沙葱总黄酮物质提取工艺优化及其生物活性研究

贺新平 田存章 钱保陆 谢一鸣

摘要：沙葱广泛栽培于我国高寒地区，富含氨基酸、微量元素和多种生物活性物质。黄酮是一种天然活性成分，与生姜和草果等调味料中黄酮类物质提取工艺的研究相比，沙葱总黄酮提取工艺的研究相对较迟，为使沙葱中活性成分得到全面研究和开发，该研究通过单因素试验和正交试验对沙葱中总黄酮提取工艺进行研究和优化。结果表明，沙葱总黄酮提取的最佳加工工艺为料液比例1∶30、提取时间15 min、乙醇浓度75%、提取温度90 ℃、超声波功率70 W，此时沙葱总黄酮得率为13.241%。此外，将沙葱总黄酮和BHT（2，6-二叔丁基对甲酚）在还原能力方面进行比较研究，发现沙葱总黄酮具有还原能力，但还原能力低于BHT。

关键词：沙葱；黄酮；提取工艺；活性物质

中图分类号：TS201.2      文献标志码：A     文章编号：1000-9973（2024）04-0182-04

Optimization of Extraction Process of Total Flavonoids from Allium

mongolicum Regel and Study on Their Bioactivity

HE Xin-ping1， TIAN Cun-zhang2， QIAN Bao-lu2， XIE Yi-ming2

（1.Biological and Basic Medical Experimental Teaching Center， Sanquan College of Xinxiang Medical

University， Xinxiang 453003， China; 2.School of Life Science and Technology， Sanquan

College of Xinxiang Medical University， Xinxiang 453003， China）

Abstract： Allium mongolicum Regel is widely cultivated in the alpine region in China and is rich in amino acids， trace elements and various bioactive substances. Flavonoids are a kind of natural active components. Compared with the study on the extraction process of flavonoids from seasonings such as ginger and Amomum tsao-ko， the study on the extraction process of total flavonoids from Allium mongolicum Regel is relatively late. In order to fully research and develop the active components in Allium mongolicum Regel， the extraction process of total flavonoids from Allium mongolicum Regel is studied and optimized through single factor test and orthogonal test. The results show that the optimal extraction process of total flavonoids from Allium mongolicum Regel is solid-liquid ratio of 1∶30， extraction time of 15 min， ethanol concentration of 75%， extraction temperature of 90 ℃ and ultrasonic power of 70 W. At this time， the yield of total flavonoids from Allium mongolicum Regel is 13.241%. In addition， a comparative study is conducted on the reducing ability of the total flavonoids from Allium mongolicum Regel and BHT （2，6-di-tert-butyl-p-cresol）. It is found that the total flavonoids from Allium mongolicum Regel has reducing ability， but the reducing ability is lower than that of BHT.

Key words： Allium mongolicum Regel; flavonoids; extraction process; active substances

收稿日期：2023-09-24

基金項目：新乡医学院三全学院优秀青年教师培养项目（SQ2021YQJH14，SQ2022YQJH12）

作者简介：贺新平（1986—），女，河南商丘人，实验师，硕士，研究方向：药用植物内生菌及生物活性。

沙葱是一种抗寒、抗旱的百合科葱属植物[1]，主要分布于我国山西、青海、新疆、内蒙古、宁夏等沙丘地带[2—3]，具有辛辣芳香气味，被广泛应用于各种烹饪和调味，给食物带来了辛香味道，同时也增加了营养成分[4—5]。

沙葱中含有17种氨基酸和多种矿物质元素，且粗蛋白、粗脂肪、膳食纤维、灰分等含量较高[6]，不饱和脂肪酸含量也显著高于一般蔬菜[7]。沙葱经过腌制后不仅味道鲜美[8]，而且粗蛋白含量也高于未经过腌制的沙葱[9]。沙葱油中的化合物经过提取和分析，鉴定出酮类、酚类、醇类、酸类、烯烃类和芳香类等化合物[10—11]，这些活性成分具有治疗红白痢疾和清热解毒等功效。张秀媛等[12]对沙葱的抑菌作用进行了研究，沙葱原汁对白色葡萄球菌、普通变形杆菌和金黄色葡萄球菌具有一定的抑菌作用，且抑菌作用随着沙葱原汁添加量的增加而增强[13—14]。

随着社会的发展，人们的生活水平逐渐提高，绿色食品提取物深受消费者喜爱[15]。沙葱不仅是一种天然野生蔬菜，而且是一种绿色蔬菜，其活性成分也作为添加剂被广泛应用于畜牧业生产中[16]。生姜和草果等调味料中黄酮物质提取工艺研究开展较早，但沙葱总黄酮提取工艺相关报道较少[17]，通过单因素试验和正交试验对沙葱中活性成分提取工艺进行研究和优化，为沙葱的开发利用提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试剂

沙葱：采于内蒙古天然牧场。

样品处理：将新鲜的沙葱洗净，在65 ℃条件下进行烘干和粉碎，再过80目筛，按比例进行脱脂、脱色处理，过滤、烘干后贮藏备用。

试剂：氢氧化钠、硝酸钠、氯化铁、盐酸、镁粉和无水乙醇。

1.2 试验仪器

蒸发仪、自动多功能酶标仪、分析天平、混匀机、离心机、200 mL锥形瓶、清洗机、水浴锅和冷冻干燥机。

1.3 试验方法

1.3.1 沙葱总黄酮得率的测定[18]

沙葱总黄酮得率的测定见下式：

沙葱总黄酮得率（%）=C×N×VM×100%。

式中：C表示总黄酮浓度（g/mL）；N表示稀释倍数；V表示样品体积（mL）；M表示原料质量（g）。

1.3.2 单因素试验

1.3.2.1 超声波功率对沙葱总黄酮得率的影响

取1 g沙葱粉末，控制其他影响因素为料液比例1∶30（质量和体积比）、乙醇浓度75%、提取时间20 min、提取温度70 ℃，研究不同超声波功率50，60，70，80，90 W對沙葱总黄酮得率的影响，每个小组进行5个重复。

1.3.2.2 料液比例对沙葱总黄酮得率的影响

取1 g沙葱粉末，控制其他影响因素为超声波功率70 W、乙醇浓度75%、提取时间20 min、提取温度70 ℃，研究不同料液比例1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50（质量和体积比）对沙葱总黄酮得率的影响，每个小组进行5个重复。

1.3.2.3 乙醇浓度对沙葱总黄酮得率的影响

取1 g沙葱粉末，控制其他影响因素为料液比例1∶30（质量和体积比）、超声波功率70 W、提取时间20 min、提取温度70 ℃，研究不同乙醇浓度55%、65%、75%、85%、95%对沙葱总黄酮得率的影响，每个小组进行5个重复。

1.3.2.4 提取时间对沙葱总黄酮得率的影响

取1 g沙葱粉末，控制其他影响因素为料液比例1∶30（质量和体积比）、乙醇浓度75%、超声波功率70 W、提取温度70 ℃，研究不同提取时间5，10，15，20，25 min对沙葱总黄酮得率的影响，每个小组进行5个重复。

1.3.2.5 提取温度对沙葱总黄酮得率的影响

取1 g沙葱粉末，控制其他影响因素为料液比例1∶30（质量和体积比）、乙醇浓度75%、提取时间20 min、超声波功率70  W，研究不同提取温度10，30，50，70，90 ℃对沙葱总黄酮得率的影响，每个小组进行5个重复。

1.3.3 正交试验

根据单因素试验对沙葱总黄酮提取工艺进行优化，沙葱总黄酮得率正交试验因素和水平见表1。

1.3.4 数据处理及统计分析

试验结果用Excel 2010软件进行统计和分析。

2 结果和讨论

2.1 超声波功率对沙葱总黄酮得率的影响

由图1可知，当超声波功率为50～70 W时，沙葱总黄酮得率呈现上升趋势，这是由于当超声波功率增加时，沙葱细胞壁破碎，细胞内的黄酮类化合物不断溶解出来，使得沙葱总黄酮含量逐渐增加。当超声波功率大于70 W时，较高的超声波功率不仅使其细胞壁破碎，而且导致总黄酮化合物被不断分解，使得沙葱总黄酮得率不断下降[19]。此外，超声功率过高也会使设备损耗严重，同时对环境造成污染，所以选择超声波功率70 W作为沙葱总黄酮最佳提取条件。

由图2可知，沙葱总黄酮得率随着料液比例的增加先升高后降低，当料液比例小于1∶30时，沙葱中的总黄酮不能完全溶于溶剂中，还有一些总黄酮存在于沙葱细胞中，造成沙葱总黄酮得率较低。随着料液比例中乙醇添加量不断增加，沙葱总黄酮得率明显上升。当料液比例大于1∶30时，沙葱中的黄酮类化合物全部被溶解出来，随着乙醇添加量逐渐增加，沙葱总黄酮得率变化不明显。所以，选择料液比例1∶30作为沙葱总黄酮最佳提取条件。

2.3 乙醇浓度对沙葱总黄酮得率的影响

由图3可知，当乙醇浓度低于75%时，沙葱总黄酮得率逐渐升高；当乙醇浓度大于75%时，沙葱总黄酮得率随着乙醇浓度的增加而降低。沙葱中的黄酮类化合物主要以黄酮苷形式存在，虽然黄酮苷具有亲水作用，但是总黄酮具有疏水性，所以乙醇浓度和总黄酮得率没有相关关系。所以，选择乙醇浓度75%作为沙葱总黄酮提取最佳条件。

2.4 提取时间对沙葱总黄酮得率的影响

由图4可知，当提取时间为15～25 min时，沙葱总黄酮得率基本保持不变，这是由于沙葱总黄酮基本溶于溶剂中，当提取时间持续增加时，并不能使总黄酮得率升高。当提取时间小于15 min时，沙葱中的总黄酮不断溶于溶剂中，使得总黄酮得率不断升高。

2.5 提取温度对沙葱总黄酮得率的影响

由图5可知，当提取温度为70 ℃时，沙葱总黄酮得率最高，为8.5%。当提取温度低于70 ℃时，沙葱总黄酮得率不断升高。随着提取温度升高，沙葱溶液中的分子运动速度逐渐加快，沙葱中的黄酮类化合物不断溶解，使得沙葱总黄酮得率不断升高。当提取温度大于70 ℃时，沙葱总黄酮得率开始逐渐降低，这是由于过高的温度会影响总黄酮得率，所以选择提取温度70 ℃作为沙葱总黄酮最佳提取条件。

2.6 正交试验

根据单因素试验结果，以沙葱总黄酮得率为指标进行正交试验，沙葱总黄酮响应面分析方案和结果见表2。

根据回归拟合各个因素对沙葱总黄酮得率影响的回归方程：Y=11.23+0.23A+0.33B+0.23C+0.12D+0.045AB+0.75AC+0.25AD-0.22BC-0.13BD+0.35CD-2.12A2-1.22B2-0.85C2+0.26D2，回归模型方差分析结果见表3。

由表3可知，模型的P值小于0.000 1，失拟项的P值为0.076 5，且该模型的系数R2=0.985 2，说明影响因素和总黄酮得率之间的关系显著，此模型可以用来分析和预测沙葱总黄酮得率。A、B、C、D 4个因素的F值分别为3.21，3.05，7.23，4.24，经过分析，沙葱总黄酮提取的最佳加工工艺为乙醇浓度75%、提取时间15 min、料液比例1∶30、提取温度90 ℃、超声波功率70 W，此时沙葱总黄酮得率为13.241%。

2.7 沙葱总黄酮还原能力的测定

由图6可知，随着沙葱总黄酮浓度的增加，还原能力也逐渐增大，但沙葱总黄酮的还原能力一直低于BHT（2，6-二叔丁基对甲酚）的还原能力。当浓度大于1 mg/mL时，BHT（2，6-二叔丁基对甲酚）的还原能力基本保持不变，且始终高于沙葱总黄酮的还原能力。沙葱总黄酮具有一定的还原能力，且随着总黄酮浓度的增加而增大，但其还原能力仍然低于BHT（2，6-二叔丁基对甲酚）。沙葱中总黄酮得率的测定见表4。

3 小结

随着科学技术的发展，人们的生活水平不断提高，天然植物提取物也受到了消费者的喜爱，沙葱不仅是野生蔬菜，而且是一种绿色蔬菜，其天然活性成分更是一种绿色食品添加剂。沙葱是葱属植物，富含多种营养物质和生物活性成分。黄酮类化合物是一种天然的活性成分，相对于对生姜和大蒜的研究，沙蔥总黄酮的相关研究较少，为了使沙葱中的活性成分得到全面研究和开发，本研究通过单因素试验和正交试验对沙葱总黄酮得率加工工艺进行研究，结果表明，沙葱总黄酮的最佳提取工艺为乙醇浓度75%、提取时间15 min、料液比例1∶30、提取温度90 ℃、超声波功率70 W，此时沙葱总黄酮得率为13.241%。

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