传质推动力,利于黄酮类物质的溶出,进而提取率变大;之后溶剂量的继续增加,会使杂质溶出,有碍黄酮类物质溶出,提取率下降[13]

2.2.2乙醇浓度对提取效果的影响由图3可知,随着乙醇浓度的增加,火棘果黄酮的得率增加,当乙醇浓度超过75%时,火棘果黄酮的得率呈现出下降趋势。这可能是由于当乙醇浓度较小时,乙醇浓度的增加会加大乙醇与溶质接触,同时由于溶剂浓度不同极性不同,在一定的乙醇浓度范围内,会利于黄酮类物质的溶出;随着乙醇浓度继续增加,亲脂性成分(如鞣质等)会与黄酮类物质竞争溶剂,阻碍其溶出,从而使火棘果黄酮的得率降低[14]

2.2.3提取时间对提取效果的影响由图4可知,随着提取时间的增加,火棘果黄酮的得率增加,当提取时间超过3 h时,火棘果黄酮的得率呈现出略微下降趋势。这可能是由于在提取时间较短时,黄酮与多糖等物质结合不易溶出;随着时间的延长,原料中的黄酮大量快速溶出,得率升高;但随着提取时间继续增加,由于黄酮含量为一定值,大部分黄酮已基本溶出后,溶液趋于饱和,黄酮含量不再升高;若提取时间过长,容易造成黄酮的缓慢分解,使其得率下降[15-16]

2.2.4提取温度对提取效果的影响由图5可知,随着提取温度的增加,火棘果黄酮的得率增加,当提取时间超过70 ℃时,火棘果黄酮的得率呈现出下降趋势。这可能是由于适当升温有利于黄酮类物质的溶出、扩散;但当温度过高时,一方面乙醇提取剂开始挥发,导致提取剂浓度降低,另一方面温度过高会造成黄酮物质结构破坏,影响黄酮提取效果,致使黄酮得率降低[16-17]

2.3正交试验优化最佳提取工艺

根据火棘果黄酮提取的单因素试验结果,以黄酮得率作为标准,选定料液比、乙醇浓度、提取时间、提取温度为正交试验中的4个因素,优化火棘果黄酮提取的最佳工艺条件。由表2可知,4种因素影响火棘果黄酮得率的主次顺序为A>B>C>D,即料液比>乙醇浓度>提取时间>提取温度。正交试验分析确定最佳的提取工艺条件组合为A2B2C2D2

正交试验分析的最优组合A2B2C2D2与正交试验(9组)中最佳组合A2B2C3D1不一致。为确定最优的工艺条件,进行验证试验,由表3可知,在A2B2C2D2工艺条件下,火棘果黄酮得率为2.34%,高于A2B2C3D1工艺条件下的火棘果黄酮得率2.23%,因此得到最优提取工艺条件组合为A2B2C2D2,即料液比1∶15、乙醇浓度为75%、提取时间为3 h、提取温度为70 ℃。

2.4火棘果黄酮的抗油脂氧化活性

选择植物油脂中代表性的菜籽油、动物油脂中代表性的猪油作为研究对象。在2种油脂中分别加入芦丁、火棘果黄酮、BHT,分别设置空白对照,测定这8种组合放置期内的POV。由图6可知,植物油脂在放置期内的氧化酸败现象不太明显。3种抗氧化剂(火棘果黄酮、BHT、芦丁)对菜籽油的抗氧化效果相似,且与空白组相差不大,即在植物油脂中加入抗氧化剂的意义不大,这可能是由于植物油脂中含有一些天然的维生素,如维生素E等具有抗氧化的作用[12]

与之形成鲜明对比的是动物油脂,在放置期内,尤其是后期发生明显的氧化酸败现象,POV迅速升高。3种抗氧化剂(火棘果黄酮、BHT、芦丁)对猪油的抗氧化效果不尽相同。空白猪油组伴随着时间的推移,迅速发生急剧的氧化酸败现象;芦丁对猪油没有明显的抗氧化效果,与空白组相差不大;BHT干扰游离基反应,可以有效清除自由基[12],对猪油的氧化酸败有强烈的抑制作用,20 d时过氧化值基本保持不变;黄酮类化合物是作为金属离子络合物来抑制油脂的自动氧化,火棘果黄酮可与微量金属元素螯合以减少自由基的产生,因而能够消除金属离子对油脂的催化作用,从而发挥抗氧化功能,其抗氧化效果明显,但不及BHT。

3结论与讨论

本研究以乙醇为溶剂提取火棘果中的黄酮,并对其提取工艺进行优化,同时探索火棘果黄酮对于不同油脂的抗氧化活性。通过正交试验确定火棘果中黄酮提取的最佳工艺组合为A2B2C2D2,即料液比1∶15、乙醇浓度为75%、提取时间为3 h、提取温度为70℃。其中,4种因素影响火棘果黄酮得率的主次顺序为料液比>乙醇浓度>提取时间>提取温度。此工艺下,火棘果黄酮的得率为2.34%。植物油脂在放置期内氧化现象不明显,而动物油脂在放置期内发生明显的氧化酸败现象,POV迅速升高。火棘果黄酮在菜籽油中添加的意义不大,但在猪油中添加火棘果黄酮可以有效地延缓猪油的氧化,表现出较强的抗油脂氧化活性。

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