西兰花茎中硫苷的提取工艺研究

贾治勇，张素敏，贾阳希

(山西农业大学 食品科学与工程学院，山西 太谷 030801)



西兰花茎中硫苷的提取工艺研究

贾治勇，张素敏，贾阳希

(山西农业大学 食品科学与工程学院，山西 太谷 030801)

摘要：[目的]以西兰花茎为研究对象，研究硫代葡萄糖苷的最佳提取条件，从而提高西兰花茎的综合利用价值。[方法]试验以乙醇浓度、料液比、提取温度、提取时间为因素，通过单因素和正交试验，得到硫苷的最佳提取条件。[结果]本试验得出在乙醇浓度为75%、料液比为1∶15、提取温度为70 ℃、提取时间为30 min的条件下硫苷的提取量最大。[结论]提取量可达601.24 μmol·g-1。

关键词：西兰花茎；硫代葡萄糖苷；单因素；正交试验

西兰花中营养物质丰富，有碳水化合物、蛋白质、脂肪、Vc和胡萝卜素、硫苷等，并且含有丰富的矿物质[1]。根据科学研究，尽管西兰花中的总硫代葡萄糖苷含量在十字花科植物中不排第一，但是其活性较大[2]。硫代葡萄糖苷，简称硫苷，是在十字花科植物中的一类含硫次级代谢产物[3]。硫苷及其降解产物在食物风味的形成、抗菌抑虫、引发生物抗癌抑癌等方面具有极高的研究价值[4,5]。到目前为止对硫代葡萄糖苷的研究主要是从油菜或油菜籽中提取，而且主要研究方向侧重于对硫代葡萄糖苷的单体结构鉴定和分析，在以西兰花茎为原料来提取硫苷的研究还相对较少[6～9]。由于西兰花中硫苷的活性较大，但是在普通的烹调过程中容易使活性物质受到破坏，而且有时人们会将西兰花茎切除掉再食用，比较浪费。因此，本文选择以西兰花茎为原材料，研究对其中的硫苷提取的工艺，不仅可以提高西兰花茎原料的利用率，而且鉴于硫苷中各种活性物质抗癌、防癌的特性，可以为人类的健康做出更大的贡献。

1试验材料设备

1.1试验材料

新鲜西兰花(市售)。

1.2试验试剂

盐酸(分析纯)、氯化钡(分析纯)、乙醇(分析纯)。

1.3试验仪器

电子天平(北京赛多利斯仪器系统有限公司)；抽滤装置(SHB-Ⅲ 郑州长城科工贸有限公司)；电热恒温鼓风干燥箱(DHG-9243BS-Ⅲ 上海新苗医疗器械制造有限公司)；数显恒温水浴锅(HH-8 国华电器有限公司)；箱式电阻炉(SX2-4-10 中国上海实验电炉厂)。

2试验方法

2.1试验前处理

2.1.1西兰花茎的清洗

将购买的新鲜西兰花茎用流动水将西兰花茎上带着的泥沙、农药残留等杂质彻底冲洗干净后备用。

2.1.2西兰花茎的切分

使用不锈钢制造的锋利的刀将西兰花茎切成2～3mm的薄片。

2.1.3西兰花茎的灭酶处理

当西兰花茎被切分后，细胞内硫苷将与分布于细胞不同位置的黑芥子酶发生接触，使硫苷降解[10]，会影响硫苷含量的测定，因此在西兰花茎切分后要迅速进行灭酶处理。本试验采用热烫的方式进行灭酶。

2.1.4西兰花茎的烘干及磨粉

将热烫灭酶后的西兰花茎薄片放入恒温烘箱中进行干燥。然后使用80目粉碎机将烘干的西兰花茎磨成粉状备用。

2.1.5硫苷的检测方法

硫酸根离子沉淀法[11]：在提取的硫苷浓缩液中加入10mL,浓度为6mol·L-1盐酸，置于70 ℃恒温水浴箱中。逐滴加入30mL， 浓度为5%氯化钡溶液,边加边搅拌。在70 ℃恒温水浴锅中保温2h，放置过夜。用滤纸过滤，将滤纸连同沉淀物置于预先恒重的坩埚中，使用马弗炉灰化，恒重后称重。

公式中：m为硫酸钡的质量/g；ms为样品的质量/g；233为硫酸钡的摩尔质量/g·mol-1。

2.2西兰花茎中的提取硫苷单因素试验

2.2.1乙醇浓度对硫苷提取的影响

准确称量5份2g的西兰花茎粉末，按照料液比1∶10分别加入浓度为55%、65%、75%、85%、95%的乙醇，之后用保鲜膜将小烧杯包裹后在70 ℃恒温水浴锅中提取30min。使用抽滤装置进行过滤，分别收集滤液、滤渣。浸提3次，合并3次滤液，浓缩，用蒸馏水溶解并定容至20mL。

2.2.2料液比对硫苷提取的影响

准确称量5份2g的西兰花茎粉末，分别放入5个小烧杯中。分别按照料液比1∶5,1∶7.5,1∶10,1∶12.5,1∶15往小烧杯中加入75%的乙醇，之后用保鲜膜将小烧杯包裹后在70 ℃恒温水浴锅中分别提取30min。使用抽滤装置进行过滤，分别收集滤液、滤渣。浸提3次，合并3次滤液，浓缩，再用蒸馏水溶解并定容至20mL。

2.2.3提取温度对硫苷提取的影响

准确称量5份2g的西兰花茎粉末，按照料液比1∶10往小烧杯中加入75%的乙醇，之后用保鲜膜将小烧杯包裹后分别在50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃、90 ℃恒温水浴锅中提取30min。使用抽滤装置进行过滤，分别收集滤液、滤渣。浸提3次，合并3次滤液，浓缩，再用蒸馏水溶解并定容至20mL。

2.2.4提取时间对硫苷提取的影响

准确称量5份2g的西兰花茎粉末，按照料液比1∶10往小烧杯中加入75%的乙醇，之后用保鲜膜将小烧杯包裹后在70 ℃恒温水浴锅中分别提取10、20、30、40、50min。使用抽滤装置进行过滤，分别收集滤液、滤渣。浸提3次，合并3次滤液，浓缩，再用蒸馏水溶解并定容至20mL。

3结果与分析

3.1乙醇浓度对硫苷提取的影响

由图1可见，乙醇浓度在55%～75%之间，随着乙醇浓度的增大，硫苷提取量呈上升趋势，在乙醇浓度为75%时硫苷提取量达到最大；之后，随着乙醇浓度继续增大到95%，硫苷提取量略有下降。这可能是由于溶剂与硫苷极性的相似程度降低所致。

图1　乙醇浓度对硫苷提取的影响Fig.1　The influence of different ethanol concentration of glucosinolates yield

3.2料液比对硫苷提取的影响

由图2可见，料液比由1∶5增加到1∶10的过程中，硫苷提取量逐渐增加，西兰花茎中的硫苷几乎完全溶出。之后料液比由1∶10到1∶15，随着料液比增加，提取的硫苷提取量没有明显增加，逐渐趋于平缓。

图2　料液比对硫苷提取的影响Fig.2　The influence of different solid-liquid ratio on glucosinolates yield

3.3提取温度对硫苷提取的影响

由图3可知，提取温度由50 ℃上升至70 ℃的过程中，硫苷提取量明显增加，到70 ℃时硫苷提取量为最大。随后继续提升高温度到90 ℃，提取的硫苷含量逐渐下降，可能是由于高温影响使硫苷降解。

图3　提取温度对硫苷提取的影响Fig.3　The influence of different processing temperature of glucosinolates yield

3.4提取时间对硫苷提取的影响

由图4可见，在10～30min的提取时间内提高提取时间，硫苷提取量会增加，但之后随着提取时间的增加到50min，硫苷提取量不会再增加，甚至有略微下降。这可能是部分硫苷发生酶解反应而使其稳定性下降。

图4　提取时间对硫苷提取的影响Fig.4　The influence of extraction time of glucosinolates yield

3.5西兰花茎中的硫苷提取正交实验设计

通过单因素试验，以乙醇浓度(A)、料液比(B)、提取温度(C)、提取时间(D)，4个因素，设置3个水平进行L9(34)正交试验(表1)，根据提取硫苷提取量，确定提取硫苷的最佳条件。

表1　西兰花茎中提取硫苷正交试验因素水平表

3.6西兰花茎中的硫苷提取正交试验结果

由正交试验结果极差分析表(表2)，根据极值Rj的大小，进行因素的主次排队。比较本实验中A、B、C、D，4个因素中Rj值的大小，可以看出A因素即乙醇浓度为最重要因素，然后依次为C因素即提取温度，D因素即提取时间，B因素即料液比。

根据正交试验结果，选出最优组合为A2B3C1D3而实际最优结果为A2B3C1D2，所以需要进行重复试验进行验证。通过验证试验确定最终的最优组合A2B3C1D3。

4结论与讨论

本试验采用醇提的方法来提取西兰花茎中的硫代葡萄糖苷。硫苷的提取量受乙醇浓度、提取时间、提取温度和料液比的影响。通过单因素和正交试验，得到提取硫苷的最佳工艺条件为：乙醇浓度75%、料液比为1∶15、提取温度为70 ℃、提取时间为30min，在此条件下提取物中硫苷的提取量为601.24μmol·g-1。说明西兰花茎中富含硫代葡萄糖苷，用醇提的方法提取硫苷的效率也较高。这为提取和生产硫苷成品提供了理论依据，并为以后硫苷在医药等领域的应用奠定了理论基础。

表2　正交实验结果

参考文献

[1]段礼新, 陈芳，蔡光明，等. 天然硫苷化合物的研究进展[J]. 中草药. 2006,37(增刊):111-114.

[2]张学杰, 樊守金, 孙稚颖，等. 中国十字花科植物系统分类近期研究进展[J].武汉植物学研究,2003,21(3)：267-272..

[3]郭逍遥. 芥菜中硫代葡萄糖苷提取纯化及稳定性的研究[D]. 南昌：南昌大学，2007.

[4]江敏. 萝卜硫苷的分离纯化工艺研究[D]. 合肥：合肥工业大学，2012.

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[11]何惠萍, 郑治洪, 陈雪妮. 近红外光谱仪与凯氏定氮法测定油菜蛋白质含量的比较[J]. 种子，2004，23(8)：22-23.

(编辑：马荣博)

收稿日期：2015-11-25 修回日期：2016-05-05

作者简介：贾治勇(1981-)，男(汉)，山西原平人，硕士，研究方向：食品加工

中图分类号：TS255.36

文献标识码：A

文章编号：1671-8151(2016)08-0586-04

ProcessforExtractionofGlucosinolatesfromBroccoliStems

JiaZhiyong,ZhangSumin,JiaYangxi

(College of Food science and Engineering,Shanxi Agricultural University,Taigu 030801,China)

Abstract:[Objective] In this paper, we chose the broccoli residues as the research object, the optimum extraction conditions of glucosinolates were studied, so as to improve its comprehensive utilization value. [Methods]The optimal extraction conditions of sulfur were obtained by single factor and orthogonal experiment, the factors of ethanol concentration, extraction time, solid-liquid ratio and extraction temperature were obtained. [Results]The results showed that when the concentration of ethanol was 75%, extraction time was 30 min, solid to liquid ratio was 1∶15, extraction temperature of 70 ℃ ,the extraction of the glucosinolate was the most. [Conclusion] It could reach to 601.24 μmol/g.

Key words:Broccoli stems; Glucosinolates; Single factor experiment; Orthogonal experiment