微波辅助萃取葫芦巴茎叶挥发油工艺优化及抗氧化性研究

王 雅，赵 萍，任海伟，张锦琇，赵丽娟

(兰州理工大学生命科学与工程学院，甘肃 兰州 730050)

微波辅助萃取葫芦巴茎叶挥发油工艺优化及抗氧化性研究

王 雅，赵 萍，任海伟，张锦琇，赵丽娟

(兰州理工大学生命科学与工程学院，甘肃 兰州 730050)

采用微波辐助萃取法对葫芦巴茎叶挥发油提取工艺进行单因素和正交试验研究，用还原力、DPPH自由基清除能力和Rancimat法对其抗氧化活性进行研究。结果表明：以乙醚为萃取溶剂，从葫芦巴茎叶中萃取挥发油的最佳工艺条件：微波功率为低火、萃取时间30s、料液比1:4(g/mL)、提取前浸泡时间20min，在此条件下挥发油得率达3.374%；各因素对挥发油得率影响的主次顺序为料液比＞浸泡时间＞微波功率＞微波萃取时间；葫芦巴茎叶挥发油有较强的还原能力，对DPPH自由基有较强的清除能力，当质量浓度为200mg/L时对猪油的抗氧化活性最强，但其抗氧化活性小于同质量浓度的VC。

葫芦巴茎叶；挥发油；微波；工艺优化；抗氧化性能

葫芦巴(Trigonella foenum-graecum L.)，英文名semen trigonellae，fenugreek，别名香苜蓿、香豆子，为一年生豆科葫芦巴属草本芳香植物，主要种植于西北地区[1]。葫芦巴不仅是一种蔬菜，也是一种药材，据李时珍编撰的《本草纲目》一书中记载：葫芦巴苦、温，入肾、膀胱二经，功用为补肾阳，祛寒湿、治寒病即腹胁胀满，治冷气疝窿、寒湿脚气，益在肾[2-3]。目前，对其挥发油成分研究及采用超声波辅助法提取工艺已有研究报道[4]，而采用微波辅助萃取法对葫芦巴油进行提取及葫芦巴油的抗氧化活性研究未见报道，本实验采用微波辐助萃取法提取胡芦巴茎叶挥发油，并对其抗氧化性能进行研究，为葫芦巴茎叶的药用和食用研究提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

葫芦巴茎叶：2008年9月新鲜采自甘肃武威，自然风干后粉碎过40目筛，备用；新鲜猪板油 市购。

乙醚 天津市风船化学试剂有限公司；VC 天津市医药工业技术研究所；铁氰化钾 国药集团化学试剂有限公司；所用试剂均为分析纯。

743型Rancimat食用油氧化稳定性测定仪 瑞士万通公司；UV-9000紫外分光光度计 北京瑞丽分析仪器公司；WP750型微波炉 顺德市格兰仕微波炉电器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 提取工艺优化[5-6]

5.00 g葫芦巴茎叶粉置于烧杯中，加一定体积的乙醚，浸泡一定时间，按设定的微波萃取时间和微波功率在微波炉中萃取后，萃取液过滤，滤液中加入无水硫酸钠脱水，然后再过滤于已称质量的烧杯，置烧杯于通风橱中，待乙醚挥发完全后，称烧杯与挥发油总质量，计算葫芦巴茎叶挥发油(以下简称葫芦巴挥发油)得率。

1.2.2 抗氧化性能

1.2.2.1DPPH自由基清除能力[7-12]

待测液的制备：以无水乙醇为溶剂配制质量浓度为0.025mg/mL的DPPH溶液和质量浓度为0.2mg/mL的VC溶液。以无水乙醇为溶剂先配制0.1mg/mL的葫芦巴挥发油溶液，然后稀释成0.01、0.02、0.03、0.04mg/mL和0.05mg/mL的溶液备用。

以无水乙醇为对照，取DPPH溶液2.5mL与2.5mL无水乙醇混合，测定溶液在517nm的吸光度(A0)，

抗氧化活性测定：精确吸取上述不同质量浓度的挥发油溶液2.5mL，与质量浓度0.025mg/mL的DPPH溶液2.5mL混合，摇匀后放置30min。以无水乙醇为对照，测定上述溶液在最大吸收峰处吸光度(Ai)；精确吸取上述不同质量浓度挥发油溶液2.5mL，分别与2.5mL无水乙醇混合均匀后，以无水乙醇为对照，测定各溶液在最大吸收峰波长处的吸光度(Aj)，分别测得Aj，按下式计算清除率：

用同样的方法测定VC清除DPPH自由基能力，并得到在一定质量浓度范围内的回归方程，通过线性方程计算IC50(自由基清除率为50%时所对应的样液质量浓度)。

1.2.2.2 还原力测定[4,13]

采用铁氰化钾还原法评价挥发油还原能力。在不同质量浓度的挥发油溶液中加入2.5mL (0.2mol/L，pH6.6)磷酸盐缓冲液，加入2.5mL质量分数1%六氰合铁酸钾溶液，混匀，50℃恒温20min，快速冷却后加入2.5mL质量分数10%三氯乙酸，3000r/min离心10min，取上清液2.5mL，依次加入2.5mL蒸馏水，0.5mL质量分数0.1%三氯化铁，于700nm处测定吸光度，以吸光度表示还原能力，然后根据回归方程计算EC50(EC50为吸光度为0.5时对应的质量浓度)，EC50越大，物质的抗氧化活性越小。并用对应质量浓度的VC作还原力比较试验。

1.2.2.3 油氧化稳定性测定[14-15]

精确称取3.00g猪油，配制不同浓度的葫芦巴挥发油溶液，用743型Rancimat仪110℃、空气流量20L/h下测定其诱导时间，诱导时间越长，说明油样抗氧化性能越好。用同质量浓度VC溶液做对比试验。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 料液比对葫芦巴挥发油得率的影响

在浸泡时间15min、微波功率低火、萃取时间30s的条件下，分别用1:2、1:3、1:4、1:5、1:6(g/mL)的料液比萃取葫芦巴挥发油。由图1可知，随萃取液用量增大，挥发油得率增大，当料液比小于1:4时，挥发油得率基本不变，因此，取最佳料液比为1:4。

图1 料液比对挥发油得率的影响Fig.1 Effect of solid/liquid ratio on oil yield

2.1.2 微波萃取时间对葫芦巴挥发油得率的影响

图2 萃取时间对挥发油得率的影响Fig.2 Effect of length of extraction time on oil yield

在葫芦巴浸泡时间15min、微波功率低火、料液比1:4条件下，研究萃取时间对葫芦巴挥发油得率的影响。由图2可知，当微波萃取时间30s时，挥发油得率达最高，萃取时间继续增加，由于溶剂沸腾，造成低沸点挥发油成分挥发损失，得率下降，所以取最佳微波萃取时间为30s。

2.1.3 浸泡时间对葫芦巴挥发油得率的影响

图3 浸泡时间对挥发油得率的影响Fig.3 Effect of length of pre-extraction soaking time on oil yield

在微波功率低火、料液比1:4、萃取时间30s条件下，研究浸泡时间对葫芦巴挥发油得率的影响。由图3可知，随萃取前浸泡时间的延长，挥发油得率也增大，当浸泡时间达20min时，挥发油得率达最高，所以最佳浸泡时间为20min。

2.1.4 微波功率对葫芦巴挥发油萃取效果的影响

图4 微波功率对挥发油得率的影响Fig.4 Effect of microwave power on oil yield

在浸泡时间20min、微波萃取时间30s、料液比1:4条件下，由图4可知，随微波功率的增大，挥发油得率反而降低，在微波功率为低火时挥发油得率达最高；当功率为中低火和中火时，由于溶剂沸腾，使得挥发油中一些低沸点成分随介质的沸腾而挥发损失，得率下降，所以最佳微波功率为低火。

2.2 正交试验设计及结果

表1 正交试验因素水平表Table 1 Factors and levels in the orthogonal array design

表2 正交试验因素水平及设计与结果Table 2 Orthogonal array design arrangement and experimental results

从表2极差R值看出：RA＞RB＞RC＞RD，即影响因素主次顺序为：浸泡时间＞微波功率＞微波萃取时间＞料液比，最佳组合为A1B2C2D2，即微波功率低火、微波萃取时间30s、料液比1:4、提取前浸泡时间20min，在此最优条件下挥发油得率达(3.374±0.058)%。

对正交试验结果进行方差分析，结果表明微波功率、浸泡时间两个因素不同水平有显著差异(P＜0.05)，微波萃取时间和料液比无显著差异。经过LSR多重比较分析，微波功率、浸泡时间两个因素不同水平间都有显著差异(P＜0.05)。

表3 方差分析Table 3 Analysis of variances for oil yield with various extraction conditions

2.3 最佳萃取条件下得到葫芦巴挥发油抗氧化活性

2.3.1DPPH自由基清除能力

表4 挥发油和VC对DPPH自由基清除能力比较Table 4 Comparison on DPPH scavenging capacity between the extracted oil and vitamin C

由图5和表4可知，葫芦巴挥发油对DPPH自由基

有较强的清除能力，且清除能力与质量浓度线性正相关，葫芦巴挥发油的IC50值小于VC，说明葫芦巴挥发油对DPPH自由基的清除能力小于VC。

图5 挥发油和VC对DPPH 自由基的清除能力Fig.5 Concentration dependent DPPH scavenging effect of the extracted oil and vitamin C

2.3.2 还原力测定结果

由图6可知，葫芦巴挥发油具有较强的还原力，说明葫芦巴挥发油具有较强的抗氧化性能。挥发油还原能力在一定质量浓度下呈线性相关，且随着质量浓度的增大挥发油和VC的还原力都增大，但是，在相同质量浓度下挥发油还原力小于VC，说明相同质量浓度下葫芦巴挥发油抗氧化活性小于VC。

表5 挥发油和VC还原力EC50比较Table 5 Comparison on reducing power between the extracted oil and vitamin C

由表5可看出，葫芦巴茎叶挥发油的EC50值大于VC，说明葫芦巴茎叶挥发油的抗氧化活性小于VC。

2.3.3 对油脂的抗氧化活性

由图7可知，随质量浓度的增大，葫芦巴挥发油对油脂的抗氧化诱导时间增大，当浓度为200mg/L其诱导时间最大，说明此时其抗氧化活性最强；另外，在相同质量浓度下，葫芦巴挥发油对油脂的抗氧化诱导时间小于VC，说明相同质量浓度下葫芦巴挥发油的抗氧化活性小于VC。

图7 葫芦巴茎叶挥发油和VC对油脂诱导时间比较Fig.7 Comparison on induction time for lard between the extracted oil and vitamin C

3 结 论

以乙醚为溶剂，微波辅助萃取葫芦巴挥发油的最佳工艺条件为：微波功率低火、微波萃取时间30s、料液比1:4、提取前浸泡时间20min。因素的主次顺序为：浸泡时间＞微波功率＞微波萃取时间＞料液比。经方差分析，微波功率、浸泡时间两个因素不同水平有显著差异(P＜0.05)；葫芦巴挥发油有较强的还原能力，对DPPH自由基有较强的清除能力，当质量浓度为200mg/L时对猪油的抗氧化活性最强，但其抗氧化活性小于同浓度的VC。

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Microwave-assisted Extraction Optimization and Antioxidant Activity Studies of Essential Oil from the Stems and Leaves of Fenugreek

WANG Ya，ZHAO Ping，REN Hai-wei，ZHANG Jin-xiu，ZHAO Li-juan
(School of Life Science and Engineering, Lanzhou University of Technology，Lanzhou 730050, China)

In the present study, we optimized the microwave-assisted diethyl ether extraction process of essential oil from the stems and leaves of fenugreek using single factor and orthogonal array design methods. In addition, reducing power, DPPH radical scavenging and Rancimat assays were used to see whether the extracted oil has antioxidant effect. The optimal extraction conditions were found to be: microwave power, low fire; length of extraction time, 30 s; solid/liquid ratio (g/mL), 1:4; and length of pre-extraction soaking time, 20 min. An oil yield of 3.374% was obtained under such conditions. Solid/liquid ratio had the most important effect on oil yield, followed by length of pre-extraction soaking time, microwave power and length of extraction time in decreasing order. The extracted oil had strong reducing power and DPPH radical scavenging activity and presented the highest protective effect against lipid peroxidation in lard at a concentration of 200 mg/L, which, however, smaller than that of vitamin C at the same concentration.

the stems and leaves of fenugreek；essential oil；microwave-assisted extraction；process optimization；antioxidant activity

TS201.1

A

1002-6630(2010)18-0120-04

2010-06-29

兰州理工大学优秀青年教师培养计划项目(0908ZXC164)

王雅(1974—)，女，副教授，博士研究生，主要从事食品、生物工程研究。E-mail：wangya502@163.com