超聲輔助提取苜蓿活性成分的研究進展

彭潔 吳菲菲 李化強 胡平 劉慶 王美英

本文綜述了超聲輔助提取苜蓿活性成分的最新研究進展，包括多糖、多酚、葉蛋白、花色苷、總黃酮、總皂苷，以期為苜蓿活性成分的提取方面提供理論參考。

紫花苜蓿（Medicago sativa L.），豆科苜蓿屬多年生草本植物，在我國紫花苜蓿有 2000 多年的種植歷史，現主要分布于華北、東北、西北等地區，具有產量高、耐旱、耐寒、再生能力強、適口性好等優點，因其莖葉柔嫩鮮美，且種植簡單、適應性強，已被世界各國大量種植，有“牧草之王”的美稱。大量研究表明，紫花苜蓿具有許多生物活性，例如苜蓿多糖具有抗感染、抗腫瘤、抗輻射、提高免疫調節能力、延緩衰老等藥理作用，對機體的毒副作用小[1]，是一種極具開發潛力的食用材料和飼料資源，具有重要的開發利用價值和廣闊的應用前景。

超聲的作用機制

超聲波是通過壓電效應產生的，超聲的頻率一般是大于20kHz，最開始產生超聲波的方法是在1881年，在酒石酸鈉四水晶體上引入交流電壓通過物理振蕩方式產生的一種聲波，后來有了磁致伸縮、氣哨等方法也可以產生超聲波。超聲過程中，先是通過機械振動產生超聲波，然后將超聲作用放大，得到有效振動的顆粒被送到超聲波發生器上，得到超聲處理的顆粒自身會受超聲影響發生類似的振蕩，通過此振動可以引起周圍未受到超聲機械作用的顆粒振動[2]。

食品研究領域的超聲波主要有2類，包括不同頻率和不同振動力度的超聲波。食品質量控制和分析時用到的是對食品沒有破壞性的低強度檢測超聲，頻率大于100kHz，該強度的超聲主要是檢測食品的物理化學性質相關的信息。頻率在20-100kHz之間為低頻率超聲波，該超聲波的振動效果較強，傳到發生器時的振動力度大，機械效應增強的同時具有較高的能量產生，使體系的溫度升高，促進了傳質，該種超聲波可以用于殺菌、乳化、過濾、干燥、剝離等工藝中，能改善食品的質量。在食品加工過程中采用超聲能使不同物質混合更充分，降低加工溫度，促進傳質，縮短加工時間，增加提取效率等許多優點;此外，采用超聲處理重復性高，對試劑的依賴小，產品的后續處理更簡單。

超聲輔助提取苜蓿活性成分的研究進展

超聲輔助提取苜蓿花色苷

花青素是植物中提取的天然化合物，相對于人工合成的化合物，副作用小，目前來說花青素主要的應用范圍在食品、醫藥行業，并且擁有很大的發展前景[4]。花青素在醫學方面的用途主要是預防一些慢性病，如心血管疾病、代謝紊亂體等，這都是得力于花青素抗菌、抗氧化的特性[5]。近年來，還發現花青素其他的生理活性，如降低DNA損傷、DNA斷裂和細胞內活性氧種類;減輕青少年抑郁癥狀;對睪丸有靶向作用等[6]。花青素擁有如此眾多、良好的功能特性，且具有預防和治療各種慢性疾病的作用，因此對于花青素的研發也在不斷深入，研發的手段也在不斷地進步。許英一采取超聲輔助酸化乙醇的方法，通過正交實驗得到提取苜宿花青素效果最好的條件為：料液比1：30（g/mL），在60℃提取10 min，在此工藝條件下得到的花青素含量為93.23 mg/100 g。在進一步的實驗過程中發現，此方法得到的紫花苜宿花色苷與普通提取方法得到的相比具有較強的耐酸性、耐熱性;有研究發現，食品加工過程中所用的食品添加劑如蔗糖、苯甲酸鈉等都不影響花青素原有的穩定性，但是亞硝酸鈉的存在會破壞花青素的穩定性;Cu2+、k+等金屬氯離子對苜蓿花青素穩定性的影響較小，Al3+、Zn2+對其有一定影響，而Fe3+對苜蓿花色苷穩定性影響最大[7]。

超聲輔助提取苜蓿多糖

多糖是天然大分子物質，具有多種生物活性，生物體內本身就含有多糖類物質，是人體免疫系統的重要組成部分。研究發現植物多糖是天然免疫調節劑，具有調節免疫的效果，通過促進抗體的生成，加速細胞因子的釋放進行免疫調節，主要作用于巨噬細胞、T淋巴細胞、自然殺傷細胞、B淋巴細胞等，具有抗病毒、消炎、抗氧化、抗黏附和抗敗血癥等多種作用[8-10]。施偉梅等采用超聲輔助法提取苜蓿中的多糖，先將苜蓿在低溫調節下進行凍結融合，再進行超聲提取，得到最佳提取條件為：低溫凍結20min，反復凍融7次，在70℃下超聲43min，得到8.216mg/g苜蓿多糖[1]。王磊等以水為溶劑，通過響應面法優化超聲工藝，得到最佳工藝為：料液比1：37.4，在74.5℃下超聲16.69min，此條件下的多糖得率為6.19%，并得到超聲輔助水提取得到的多糖含量的穩定性和效率均優于不采取超聲輔助的傳統水提[11]。

超聲輔助提取苜蓿多酚

多酚類物質廣泛存在于植物中，是具有抗氧化、抗菌、消炎、預防心血管疾病等多種生物功能的次生代謝產物[12]，其結構包含多個酚羥基，多酚具有如此多的功效受到很多學者的關注。施偉梅通過添加4.9%的酶，在49℃的條件超聲74min，得到苜蓿多酚含量為3.642mg/g，并進行了苜蓿多酚的抗氧化實驗，得到苜蓿多酚對DPPH自由基和OH自由基的IC50值分別為10.78μg/mL和19.28μg/mL，具有較好的抗氧化活性[13]。

超聲輔助提取苜蓿總黃酮

黃酮類化合物作為植物組成成分廣泛存在于自然界中，在治療心臟疾病、高血壓、高血脂、高血糖、腫瘤等方面具有良好的作用[14]。荊常亮采用超聲波法輔助提取紫花苜蓿的總黃酮： 分別以清除ABTS自由基和清除DPPH自由基為評價指標： 得到液料比分別為47.29：1（mL/g）和60.30：1（mL/g），提取溫度分別為62.73℃和54.56℃，提取時間分別為51.62min和45.59min，乙醇濃度分別為60%和46.67%，對應的自由基清除率為87.38%和80.72%[15]。韓洲慶等通過超聲輔助法提取苜蓿中的黃酮，得到最佳工藝為：液料比1：30（g/mL），在功率180W下用70%乙醇超聲30min，得到黃酮含量為4.893（mg/g）[16]。劉香萍等應用響應面法優化其超聲提取條件，得到最佳提取工藝參數為乙醇體積分數 65%、超聲波功率100 MHz、提取溫度 67 ℃、提取時間40 min，在此工藝條件下，苜蓿葉中總黃酮的得率為5.29 mg/g[17]。

超聲輔助提取苜蓿葉蛋白

葉蛋白是蛋白的濃縮物，廣泛存在于植物的莖和葉中，具有多種氨基酸營養均衡，葉蛋白制品的總能量較低，胡蘿卜素、葉黃素含量相對較高，易消化，含有碳水化合物、脂肪、粗纖維等物質，具有18種氨基酸，營養全面，具有抗衰老、降血脂、增強免疫力等多種功能，有效預防多種疾病[18]。許英一采用超聲波輔助，在堿性條件下提取苜蓿葉蛋白，通過正交優化提取工藝為：提取pH8.5，在40℃下超聲提取30min，得到葉蛋白粗提物提取率為51.09%，與不加超聲堿法浸提相比提取率明顯提高，提取時間縮短[19]。

超聲輔助提取苜蓿總皂苷

皂苷是植物中的一種特殊的類苷物質，又稱皂素，能加到中藥中做藥物使用，具有改善貧血、調理內分泌、抗衰老、抗炎加快體內新陳代謝等功效[20]。李小安加入酶對苜蓿中的皂苷進行提取，通過超聲輔助得到皂苷提取液，再用化學試劑對提取液進行萃取，在料液比1：30g/mL超聲溫度20℃，超聲時間20min，功率360W條件下得到的工藝效果最好[21]。

結論與展望

紫花苜蓿的根、莖、葉均含有豐富的營養成分，主要包括活性多糖、多肽、黃酮、皂苷、香豆素、生物堿類等化合物。近年來，大家對苜蓿葉蛋白的研究越來越多。研究得到苜蓿中含有50多種氨基酸，營養全面，苜蓿作為良好的天然植物資源備受人們關注。超聲輔助提取法提取苜蓿活性成分可以顯著地提高提取效率，表現出極大的優勢，為苜蓿的應用提供更高的開發價值。

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基金項目： 湖南省教育廳科學研究優秀青年項目（17B241）; 湖南省自然科學基金青年項目（2017JJ3284）; 湖南省科技廳“三區”科技人才項目（S2017NCTPSQ0044）; 湖南省學位與研究生教育改革研究項目（2019JGYB272）; 邵陽學院研究生科研創新項目（CX2019SY040）; 廣東石油化工學院校級科研項目（人才引進類）

作者簡介： 彭潔， 女， 碩士研究生， 主要從事果蔬清潔加工研究。

通訊作者： 吳菲菲， 博士， 副教授， 主要研究方向為食品加工技術。

教育廳食品科學創新團隊， 廣東省嶺南特色果蔬加工及應用工程技術研究中心