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花椒叶中多酚成分提取及功能性研究

2022-03-17千惠殷田田

中国调味品 2022年3期
关键词:抗疲劳花椒提取物

千惠,殷田田

(新乡医学院 三全学院,河南 新乡 453003)

花椒(ZanthoxylumbungeanumMaxim.)属于花椒属,全世界一共有260种花椒,我国花椒资源丰富、栽培历史悠久、种植面积大且产量高。我国栽培的花椒品种有39种,主要分布于云南、四川、河南、河北和山东等地。花椒具有健脾除湿的功效,一般被用作传统的调味料使用,但是花椒叶的使用研究较少[1]。

花椒叶中活性成分复杂多样。周向军等[2]通过气相色谱法对花椒叶进行测定,发现花椒叶中一共含有35种易挥发的物质;Yang等[3]对花椒叶中的酮类物质进行了分离和鉴定,发现含量最多的成分为槲皮苷和金丝桃苷;吴刚等[4]对花椒叶中的风味成分进行了研究,发现花椒叶中含有30多种易挥发的风味成分。花椒叶中有多种药用功效,可以用于治疗胃痛、咳嗽和牙痛,此外,花椒叶精油能杀虫和驱蚊。周江菊等[5]对花椒叶的抗氧化活性进行了研究,发现花椒叶挥发油可以清除自由基和抑制硝酸根离子活性,但目前国内外对花椒叶抗疲劳功能活性的研究较少。

花椒叶中的多酚物质丰富,多酚是天然的抗氧化剂,具有多种保健功效,例如软化疏通血管,调节神经系统功能,调节新陈代谢和抗癌[6]。现在我国的花椒叶资源基本处于一个低利用阶段,为了增加花椒种植农户的收入和开发花椒叶资源[7],本研究对花椒叶多酚的提取工艺进行了优化,旨在开发我国植物多酚新来源,为增加花椒种植户新的收益提供了一些新的建议[8]。

1 材料与方法

1.1 实验材料

花椒叶:采于新鲜的花椒树上。将花椒叶清洗干净,烘干,粉碎,将花椒叶粉过40目筛,获得的花椒叶粉放置于干燥的器皿中[9]。

1.2 实验试剂

石油醚和无水乙醇:均为分析纯。

1.3 实验仪器及设备

中草药粉碎机、烘箱、蒸发仪、分光光度计和冷冻干燥剂。

1.4 实验方法

1.4.1 花椒叶中多酚提取工艺

称取5 g花椒叶粉末,将花椒叶放置于三角瓶中,在三角瓶中加入100 mL浓度为65%的乙醇。在功率为200 W的条件下,使用超声波萃取仪萃取30 min,过滤,去除杂质,使用石油醚进行萃取,加热除去溶液中多余的乙醇,加入10 mL蒸馏水复溶,使用真空冷冻机将材料冻干,获得花椒叶多酚提取物备用[10-11]。

1.4.2 花椒叶中多酚含量和得率的测定

花椒叶中多酚含量的测定方法为分光光度法,具体步骤:(1)在比色管中加入2 mL福林酚试剂、2 mL无水乙醇、0.05 mL花椒叶提取物,混合均匀;(2)加入浓度为10%的2 mL碳酸钠,混合均匀后,在室内放置1 h;(3)在吸光值为640 nm下观察,通过标准曲线计算花椒叶多酚含量[12]。

多酚得率(%)=A×B/M×100%。

式中:A为提取液体积(mL);B为提取液浓度(mg/mL);M为称取的总质量(mg)。

1.4.3 花椒叶粗提取物单因素实验

1.4.3.1 乙醇浓度对花椒叶中多酚得率的影响

称取10 g花椒叶粉末,按照超声波功率200 W、料液比1∶20、超声波时间30 min,研究5个乙醇浓度60%、65%、70%、75%、80%对花椒叶中多酚得率的影响,从而确定最佳多酚提取的乙醇浓度[13-14]。

1.4.3.2 超声波功率对花椒叶中多酚得率的影响

称取10 g花椒叶粉末,按照乙醇浓度70%、料液比1∶20、超声波时间30 min,研究5个超声波功率100,150,200,250,300 W对花椒叶中多酚得率的影响,从而确定最佳多酚提取的超声波功率[15]。

1.4.3.3 超声波时间对花椒叶中多酚得率的影响

称取10 g花椒叶粉末,按照超声波功率200 W、料液比1∶20、乙醇浓度70%,研究5个超声波时间10,20,30,40,50 min对花椒叶中多酚得率的影响,从而确定最佳多酚提取的超声波时间[16]。

1.4.3.4 料液比对花椒叶中多酚得率的影响

称取10 g花椒叶粉末,按照超声波功率200 W、乙醇浓度70%、超声波时间30 min,研究5个料液比1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30对花椒叶中多酚得率的影响,从而确定最佳多酚提取的料液比。

1.4.4 花椒叶活性成分抗疲劳研究

疲劳最重要的表现是运动能力下降,持续地运动,肌肉中消耗氧气的量会增加,血糖和蛋白质也会被消耗,从而产生疲劳症状,所以通过测量运动耐力来反映抗疲劳活性的强弱是最直接的标准。本实验通过饲喂小鼠无菌水、西洋参和花椒提取物,对比小鼠力竭时间,从而研究花椒叶多酚活性成分的抗疲劳作用[17]。

2 结果与分析

2.1 花椒叶中多酚提取单因素实验

2.1.1 乙醇浓度对花椒叶中多酚得率的影响

多酚的提取可以使用的有机物很多,例如甲醇、乙醇、乙酸、乙酸乙酯和丙酯,一种或者几种有机物同时使用,考虑到提取的多酚用于食用,容易造成有机物在多酚中残留,所以本研究使用乙醇作为有机溶剂,以便后期清除有机溶剂[18]。

图1 乙醇浓度对花椒叶中多酚得率的影响Fig.1 The effect of ethanol concentration on the yield of polyphenols from Zanthoxylum bungeanum Maxim. leaves

由图1可知,提取液乙醇浓度不同,花椒叶中的多酚得率也不同,并且花椒叶多酚得率随着乙醇浓度的增加先增加后减少。当乙醇浓度为70%时,花椒叶中多酚的提取率达到最大,为70%。当乙醇浓度超过70%时,花椒叶提取的多酚得率逐渐下降。这是由于花椒叶中的多酚类物质具有很强的极性,当乙醇的浓度不断升高时,溶液中的多酚溶解度也不断升高,然而强极性的多酚反而不利于溶解,所以,高浓度的乙醇溶液不利于花椒叶中多酚的提取[19]。本实验将70%的乙醇浓度作为提取多酚的最佳条件。

图2 超声波功率对花椒叶中多酚得率的影响Fig.2 The effect of ultrasonic power on the yield of polyphenols from Zanthoxylum bungeanum Maxim. leaves

2.1.2 超声波功率对花椒叶中多酚得率的影响

由图2可知,随着超声波功率的增加,花椒叶多酚的得率先增加后降低。超声波功率小于200 W时,花椒叶中多酚得率随着超声波功率的增加而增加,这是因为当超声波功率增大时,多酚物质更容易溶解于乙醇溶液中。当超声功率大于200 W时,随着超声波功率的增大,花椒多酚的得率反而下降,这是因为当超声波功率过大时,会破坏溶液中多酚的物质结构,导致多酚得率下降。

2.1.3 超声波时间对花椒叶中多酚得率的影响

由图3可知,花椒叶中多酚的得率随着超声波时间的增加先增加后降低,超声波时间在20 min以前,增长速率快;在20~30 min之间,花椒叶中多酚的得率增长速度慢。当超声波时间超过30 min时,提取的多酚得率降低。超声波时间的增长能够充分地磨碎花椒叶的组织,使得花椒叶中的多酚物质能够充分地溶解出来。当超声波时间超过30 min时,反应仪器内的温度升高,破坏了花椒叶中的多酚,导致多酚的得率降低。

图3 超声波时间对花椒叶中多酚得率的影响Fig.3 The effect of ultrasonic time on the yield of polyphenols from Zanthoxylum bungeanum Maxim. leaves

2.1.4 料液比对花椒叶中多酚得率的影响

由图4可知,料液比不同,花椒叶中多酚的得率也不同,当料液比为1∶10~1∶20时,花椒叶中多酚的得率上升。当料液比为1∶20~1∶30时,花椒叶中多酚的得率开始下降,这是由于当花椒叶浓度过低时,不利于花椒叶中多酚的提取,除此之外,过多的料液会造成后期回收工作的加大,所以选取1∶20作为花椒叶多酚提取的最佳比例。

图4 料液比对花椒叶中多酚得率的影响Fig.4 The effect of the ratio of solid to liquid on the yield of polyphenols from Zanthoxylum bungeanum Maxim. leaves

2.2 花椒叶提取物抗疲劳活性研究

由图5可知,饲喂西洋参和花椒提取物均能延长小鼠的力竭时间。饲喂无菌水时,小鼠的力竭时间为40 min;饲喂西洋参时,小鼠的力竭时间为64 min;饲喂花椒提取物时,小鼠的力竭时间为70 min。研究结果表明,西洋参和花椒提取物均有一定的抗疲劳功效,且饲喂花椒提取物的小鼠的抗疲劳功效高于西洋参。

图5 花椒叶提取物抗疲劳活性研究

3 小结

花椒叶是花椒种植过程中最大的副产物,一直以来,我们对花椒叶的利用主要为鲜食。随着科学技术的发展,花椒叶的利用逐渐丰富多样,目前花椒叶加工方式有花椒叶茶、花椒叶豆瓣酱、花椒叶沐浴露、花椒叶空气清新剂等。花椒叶的深加工发展缓慢,作为富含植物多酚的花椒叶在多酚的提取方面有着巨大的潜力,本研究基于此对花椒叶多酚的提取工艺进行了优化,旨在拓宽花椒的产业链,增加花椒种植户收入,同时为我国植物多酚的开发提供了新思路。

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