制備條件對(duì)鼠曲草多酚提取率影響的研究

謝三都，林芳，馮詩影，宋嘉豪，唐藝穎，莊培榮

（1.閩南科技學(xué)院 生命科學(xué)與化學(xué)學(xué)院，福建 泉州 362332；2.泉州輕工職業(yè)學(xué)院，福建 泉州 362200；3.福建省休閑食品加工應(yīng)用協(xié)同創(chuàng)新中心，福建 泉州 362200）

鼠曲草，又稱水?；?、清明草，屬于菊科植物草本植物［1］，富含多酚、黃酮苷、氨基酸等物質(zhì)［2］，具有止痰去咳［3］、抗菌消炎［4］、降血糖降血脂［5］等功能，有利于治療呼吸系統(tǒng)疾病［6］和改善慢性阻塞性肺疾?。?］。植物多酚又稱為植物單寧，主要通過莽草酸和丙二酸途徑合成，是植物生物反應(yīng)中產(chǎn)生的重要次生代謝物，主要是一些引起澀味的多酚類物質(zhì)［8］，其對(duì)植物的生長發(fā)育、基因的誘導(dǎo)表達(dá)、信號(hào)傳導(dǎo)等都具有一定的影響［9］。大量多酚研究表明，多酚對(duì)腫瘤細(xì)胞的不同階段，如癌細(xì)胞的增殖、凋亡、信號(hào)通路等有顯著的調(diào)節(jié)作用［10］。

本文以鼠曲草為原料，采用熱水浸提方法，以鼠曲草多酚提取率為指標(biāo)，研究料液比、提取溫度、提取時(shí)間、提取次數(shù)等制備條件及制備條件交互作用對(duì)鼠曲草多酚提取率的影響，旨在探清制備條件間相互作用對(duì)制備鼠曲草多酚的影響，進(jìn)而優(yōu)化其制備工藝條件，為充分利用鼠曲草資源提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

材料：鼠曲草，產(chǎn)地為四川宜賓，購于四川宜賓川江美食店。

試劑：硫酸亞鐵、酒石酸鉀鈉、十二水磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀、無水磷酸二氫鈉、無水乙醇等，由西隴科學(xué)股份有限公司供給；茶多酚，由上海泰坦科技股份有限公司供給；沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品，由國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司供給。

1.2 主要儀器設(shè)備

N4S型紫外分光光度計(jì)，由上海儀電分析儀器有限公司提供；G-100S超聲波清洗儀，由深圳市歌能清洗設(shè)備有限公司提供；HWS-28恒溫水浴鍋，由上海齊欣科學(xué)儀器有限公司提供；FA2004電子天平，由上海衡平儀器儀表廠提供；721型可見分光光度計(jì)，由上海光譜儀器有限公司提供；SHB-Ⅲ 循環(huán)水式多用真空泵，由鄭州長城科工貿(mào)有限公司提供。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 鼠曲草多酚制備工藝流程

鼠曲草多酚制備工藝流程為鼠曲草→粉碎→過80目標(biāo)準(zhǔn)樣篩→熱水浸提→過濾除渣→鼠曲草多酚提取液。

1.3.2 鼠曲草多酚提取率的測(cè)定

（1）沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備。以沒食子酸為標(biāo)準(zhǔn)品，采用酒石酸亞鐵法［11-12］制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，獲得標(biāo)準(zhǔn)曲線方程和相關(guān)性系數(shù)（如圖1所示）。

圖1 沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線

如圖1所示，沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性回歸方程為y=20.758x+0.004 2，相關(guān)系數(shù)R2=0.999 9，說明沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)液在質(zhì)量濃度為0~0.05 mg/mL范圍內(nèi)具有較好的線性關(guān)系。

（2）鼠曲草多酚提取率的測(cè)定。吸取2 mL鼠曲草提取液于10 mL規(guī)定刻度試管中，按照上文規(guī)定方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，以空白試劑作為對(duì)比，在波長為545 nm時(shí)進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計(jì)算鼠曲草多酚濃度，鼠曲草多酚提取率計(jì)算公式如下：

上式中，C為鼠曲草提取液中鼠曲草多酚濃度，mg/mL，V為鼠曲草提取液體積，mL；M為鼠曲草質(zhì)量，g；1 000為單位換算系數(shù)。

1.3.3 制備條件交互作用對(duì)鼠曲草多酚提取率的影響

（1）料水比和溫度交互作用對(duì)鼠曲草多酚提取率的影響。精確稱取0.50 g鼠曲草30份，分別配制料水比為1∶50 g/mL、1∶70 g/mL、1∶90 g/mL、1∶110 g/mL、1∶130 g/mL、1∶150 g/mL且分別于60 ℃、70 ℃、80 ℃、90 ℃、100 ℃提取10 min后，抽濾、冷卻，所得鼠曲草提取液定容至100 mL，按沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定鼠曲草提取液中鼠曲草多酚含量，進(jìn)而計(jì)算鼠曲草多酚提取率，平行測(cè)定3次。

（2）料水比和時(shí)間交互作用對(duì)鼠曲草多酚提取率的影響。精確稱取0.50 g鼠曲草30份，分別配制料水比為1∶50 g/mL、1∶70 g/mL、1∶90 g/mL、1∶110 g/mL、1∶130 g/mL、1∶150 g/mL且在90 ℃水浴條件下分別提取4 min、7 min、10 min、13 min、16 min，抽濾、冷卻，所得鼠曲草提取液定容至100 mL，按沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定鼠曲草提取液中鼠曲草多酚含量，進(jìn)而計(jì)算鼠曲草多酚提取率，平行測(cè)定3次。

（3）溫度和時(shí)間交互作用對(duì)鼠曲草多酚提取率的影響。準(zhǔn)確稱取0.50 g鼠曲草25份，配制料水比為1∶130 g/mL，分別放入60 ℃、70、80 ℃、90 ℃、100 ℃中分別浸提4 min、7 min、10 min、13 min、16 min后，抽濾、冷卻，所得鼠曲草提取液定容至100 mL，按沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定鼠曲草提取液中鼠曲草多酚含量，進(jìn)而計(jì)算鼠曲草多酚提取率，平行測(cè)定3次。

（4）料水比和提取次數(shù)交互作用對(duì)鼠曲草多酚提取率的影響。準(zhǔn)確稱取0.50 g鼠曲草24份，分別配制料水比為1∶50 g/mL、1∶70 g/mL、1∶90 g/mL、1∶110 g/mL、1∶130 g/mL、1∶150 g/mL，在90 ℃水浴條件下提取10 min，分別提取1、2、3、4次后，抽濾、冷卻，所得鼠曲草提取液定容至100 mL，按沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定鼠曲草提取液中鼠曲草多酚含量，進(jìn)而計(jì)算鼠曲草多酚提取率，平行測(cè)定3次。

1.3.4 數(shù)據(jù)分析

用Excel數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、方差分析和多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 料水比和溫度交互作用對(duì)鼠曲草多酚提取率的影響

由表1可知，料水比、溫度及料水比和溫度交互作用對(duì)鼠曲草多酚提取率的影響均極顯著，P＜0.01。在提取時(shí)間為10 min且僅提取1次的條件下，當(dāng)料水比為1∶130 g/mL且提取溫度為100 ℃時(shí)，鼠曲草多酚提取率為（0.388±0.001 7）%，極顯著高于其他交互條件下鼠曲草多酚的提取率，P＜0.01。

表1 料水比和溫度交互作用對(duì)鼠曲草多酚提取率的影響

2.2 料水比和時(shí)間交互作用對(duì)鼠曲草多酚提取率的影響

由表2可知，料水比、時(shí)間及料水比和時(shí)間交互作用對(duì)鼠曲草多酚提取率的影響均極顯著，P＜0.01。在提取溫度為90℃且僅提取1次的條件下，當(dāng)料水比為1∶150 g/mL且提取時(shí)間為16 min時(shí)，鼠曲草多酚提取率為（0.342±0.003 6）%，顯著高于其他交互條件下鼠曲草多酚的提取率，P＜0.01。

表2 料水比和時(shí)間交互作用對(duì)鼠曲草多酚提取率的影響

2.3 溫度和時(shí)間交互作用對(duì)鼠曲草多酚提取率的影響

由表3可知，溫度、時(shí)間及溫度和時(shí)間交互作用對(duì)鼠曲草多酚提取率的影響均極顯著，P＜0.01。在料水比為1∶130 g/mL且僅提取1次的條件下，提取溫度與提取時(shí)間在以下4種交互情況時(shí)對(duì)鼠曲草多酚提取率無顯著性差異：提取溫度為90 ℃、提取時(shí)間為10 min，提取溫度為90 ℃、提取時(shí)間為16 min，提取溫度為100 ℃、提取時(shí)間為7 min，提取溫度為100 ℃、提取時(shí)間為13 min，但極顯著高于其他交互條件下鼠曲草多酚的提取率，P＜0.01。

表3 溫度和時(shí)間交互作用對(duì)鼠曲草多酚提取率的影響

綜上所述，各步驟所涉及鼠曲草多酚提取率最高的制備條件交互作用組合分別為料水比為1∶130g/mL、提取溫度為100 ℃、提取時(shí)間為10 min、提取1次，料水比為1∶150 g/mL、提取溫度為90 ℃、提取時(shí)間為16 min、提取1次，料水比為1∶130 g/mL、提取溫度為90 ℃、提取時(shí)間為16 min、提取1次。經(jīng)驗(yàn)證，3個(gè)組合對(duì)鼠曲草多酚提取率無顯著性差異（P＞0.05），在考慮經(jīng)濟(jì)效益且高溫長時(shí)間熱處理可能對(duì)鼠曲草多酚可能產(chǎn)生破壞的情況下，采用提取溫度為90 ℃、提取時(shí)間為10 min的條件下，研究料水比與提取次數(shù)之間的交互作用。

2.4 料水比和提取次數(shù)交互作用對(duì)鼠曲草多酚提取率的影響

由表4、表5可知，料水比與提取次數(shù)對(duì)鼠曲草多酚提取率有極顯著性影響，P＜0.01，但二者交互作用對(duì)鼠曲草多酚提取率無顯著性影響，P＞0.05。在此情況下，采用新復(fù)極差法（SSR法）分別對(duì)料水比和提取次數(shù)進(jìn)行多重比較，結(jié)果表明，料水比為1∶90 g/mL時(shí)的鼠曲草多酚提取率極顯著高于其他料水比，而提取次數(shù)為3次時(shí)的鼠曲草多酚提取率與提取次數(shù)為4次時(shí)的鼠曲草多酚提取率無顯著差異，P＞0.05，并且與提取次數(shù)為2次時(shí)的鼠曲草多酚提取率有顯著性差異，P＜0.05，但極顯著高于提取次數(shù)為1次時(shí)的鼠曲草多酚提取率。因此，在提取溫度為90 ℃、提取時(shí)間為10 min的條件下，鼠曲草多酚提取條件為料水比1∶90 g/mL，提取次數(shù)為3次，此時(shí)鼠曲草多酚提取率為（0.438±0.008 02）%。

表4 料水比與提取次數(shù)交互作用對(duì)鼠曲草多酚提取率的影響

表5 料水比與提取次數(shù)交互作用對(duì)鼠曲草多酚提取率影響的方差分析

3 結(jié)論與討論

采用熱水浸提法提取鼠曲草多酚的工藝條件為料水比1∶90 g/mL、提取溫度為90 ℃、提取時(shí)間為10 min的條件下提取3次，所提鼠曲草多酚提取率為（0.438±0.008 02）%。其中，制備條件中料水比、時(shí)間、溫度、提取次數(shù)對(duì)鼠曲草多酚提取率的影響極顯著，P＜0.01，并且料水比與時(shí)間、料水比與溫度、溫度與時(shí)間的交互作用對(duì)鼠曲草多酚提取率的影響極顯著，P＜0.01，但料水比與提取次數(shù)的交互作用對(duì)鼠曲草多酚提取率的影響不顯著，P＞0.05。

在交互作用方面，仍需研究提取溫度與提取次數(shù)、提取時(shí)間與提取次數(shù)的交互作用對(duì)鼠曲草多酚提取率的影響，從而進(jìn)一步優(yōu)化其提取工藝條件。同時(shí)，在熱水浸提法基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步研究輔助其他提取技術(shù)或多種提取技術(shù)聯(lián)合以進(jìn)一步提升鼠曲草多酚提取率，如超聲波［13］、酶法［14］、微波［15］等。在優(yōu)化鼠曲草多酚提取工藝條件基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步研究鼠曲草多酚的功能特性，如抗氧化性能［16］、抗炎［17］、抗病原體感染［18］等功效。