荠菜中硫苷的提取工艺及抗氧化活性研究

2019-12-04王风雷赵功玲李晓蝶

农产品加工 2019年22期

王风雷，赵功玲，李晓蝶

（1.河南科技学院食品学院，河南新乡 453003；2.郑州旅游职业学院烹饪食品系，河南郑州 451464）

荠菜为十字花科的一、二年生草本植物，具有较高的营养价值，是人们喜爱的野菜[1]。荠菜性味甘平，全株皆能入药，可以和脾、止血、明目，具有较高的药用价值[2-3]。

硫苷（硫代葡萄糖苷），是一类含硫的葡萄糖衍生物的总称，截至目前已经发现有近120种[4]。硫苷主要以硫苷-黑介子酶体系的形式广泛分布于十字花科植物的根、茎、叶及种子中[5-6]。硫苷具有亲水性，本身化学性质稳定，但是在自身或外界酶的作用下会发生复杂的酶解反应，生成异硫氰酸酯、葡萄糖、硫酮[7-8]等。研究发现，硫苷及其降解产物具有抗癌、抗突变、抗菌活性[9-10]。

国内外学者对十字花科植物中的硫苷研究较多，但主要集中在栽培种类蔬菜，如西兰花、萝卜、油菜等[11-14]，但对野菜的研究较少，对荠菜中硫苷的研究未见相关报道。试验以荠菜为原料，优化硫苷的提取工艺，并研究硫苷的抗氧化活性，为荠菜中硫苷的开发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

荠菜，春季采摘于河南省新乡市原阳县黄河滩的荒地。

氯化钯、羧甲基纤维素钠、无水乙醇、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH），以上试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

800型低速离心沉淀机，常州市国华仪器厂产品；WFT7200型可见分光光度计，上海龙尼柯仪器有限公司产品；电热恒温水浴振荡器，北京长安科学仪器厂产品；冷冻干燥仪，上海豫明仪器有限公司产品。

1.3 试验方法

1.3.1 硫苷含量测定方法

参考文献[15-16]，用氯化钯作为显色剂，用分光光度法测定硫苷含量。取一定浓度的硫苷标准液2 mL于比色管中，加入4 mL质量分数为0.15%的羧甲基纤维素钠，摇匀后再加入2 mL浓度为8 mmol/L的氯化钯显色液，室温下放置2 h后，以转速3 000 r/min离心15 min，收集上清液，于波长540 nm处测定吸光度，测得回归方程为：Y=0.914X+0.049 2，R2= 0.98。式中，Y为测定液在540 nm处的吸光度；X为硫甙质量浓度。用提取的样品滤液取代硫苷标准液，显色并测定吸光度，按如下公式计算硫苷提取率。

式中：C——依据回归方程计算硫苷含量，mg/mL；

V——提取液总体积，mL；

m——荠菜（干量），g。

1.3.2 硫苷提取的工艺流程及方法

工艺流程：荠菜→清洗→脱水干燥→粉碎→溶剂浸提→过滤→滤液→旋转蒸发→硫苷粗品。

（1）脱水干燥。在105℃恒温干燥箱中烘干，以达到脱水灭酶的目的。

（2）提取方法。取1 g荠菜粉末，加入一定体积分数的乙醇水溶液20 mL，密封，在一定温度下浸提一段时间，过滤，取滤液，相同方法提取硫苷3次，合并提取液，加活性炭脱色，测定硫苷含量。

1.3.3 单因素试验

（1）乙醇体积分数对荠菜中硫苷提取率的影响。取5份1 g荠菜粉末，分别加入乙醇体积分数为50%，60%，70%，80%，90%的溶液20 mL，密封，于70℃恒温水浴振荡器中提取30 min，然后按照1.3.2中方法提取硫苷并测定含量。每组做3个平行试验。

（2）料液比对荠菜中硫苷提取率的影响。取6份1 g荠菜粉末分别加入体积分数为70%的乙醇溶液5，10，15，20，25，30 mL，后续操作如 1.3.2。

（3）提取温度对荠菜中硫苷提取率的影响。取5份1 g荠菜粉末分别加入体积分数为70%的乙醇溶液20 mL，密封，分别于30，40，50，60，70，80℃恒温水浴振荡器中提取30 min，后续操作如1.3.2。

（4）提取时间对荠菜中硫苷提取率的影响。取5份1 g荠菜粉末，分别加入体积分数为70%的乙醇溶液20 mL，密封，置于70℃恒温水浴振荡器中，分别提取10，20，30，40，50 min，后续操作如1.3.2。

1.3.4 正交试验设计

为了进一步确定荠菜中硫苷的最佳提取条件，在单因素试验的基础之上，综合各因素之间的交互作用，以提取时间、料液比和提取温度作为考查因素，以硫苷提取率为指标，设计正交试验。

1.3.5 硫苷抗氧化性能测定

配制不同质量浓度的荠菜硫苷（粗提物），参考文献[17]，测定硫苷清除DPPH·的能力。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果与分析

2.1.1 乙醇体积分数对荠菜中硫苷提取率的影响

乙醇体积分数对荠菜中硫苷提取率的影响见图1。

图1 乙醇体积分数对荠菜中硫苷提取率的影响

由图1可知，乙醇体积分数为50%~70%时，随着乙醇体积分数的增大，硫苷提取率升高；当高于此范围时，乙醇的体积分数与硫苷提取率呈负相关。根据相似相溶原理，乙醇的体积分数不同，则极性各不相同，对溶质的溶解程度存在差异，乙醇体积分数大于70%，硫苷提取率减少，可能是由于溶剂与硫苷极性的相似程度降低。因此，确定乙醇体积分数为70%。

2.1.2 料液比对荠菜中硫苷提取率的影响

料液比对荠菜中硫苷提取率的影响见图2。

图2 料液比对荠菜中硫苷提取率的影响

由图2可知，随着样品中料液比的不断增大，硫苷提取率逐渐增大。在料液比为1∶20，1∶25，1∶30时硫苷提取率相对很高，并且增幅很小，因此选择料液比1∶20为最佳。

2.1.3 提取温度对荠菜中硫苷提取率的影响

提取温度对荠菜中硫苷提取率的影响见图3。

图3 提取温度对荠菜中硫苷提取率的影响

由图3可知，随着提取温度的逐渐升高，硫苷提取率不断增大；当温度升高至70℃时，提取率达到最大，随后趋于稳定状态。一定情况下，当提取温度升高时，荠菜粉末中的硫苷扩散到溶剂中的速度加快，硫苷提取率也升高；温度过高时，可能会引起部分硫苷发生分解反应，使硫苷提取率降低[18]。因此，选取最适的提取温度是70℃。

2.1.4 提取时间对荠菜中硫苷提取率的影响

提取时间对荠菜中硫苷提取率的影响见图4。

图4 提取时间对荠菜中硫苷提取率的影响

由图4可知，在10~30 min，随着提取时间延长，硫苷提取率逐渐增大，在30 min时达到最大值，此后，随着时间的延长，提取率趋向稳定且稍有降低。乙醇提取硫苷是一个扩散过程，随着提取时间延长，硫苷和提取剂之间最终达到动态平衡，提取率达最大值；若再增加提取时间，提取率增加不明显。因此，最适提取时间为30 min。

2.2 正交试验设计与结果分析

2.2.1 正交试验因素与水平设计

正交试验因素与水平设计见表1。

表1 正交试验因素与水平设计

2.2.2 正交试验结果与分析

荠菜中硫苷提取正交试验结果见表2。

由直观分析可以看出，提取硫苷的最佳工艺参数为A2B2C3，即提取温度70℃，提取时间30 min，料液比1∶25。由极差分析可知，最佳工艺参数为A3B3C3，即提取温度80℃，提取时间40 min，料液比1∶25；影响提取效率最大的因素是提取温度，料液比次之，影响较小的因素是提取时间。综合提取率及节约能源考虑，选取A2B2C3为提取硫苷的最佳工艺参数。在乙醇体积分数70%，提取温度70℃，提取时间30 min，料液比1∶25的条件下，重复5次提取硫苷，得到硫苷的平均提取率为56.2 mg/g，说明最佳工艺参数准确可靠。