菊苣中苦味素提取工艺的研究

王晓雯++林峰++许伟++高敬铭++林艳丽

摘要： 以新疆菊苣为材料，建立马栗树皮素提取工艺优化方法，以此作为判定苦味素提取率的指标，以期从根本上解决菊苣提取菊粉工艺中将苦味素作为废料的问题。通过对浓缩温度、浓缩比重、醇沉浓度、醇沉时间4个主要因素进行单因素试验分析，采用L9（34）正交试验确定菊苣马栗树皮素提取工艺最佳参数为：浓缩温度80℃，浓缩比重1.10g/mL，醇沉浓度80%，醇沉时间8h，此条件下马栗树皮素的提取率为5.47%，具有提取价值。

Abstract： The purpose of this study was to optimize the extraction of Esculetin from Xinjiang cichorium intybus as a criterion to determine the extraction rate of bitter principles， in order to extract bitter process in chicory inulin as waste to fundamentally solve the problem. The single factor experiment was carried out on the 4 main factors of concentration temperature， concentration ratio， alcohol precipitation and alcohol precipitation. Using L9（34） orthogonal test to determine the technology of the optimal extraction for Esculetin from cichorium intybus， results show that optimum concentration temperature is 80℃， optimum alcohol concentration is 80%， optimum concentration ratio is 1.10g/mL， optimum alcohol deposition time is 8h. Under this condition， the extraction rate of Esculetin was 5.47%， which has a great significance of extraction.

关键词： 菊苣；苦味素；马栗树皮素；提取

Key words： cichorium intybus；bitter principles；Esculetin；extraction

中图分类号：S816 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）05-0099-04

0 引言

菊苣（Cichorium intybus），菊科菊苣属草本植物，又名硕参、欧洲菊苣或法国苣荬菜，起源地为地中海、亚洲中部和北部，目前新疆为我国的主要种植区[1-3]。菊苣具有多种利用方式，因其具有重要的生理功能和较高的保健价值[4]，可以作为食药保健品的主要原材料，又可以作为优良饲料作物和高等蔬菜利用。

苦味素（bitter principles），是一类具苦味化合物的通称[5]，可以分为一萜类、倍半萜类、二萜类和三萜类，此类成分具有很多药用价值，例如富含苦味素的地黄是滋阴药物，针对降低血糖和利尿的药理有一定作用[6]；栀子的果实中含有多种苦味成分，具有清热泻火作用[7]；龙胆苦味素是环烯醚萜甙的代表，可作为苦味健胃剂[8]。大量研究结果表明，菊苣所具有的清肝利胆、清热解毒、利尿消肿、降血脂血糖等功效，与其含有马栗树皮素（Esculetin）、马栗树皮甙（Esculin）、野莴苣甙（Cichoriin）、山莴苣素（Lactucin）和山莴苣苦素（Lactucopicrin）等苦味素物质有一定相关性[9-10]，其中，马栗树皮素属四环三萜内酯类化合物，含量占菊苣根总物质的0.37%左右，具有提取苦味素的价值[11]。

菊苣苦味素的提取纯化是提高其附加值的重要途径，但在近年来，菊苣生产制备菊粉工艺过程中，国内外大部分都采取了洗脱苦味素的工艺和技术，致使菊苣中苦味素作为废弃物被排放，目前尚无针对菊苣苦味素提取的技术与工艺研究成果。通过以菊苣为原材料，在单因素试验的基础上，设计正交试验[12]，以浓缩温度、浓缩比重、醇沉浓度、醇沉时间为因素，研究菊苣马栗树皮素的最佳提取工艺，用马栗皮素含量作为判定苦味素提取率的指标，以期从根本上解决菊苣提取菊粉工艺中将苦味素作为废料的问题，为工业化提取菊苣苦味素，实现菊苣的循环利用，对我国菊苣产业的发展起到推动作用。

1 材料与方法

1.1 原料

本试验所用菊苣均来自于新疆正生农业资源开发研究院（有限公司）老龙河种植基地（如图1所示）。实验样本采用的为同一生长环境下，同一采收季节的菊苣原料，为减少环境与基因型差异导致的系统误差，实验采用样本均符合科学采样要求，将种植基地划分为5点并进行随机取样，同时所得样本均通过人为手工挑選，将外观明显差异植株剔除，将试验样本装入塑封袋排尽空气放至0℃保存。

1.2 试剂

无水乙醇、氯仿、盐酸、乙醚、甲醇及其他试剂均为国产分析纯。

1.3 仪器

高速冷冻离心机，Eppendorf公司；BS224S型分析天平，北京赛多利斯仪器系统有限公司；LC-2010A型高效液相色谱仪，日本岛津。

1.4 试验方法

1.4.1 原料处理

将0℃保存的样本取出恢复至常温后，进行清洗、切丝、浸提、脱色、离子交换等步骤，采用纯化水洗脱离子交换柱，得到含有苦味素的洗脱液，实验备用。

1.4.2 菊苣苦味素的测定

1.4.2.1 标准溶液配制

精密称取马栗树皮素标准品5mg，用甲醇：水=70：30的混合溶液溶解并定容于10mL容量瓶中，分别移取0.5、1.0、1.5、2、2.5mL的标准液定容于10mL容量瓶中，超声波脱气10min后再通过0.45nm水系膜过滤[13]，进样量为10μL，以马栗树皮素质量浓度为横坐标，峰面积为纵坐标，绘制标准曲线。

色谱条件：色 谱 柱：C18色谱柱（250mm×4.5mm，20μL）；流动相：甲醇：水：乙酸：N-N-二甲基甲酰胺=30：70：0.05：0.25；流速：1mL/min； 检测波长：274nm；柱温：30℃；进样量：10μL。

1.4.2.2 样品中马栗树皮素含量的测定

将含有苦味素的洗脱液经AB-8大孔吸附树脂纯化干燥后得到菊苣精制苦味素干粉，精确称取苦味素干粉提取物适量，加水配制成一定浓度的溶液，用0.45μL滤膜过滤，按照色谱条件进行分析鉴定，采用峰面积归一法，计算苦味素的百分含量得出提取率。

1.4.3 单因素试验

1.4.3.1 浓缩温度的选择

准确称取菊苣粉5.0g，用超声波辅助提取20min，超声功率为100W，分别以75℃、80℃、85℃、90℃、95℃为提取温度，用70%的乙醇，按浓缩比重1.2g/mL在水浴中回流提取12h，按照标准曲线计算马栗树皮素含量。

1.4.3.2 浓缩比重的选择

准确称取菊苣粉5.0g，用超声波辅助提取20min，超声功率为100W，分别在浓缩比重为1.00g/mL、1.10g/mL、1.20g/mL、1.30g/mL、1.40g/mL的条件下，用70%的乙醇在85℃水浴中回流提取12h，按照标准曲线计算马栗树皮素含量。

1.4.3.3 醇沉浓度的选择

准确称取菊苣粉5.0g，用超声波辅助提取20min，超声功率为100W，分别以50%、60%、70%、80%、90%的乙醇溶液，按浓缩比重为1.20g/mL在85℃水浴中回流提取12h，按照标准曲线计算马栗树皮素含量。

1.4.3.4 醇沉时间的选择

准确称取菊苣粉5.0g，用超声波辅助提取20min，超声功率为100W，用70%的乙醇，按浓缩比重1.20在85℃水浴中回流提取，分别提取4h、8h、12h、16h。

20h。按照标准曲线计算马栗树皮素含量。

1.4.4 正交试验设计

试验中不考虑因素间的交互作用，每个因素设3个水平，按L9（34）正交表进行试验，以马栗树皮素的提取率作为评价指标，因素水平见表1。

2 结果与分析

2.1 标准曲线绘制

由图2、图3、图4可知，纯品马栗树皮素的保留时间为8min，得到回归方程为：y=585.26x+131074，R2= 0.9992，结果表明马栗树皮素的浓度与峰面积的线性关系良好。

2.2 单因素试验结果与分析

由图5可知，随着温度的升高，马栗树皮素的提取率表现出先上升后下降的趋势，浓缩温度为85℃时，提取率达到最大为4.98%，之后提取率随着温度的升高逐渐降低。导致这一现象的原因可能是高温，使渗透和扩散作用加强，有利于马栗树皮素的溶出，然而过高的温度会破坏细胞结构降低细胞通透性使得提取率下降，综上所述最佳浓缩温度为85℃。

由图6可知，在1.20g/mL之前随着浓缩比重的加大，马栗树皮素提取率呈明显上升态势，在浓缩比重为1.20g/mL时，提取率斜率明显降低，上升速率减缓，考虑到经济原则，选取1.20g/mL为最佳浓缩比重。

由图7可知，醇沉变化的整体变化趋势为倒“V”字形，随着醇浓度增加，提取率呈现明显上升趋势，当醇沉浓度达到70%时，马栗树皮素的提取率达到4.03%，随后当醇沉浓度增加出现明显的下降趋势，这可能与醇溶液浓度过大，使得渗透压增加，反渗透作用抑制了马栗树皮素提取有关。因此最佳醇沉浓度为70%。

由图8可知，随醇沉时间增长，马栗树皮素提取率随之增加，而在12h后，提取率也隨之下降，分析其原因，可能是醇沉时间过长，可能会导致马栗树皮素部分有效成分被破坏，基于以上原因选取12h为最佳醇沉时间。

2.3 正交试验结果与分析

在单因素试验基础上，选择浓缩温度、浓缩比重、醇沉浓度、醇沉时间4个因素试验，以马栗树皮素提取率为考察指标，结果见表2，方差分析见表3。

结果表明，菊苣提取液中总黄酮的最佳提取条件是A1B1C3D1，即浓缩温度80℃，浓缩比重1.10g/mL，醇沉浓度80%，醇沉时间8h。试验表明该条件下菊苣中马栗树皮素的取率为5.47%，由极差分析可知，4种因素对提取率影响的大小分别为：A>B>C>D，即浓缩温度对其影响最大，醇沉时间影响最小。

3 结论

以菊苣为原材料，在单因素试验的基础上，设计正交试验，结果表明：浓缩温度、浓缩比重、醇沉浓度、醇沉时间对菊苣马栗树皮素提取率有显著影响。最佳工艺条件为浓缩温度80℃，浓缩比重1.10g/mL，醇沉浓度80%，醇沉时间8h。马栗树皮素提取率可作为判定菊苣中苦味素提取效果的重要指标，极大地简化了苦味素的检测步骤，本研究可解决菊苣提取菊粉工艺中将苦味素作为废料的问题，为工业化提取菊苣苦味素、实现菊苣的循环利用提供理论参考，对我国菊苣产业的发展起到推动作用。

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