扎兰屯东北野生蒲公英黄酮提取工艺

2023-03-29赵玉娟姜雷孙雨辰

食品工业 2023年3期

赵玉娟，姜雷，孙雨辰*

扎兰屯职业学院农林工程系（扎兰屯 162650）

蒲公英（Taraxacum mongolicumHand.-Mazz.）为多年生草本菊科植物，又名婆婆丁、黄花三七、华花郎等[1]。蒲公英的根、茎、叶、花中含有很多天然植物特有的生物活性成分，主要包括多糖[2]、黄酮、萜类[3]、甾醇类、香豆素类、酚酸等[4-5]。蒲公英既可食用，又可药用，应用价值广泛、市场前景广阔[6]。蒲公英中的主要活性成分——黄酮类化合物清除自由基的效果很好，可防止体内不饱和脂肪酸过量氧化，是一种天然的抗氧化剂，其可作为防治肿瘤及心脑血管疾病的有效药物，无不良反应[4-5]。参考相关文献，利用超声波辅助提取法，通过单因素试验与正交试验，提取扎兰屯东北野生蒲公英中黄酮，确定扎兰屯东北野生蒲公英中黄酮的最优提取工艺，对该地区蒲公英的加工利用起到一定的指导作用。

1 材料与方法

1.1 试验材料

长白山野生蒲公英根。

1.2 仪器与设备

分析天平（Bs224s，赛多利斯有限公司）；电热鼓风干燥箱（SOV-140A，北京凯维丰科技发展有限公司）；电热恒温水浴锅（HH-600，上海一科仪器有限公司）；超声清洗机（KQ-500VDE，昆山市超声仪器有限公司）；粉碎机（BL200，南京沃拓实验仪器设备有限公司）；紫外可见分光光度计（UV-1600，日本Shimadzu公司）。

1.3 试剂

芦丁标准品、硝酸银（上海化工有限公司）；无水乙醇、亚硝酸钠、氢氧化钠（国药试剂有限公司）。

1.4 试验方法

1.4.1 黄酮提取率计算

1.4.1.1 芦丁标准曲线的绘制[7]

准确量取5 mg芦丁标准品，加入少量的50%无水乙醇加热至充分溶解，移入25 mL标准容量瓶中，定容后，密封干燥备用，作为标准对照液。取7支10 mL量瓶，分别缓慢加入0.0，0.5，1.0，1.5，2.0，2.5和3.0 mL对照液，再分别缓慢加入蒸馏水至5 mL，混合、摇匀和溶解后分别缓慢加入0.4 mL准量的5%无水亚硝酸钠溶液，摇匀后放置6 min，分别准确量取0.4 mL 10%硝酸铝溶液缓慢加入上面的量瓶中，摇匀后静置约6 min，再分别准确量取4.0 mL 4%氢氧化钠溶液加入上面量瓶中，用适当的蒸馏水补足、定容至刻度线，混合、摇匀后静置20 min，以平行操作后的试剂溶液作为空白参比液，在506 nm波长处测量其紫外吸光度，以溶液质量浓度（C，mg/mL）为横坐标X，吸光度（A）为纵坐标Y，分别绘制吸收回归曲线图，计算出吸收回归的曲线方程。

1.4.1.2 黄酮提取率的计算

通过标准曲线回归方程，求出蒲公英根黄酮提取率，按式（1）计算[8]。

式中：C为提取液中黄酮类化合物质量浓度，mg/mL；V为被测液体积，mL；N为稀释倍数；m为蒲公英根质量，g。

1.4.2 蒲公英根预处理

将清洗、干燥好的蒲公英根放入炒制机，在150℃炒制30 min左右，以炒制出焦香味为准。将炒制好的蒲公英根用粉碎机粉碎，粉碎后过0.425 mm孔径（40目）筛，反复几次，将粉碎好的原料，装盒备用。准确称取试验用量蒲公英粉末进行预处理，预处理条件：超声功率130 W，时间25 min。

1.4.2.1 提取温度对蒲公英黄酮提取率的影响

将预处理蒲公英根分成5份，放入烧杯中，在温度分别为50，60，70，80和90 ℃条件下，将蒲公英根溶液进行加热浸提，提取时间与料液比分别固定为2 h和1∶30 g/mL，提取后用0.125 mm孔径（100目）滤纸进行过滤。过滤后提取液按式（1）计算蒲公英根黄酮的提取率。

1.4.2.2 提取时间对蒲公英黄酮提取率的影响

将预处理蒲公英根分成5份，放入烧杯，在提取时间分别为0.5，1.0，1.5，2.0和2.5 h的条件下，蒲公英根溶液进行加热浸提，提取温度和料液比分别固定为70 ℃和1∶30 g/mL，提取后用0.125 mm孔径（100目）滤纸进行抽滤。过滤后提取液按式（1）计算蒲公英根黄酮的提取率。

1.4.2.3 料液比对蒲公英黄酮提取率的影响

将预处理的蒲公英根分成5份，放入烧杯中，在料液比分别为1∶20，1∶30，1∶40，1∶50和1∶60 g/mL条件下，蒲公英根溶液进行加热回流提取，提取温度与时间分别固定为70 ℃和2 h，提取后用0.125 mm孔径（100目）滤纸进行抽滤。过滤后提取液按式（1）计算蒲公英根黄酮的提取率。

1.4.3 正交试验

根据单因素提取试验研究结果，以蒲公英根黄酮类化合物提取率为响应值，以提取料液比（A）、提取温度（B）、提取时间（C）为自变量，做提取试验因素水平设计。如表1所示。

表1 提取试验因素水平表

对影响蒲公英根黄酮提取率的料液比、提取温度、提取时间3个因素进行3个因子水平正交试验研究。如表2所示。

表2 正交试验设计

2 结果与分析

2.1 黄酮含量测定中标准曲线的绘制

芦丁标准曲线如图1所示，回归方程为y=1.024 5x+0.0007，R2=0.999 2，线性关系良好。

图1 芦丁标准曲线

2.2 单因素试验结果

2.2.1 不同提取温度对提取率的影响

如图2所示，在其他条件固定时，随着温度水平的升高，黄酮提取率呈现先提升后降低的变化趋势。提取温度达到70 ℃左右时，提取率达到最大值7.24%。

图2 提取温度对黄酮提取率的影响

2.2.2 不同提取时间对提取率的影响

如图3所示，在其他条件固定时，随着提取时间的逐渐增加，黄酮提取率呈现先提升后降低的变化趋势。提取时间2 h时，黄酮提取率达到最大值7.55%。

图3 提取时间对黄酮提取率的影响

2.2.3 不同料液比对提取率的影响

如图4所示，在其他条件固定时，随着液体占比的逐步增大，黄酮提取率呈现先提升后降低的变化趋势。料液比1∶50（g/mL）时，黄酮提取率达到最大值10.81%。

图4 料液比对黄酮提取率的影响

2.3 正交试验

由表3可知，影响黄酮提取率高低变化规律的各项因素中存在一种显著性顺序，其主次顺序为因素A＞因素C＞因素B，即料液比＞提取时间＞提取温度。

3 讨论

蒲公英是我国一种能够药食疗兼用型的优质天然野生植物，具有潜在的医学药用研究价值和营养保健应用价值，其药用有效成分之一是黄酮类成分[9]，其中东北蒲公英总黄酮含量为5.33%[9]。蒲公英全株中的黄酮类物质具有抗氧化、降血脂、抗炎、抗癌、抑菌、提高人类机体免疫力等多种天然药理活性。吴颖等[10]研究表明蒲公英黄酮具有良好的抗氧化活性和酪氨酸酶抑制活性；周学东等[11]研究表明蒲公英原药中的黄酮类物质通过调节炎性反应因子IL-1β和IL-6实现对胃炎治疗，其改善效果很好；王晓英[12]通过研究证实，蒲公英黄酮水提物可以导致细菌失去正常的生理功能，从而起到抑菌功效，这种功效是通过阻碍细菌蛋白质的正常表达实现的；薛长晖等[13]研究表明，蒲公英黄酮及其铜络合物可以去除致癌物质，从而预防癌症；史易暖[14]研究表明蒲公英提取物可能通过选择性调节动物体内MMP-2、MMP-9、TIMP-1及TIMP-2的基因表达及功能变化，从而进一步控制乳腺癌MCF-7细胞基因表达的异常突变，抑制癌细胞侵袭和转移的能力；孙立阳等[15]研究表明，用蒲公英黄酮制成的酸奶产品，可显著提升小鼠体液的免疫能力。

国内常用的蒲公英黄酮类化合物提取纯化方法包括有机溶液提取纯化法、双水相萃取体系分离提取、微波辅助分离提取、超声波辅助分离提取、柱层分离法及超临界CO2分离萃取法[16]。许乐[17]通过醇提法得到的蒲公英黄酮提取率为6.59%，其最优提取方案为乙醇体积分数40%，固液比1∶20（g/mL），提取时间45 min。杨利民等[18]研究所得数据表明，最佳的双水相提取的工艺方案分别为(NH4)2SO4质量分数18%，PEG1000质量分数23%，平均pH 5.34，平均提取温度25 ℃，在此最优方案条件下蒲公英的黄酮提取率平均值为5.47%。樊友[19]研究所得数据表明，乙醇提取过程中，用微波辅助提取，能够缩短原料和乙醇的反应时间，并且减少乙醇用量。在采用微波辅助的乙醇提取工艺最优方案下，黄酮类化合物的提取量平均值为12.79 mg/g。同超声波辅助提取法[20]相比较，其他几种方法的提取过程较为复杂，用时较长，而且需要的试剂较多进而增加试验成本，并且提取时所用化学试剂有残留的可能性，对于饮料的生产有一定的风险性，而超声波辅助法提取过程相对简单，成本低廉，提取条件温和，是一种相对经济、绿色的提取方法，也是最常用的提取方法。基于上述原因，试验采用超声波辅助提取法从蒲公英根中直接提取黄酮类化合物。

在超声功率130 W预处理条件下，采用最优的提取方案（料液比1∶50 g/mL、提取时间2 h、提取温度70℃）提取蒲公英根中黄酮类化合物，测得蒲公英根黄酮的提取率平均值为11.47%。因为试验采用的超声波辅助法为物理方式的提取法，提取过程并未使用有机溶剂，有利于蒲公英复合饮料研发及生产实际需要，并且所得黄酮提取率处于中上水平，对后续蒲公英饮料的研究具有重要意义。