番石榴葉黃酮的微波提取及其抗氧化作用研究.pdf
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番石榴葉黃酮的微波提取及其抗氧化作用研究 徐金瑞 1 張瑞芬 2 潘國偉 1 (1廣東藥學(xué)院食品科學(xué)學(xué)院廣州510310 2廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所 農(nóng)業(yè)部功能食品重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室廣州510640) 摘要以番石榴葉為原料,采用微波技術(shù)優(yōu)化番石榴葉中黃酮類物質(zhì)的提取工藝,并研究番石榴葉黃酮對油脂 的抗氧化作用。試驗(yàn)結(jié)果表明,番石榴葉中黃酮類物質(zhì)的最佳微波萃取工藝參數(shù)是:微波提取時(shí)間10 min,微波 功率400 W,料液比130,乙醇體積分?jǐn)?shù)50。 在此提取條件下,番石榴葉中總黃酮的提取率為134.46 mg/g。 番 石榴葉黃酮提取物對植物油脂具有一定的抗氧化作用,可作為植物油脂的天然抗氧化劑。 關(guān)鍵詞番石榴葉; 黃酮; 微波提取; 油脂; 抗氧化作用 文章編號1009-7848(2010)05-0166-05 油脂氧化是食物變質(zhì)的主要原因之一。 油脂 氧化降低了食物的營養(yǎng)價(jià)值, 有些氧化產(chǎn)物還有 毒副作用,給人類健康造成極大的威脅。 防止油脂 氧化酸敗,可以添加抗氧化劑。 合成抗氧化劑,如 BHT、BHA及TBHQ等具有顯著的抗氧化性能。但 近年來頻繁發(fā)生的食品安全事件, 使其安全性不 斷受到質(zhì)疑, 如BHA對白鼠有致癌作用,BHT可 引起動物肝臟增大等1。 因此,從自然界尋求高效、 低毒且經(jīng)濟(jì)的天然抗氧化劑, 是當(dāng)前食品科學(xué)研 究的熱點(diǎn)之一。 番石榴葉(Psidium guajava L.)為桃金娘科番 石榴屬植物的葉片,我國廣東、廣西、四川、福建等 地均有分布,全年可采摘,資源十分豐富。 現(xiàn)代藥 理及臨床研究表明,番石榴葉具有降血糖、抑菌、 抗輪狀病毒等功效2-5。 黃建林6等研究發(fā)現(xiàn),番石 榴葉中含有多種重要的芳香類二級代謝產(chǎn)物,如 多酚黃酮類化合物等。 有學(xué)者認(rèn)為正是這些酚類 化合物賦予番石榴葉多種藥用功效, 其中最主要 的是其抗氧化活性7-8。截至發(fā)稿前,將番石榴葉作 為天然抗氧化劑,應(yīng)用于食品中,尚未見報(bào)道。 針 對合成抗氧化劑存在安全性問題的質(zhì)疑, 加強(qiáng)對 天然動植物資源的開發(fā)與利用顯得尤為迫切。 本文以番石榴葉為材料, 采用微波技術(shù)優(yōu)化 番石榴葉中的總黃酮類提取工藝, 研究其對油脂 的抗氧化作用, 為番石榴葉抗氧化功能因子的開 發(fā)、利用以及油脂的貯藏保鮮提供技術(shù)依據(jù)。 1材料和方法 1.1試驗(yàn)材料 采摘新鮮番石榴葉, 烘干, 粉碎至40目,備 用;花生油,新鮮花生采用物理壓榨而成,低溫、避 光保存,備用。 三吡啶三吖嗪 (2,4,6-tripyridyl- s- triazine, TPTZ),購自Fluka公司;TBHQ,廣州泰邦食品添 加劑有限公司;蘆丁等均為國產(chǎn)分析純試劑。 1.2主要儀器與設(shè)備 紫外-可見分光光度計(jì)(752C型)、手提式高 速中藥粉碎機(jī)(DFT-50型)、微波爐(MP17C-KE 型)、電熱恒溫干燥箱(101AS-1型)、旋轉(zhuǎn)濃縮蒸 發(fā)儀(RE-2000型)、冷凍干燥機(jī)(FD-1E-80型) 等。 1.3試驗(yàn)方法 1.3.1總黃酮含量的測定采用硝酸鋁顯色法測 定總黃酮含量9。 吸取5.0 mL待測樣品于10 mL 比色管中,加入0.5 mL 5% NaNO2溶液,搖勻,放 置5 min后加入0.5 mL 10% Al(NO3)3溶液,搖勻, 放置5 min,再加入4 mL 1 mol/L NaOH,搖勻,放 置10 min, 于波長510 nm處測定吸光度。 另以 0.10.5 mg/mL蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液代替樣品作標(biāo)準(zhǔn)曲 收稿日期:2009-12-24 作者簡介: 徐金瑞,女,1976年出生,博士,副教授 Vol 10 No 5 Oct 2 0 1 0Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology 中 國 食 品 學(xué) 報(bào) 第10卷第5期 2 0 1 0年10月 第10卷 第5期 線,得到回歸方程Y1.0435x0.0003,R20.9999。 1.3.2總抗氧化能力(TAC)測定采用FRAP法 測定總抗氧化能力10-11。實(shí)際加樣量擴(kuò)大20倍,即 0.2 mL樣品0.6 mL水6 mL 37 的FRAP工作 液(10 mmol/L TPTZ、20 mmol/L FeCl3、0.3 mmol/L 醋酸鈉緩沖液以1:1:10的質(zhì)量比混合),搖勻后放 置4 min,于波長593 nm處測定吸光值。 另以0.1 1.0 mmol/L FeSO4標(biāo)準(zhǔn)溶液代替樣品作標(biāo)準(zhǔn)曲線, 得到回歸方程y=0.3117x-0.006, 相關(guān)系數(shù)R2= 0.9994。 樣品的總抗氧化能力以mmol FeSO4/g提 取物表示,單位mmol/g。 1.3.3番石榴葉黃酮的提取方法取番石榴葉干 粉2 g,按130(g/V)加入50%乙醇,在一定條件下 進(jìn)行微波處理,過濾。 用相應(yīng)溶劑定容至原體積, 測定其總抗氧化能力和黃酮含量。 將提取液置于 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中濃縮,冷凍、干燥,用于油脂抗氧化 試驗(yàn)。 1.3.4微波萃取試驗(yàn)設(shè)計(jì) 1.3.4.1單因素試驗(yàn)準(zhǔn)確稱取2 g番石榴葉干 粉, 以乙醇體積分?jǐn)?shù) (0100%)、 超聲波功率 (200600 W)、提取時(shí)間(525 min)和料液比(1: 101:50)為考察因子,以總黃酮含量和總抗氧化 能力為指標(biāo)做單因素試驗(yàn)。 1.3.4.2正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上, 對影響黃酮提取的微波功率(A)、提取時(shí)間(B)、 料液比(C)做三因素三水平正交設(shè)計(jì)試驗(yàn),見表1。 1.3.5油脂抗氧化試驗(yàn)采用Schaal烘箱法12, 將番石榴葉提取物分別按0.10、0.20、0.30%、 0.40%、0.50%(添加物/油) 的添加量加入花生油 中,充分?jǐn)噭颉?將經(jīng)過處理的花生油和空白對照置 于(621)烘箱中強(qiáng)制氧化,定時(shí)攪拌,每隔24 h取樣測定花生油的過氧化值(POV)。 1.3.6過氧化值測定參照GB/T 5538-2005動 植物油脂過氧化值測定方法13測定過氧化值。 2結(jié)果與分析 2.1提取劑濃度對提取效果的影響 取2.0 g番石榴葉干粉, 設(shè)定微波功率300 W,料液比1:40,提取時(shí)間15 min,用不同體積分 數(shù)的乙醇提取總黃酮,試驗(yàn)結(jié)果見圖1。 番石榴葉 提取物中總黃酮含量及總抗氧化能力隨著乙醇體 積分?jǐn)?shù)的增大而增大, 在乙醇體積分?jǐn)?shù)50時(shí)上 述指標(biāo)均達(dá)到最大值。 然而乙醇體積分?jǐn)?shù)進(jìn)一步 提高,其總黃酮含量和總抗氧化能力反而下降。 這 是因?yàn)橐掖俭w積分?jǐn)?shù)越高,溶液的沸點(diǎn)越低,揮發(fā) 越快,在溶劑化及其熱效應(yīng)的共同作用下,番石榴 葉提取物中總黃酮含量及抗氧化能力降低, 所以 以50乙醇作提取劑較適宜。圖1還表明,番石榴 葉提取物中總黃酮含量的變化趨勢與抗氧化能力 的變化趨勢相同, 說明番石榴葉中的黃酮類物質(zhì) 含量越高,其總抗氧化能力越強(qiáng),提示黃酮是番石 榴葉提取物抗氧化作用的物質(zhì)基礎(chǔ)。 2.2微波功率對提取效果的影響 取2.0 g番石榴葉干粉, 設(shè)定料液比140,提 取時(shí)間15 min,乙醇體積分?jǐn)?shù)50%,不同微波功率 條件下的總黃酮含量和總抗氧化能力如圖2所 示。在微波功率200600 W范圍,總黃酮含量和總 抗氧化能力隨微波功率的增大而增大, 但微波功 率過高,二者呈下降趨勢,說明黃酮類物質(zhì)具有一 定的耐熱性,但過熱,即微波功率過高會破壞黃酮 類物質(zhì)及總抗氧化能力, 導(dǎo)致番石榴葉提取物中 黃酮含量及抗氧化能力降低。 1101:20300 2151:30400 3201:40500 A (提取時(shí)間/min) B (料液比) C (微波功率/W) 試驗(yàn) 水平 試驗(yàn)因素 表1正交試驗(yàn)因素水平表 Table 1Factors and levels of orthogonal tests 120 100 80 60 40 20 0 20 15 10 5 0 總黃酮 TAC 總黃酮含量/mgg-1 TAC/mmolg-1 0305080100 乙醇體積分?jǐn)?shù)/% 圖1乙醇體積分?jǐn)?shù)對提取效果的影響 Fig.1Effect of ethanol concentration on extraction result 番石榴葉黃酮的微波提取及其抗氧化作用研究 167 中 國 食 品 學(xué) 報(bào) 2010年第5期 2.3微波提取時(shí)間對提取效果的影響 取2.0 g番石榴葉干粉, 設(shè)定料液比140,微 波功率300 W,乙醇體積分?jǐn)?shù)50%,不同提取時(shí)間 對總黃酮含量和總抗氧化能力的影響如圖3所 示。 隨著提取時(shí)間的延長,番石榴葉提取物中總黃 酮含量及抗氧化能力均呈增大趨勢, 但提取時(shí)間 超過15 min后,總黃酮含量及抗氧化能力反而降 低。 可能是因?yàn)闀r(shí)間過長時(shí),微波的熱效應(yīng)破壞了 黃酮類物質(zhì),導(dǎo)致其抗氧化活性降低。 2.4料液比對提取效果的影響 取2.0 g番石榴葉干粉, 設(shè)定微波功率300 W,提取時(shí)間15 min,乙醇體積分?jǐn)?shù)50%,不同料 液比對總黃酮含量和總抗氧化能力的影響如圖4 所示。 當(dāng)料液比為130時(shí),番石榴葉提取物中總 黃酮含量及抗氧化能力均達(dá)到最大值, 表明此時(shí) 番石榴葉中的抗氧化物質(zhì)及黃酮類物質(zhì)已基本溶 出,再提高料液比,黃酮含量及總抗氧化能力反而 降低。 推測是番石榴葉中的雜質(zhì)成分競爭性溶出, 不利于提取抗氧化物質(zhì)。 2.5番石榴葉中黃酮類物質(zhì)微波萃取的最佳工 藝 單因素試驗(yàn)結(jié)果表明,微波功率、料液比、提 取時(shí)間、 提取劑體積分?jǐn)?shù)均對提取番石榴葉中的 黃酮類物質(zhì)及抗氧化能力影響較大。 考慮到微波 過程中乙醇的揮發(fā)性以及黃酮含量與抗氧化能力 變化趨勢一致,以黃酮含量為指標(biāo),對微波功率、 料液比和提取時(shí)間3個(gè)因素進(jìn)行L9(33) 正交設(shè) 計(jì),試驗(yàn)結(jié)果見表2。 由表2中試驗(yàn)結(jié)果和極差分析可知, 最優(yōu)水 平組合為A1B2C2,即最佳提取工藝條件是:微波提 取時(shí)間10 min,微波功率400 W,料液比1:30。 在 所選定的試驗(yàn)范圍,3個(gè)因素的主次順序?yàn)锳C B,其中FA(57.60)FC(18.30)F0.01(2,2)=14.04,表 明微波提取時(shí)間和功率在試驗(yàn)設(shè)計(jì)水平下對總黃 酮的影響達(dá)到極顯著水平,而FB(2.37)F0.05(2,2)= 9.36,表明料液比對總黃酮得率無顯著影響。 影響 最大的因素是微波提取時(shí)間,其次是微波功率,料 液比對其影響最小。在最佳提取工藝(A1B2C2)條件 下,番石榴葉中總黃酮的提取率為134.46mg/g。 2.6番石榴葉黃酮對油脂的抗氧化作用 由圖5可知, 不同濃度的番石榴葉黃酮對花 生油有一定的抗氧化作用。 在番石榴葉黃酮質(zhì)量 總黃酮 TAC25 140 120 100 80 60 40 20 0 25 20 15 10 5 0 總黃酮含量/mgg-1 TAC/mmolg-1 200300400500600 微波功率/W 圖2微波功率對提取效果的影響 Fig.2Effect of microwave power on extraction result 總黃酮 TAC 140 120 100 80 60 40 20 0 25 20 15 10 5 0 總黃酮含量/mgg-1 TAC/mmolg-1 510152025 圖3提取時(shí)間對提取效果的影響 Fig.3Effect of extraction time on extraction result 提取時(shí)間/min 總黃酮含量 TAC 120 100 80 60 40 20 0 25 20 15 10 5 0 總黃酮含量/mgg-1 TAC/mmolg-1 110120130140150 料液比 圖4料液比對提取效果的影響 Fig.4Effect of flesh and solvent ratio on extraction result 168 第10卷 第5期 試驗(yàn)號A(萃取時(shí)間/min)B(料液比)C(功率/W)總黃酮含量/mgg-1 111195.54 2122134.46 3133117.08 4212118.89 522390.97 623188.79 731364.03 8321100.60 933295.13 k1115.70103.1994.99 k299.56108.68116.16 k386.59100.3390.70 R29.118.3525.46 F值57.602.3718.30 分?jǐn)?shù)0.10%0.50%范圍,隨黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提高, 抗氧化作用增強(qiáng), 但其作用效果稍弱于TBHQ的 抗氧化效果。 這一結(jié)果提示,資源豐富的番石榴葉 中的黃酮提取物可以作為食品, 特別是植物油脂 的天然抗氧化劑,這不僅提高食品的安全性,而且 變廢為寶。 由于做油脂抗氧化試驗(yàn)時(shí)所用材料為 番石榴葉的乙醇粗提物, 黃酮類物質(zhì)的有效濃度 較低,若對其進(jìn)行純化,可達(dá)到與化學(xué)合成抗氧劑 相當(dāng)?shù)男Ч?,并最終替代之。 3結(jié)論 1)番石榴葉中黃酮類物質(zhì)的最佳微波萃取工 藝條件是:以50乙醇溶液為提取劑,微波提取時(shí) 間10 min,微波功率400W,料液比1:30。在此最優(yōu) 條件下,番石榴葉中總黃酮的提取率為134.46 mg/ g。 與傳統(tǒng)黃酮物質(zhì)提取方法相比,微波萃取法僅 需10 min,具有節(jié)時(shí)、節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。 2)番石榴葉黃酮提取物對植物油脂有一定的 抗氧化作用,可以作為植物油脂的天然抗氧化劑。 表2番石榴葉黃酮微波萃取正交試驗(yàn)結(jié)果 Table 2Results of orthogonal tests of flavonoid extraction in guava leaf by microwave 注:F0.05(2,2)=9.36,F(xiàn)0.01(2,2)=14.04。 0.1%樣品 0.4%樣品 空白 0.2%樣品 0.5%樣品 0.3%樣品 0.02%TBHQ 100 80 60 40 20 0 012345678 時(shí)間/d 圖5不同濃度番石榴葉黃酮提取物 對花生油的抗氧化作用 Fig.5 The antioxidation effect of different concentration flavonoid from guava leaf on peanut oil 參考文獻(xiàn) 1馮穎,孟憲軍.無梗五加果黃酮的提取及抗油脂氧化性能的研究J.食品研究與開發(fā),2006,27(3):35-36. 2Chiu-Lan Hsieh,Yuh-Charn Lin,Gow-Chin Yen. 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網(wǎng)址: 番石榴葉黃酮的微波提取及其抗氧化作用研究.pdf http://m.u1s5d6.cn/newsview459475.html
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