作者：刘子瑄等   来源：   发布时间：2022-09-05   Tag:   点击：
[麻进展]汉麻叶黄酮提取工艺及抗氧化活性研究
摘  要：黄酮类化合物有多种生物活性功能，汉麻叶中的黄酮成分对致病菌有明显的抑制作用，尤其是对食源性致病菌的抑制作用更加明显。该研究基于此，进一步开发汉麻叶中的黄酮成分，采用单因素法和响应面法对汉麻叶中的黄酮提取工艺进行研究。单因素研究结果表明乙醇的最佳浓度为60%，黄酮提取的最佳时间为80min，黄酮提取的最适温度为60℃，汉麻叶与溶剂的最佳比例为1∶30；响应面法获得的最佳提取工艺为料液比1∶28，提取时间95min，提取温度62℃，提取次数2次。此外，抗氧化活性研究结果表明汉麻叶黄酮具有明显的清除羟基自由基的能力。
关键词：汉麻叶；黄酮；提取工艺；响应面法；
 汉麻属中的火麻仁成熟的果实是著名的药食同源的保健食品，主要分布于我国广西西部、云南南部、新疆等地[1，2]。汉麻籽油是能够溶解于水中的油料，在所有的植物中，其不饱和脂肪酸的含量较高，是目前发现的较为有效的抗衰老和抗辐射的油脂[3]；汉麻籽中含有丰富的蛋白质和人体必需的氨基酸，可以用于食品和保健[4]。
汉麻主要用于纺织业、药物和食物3个方面，汉麻的皮含有丰富的纤维，是制作衣服或者其他布料加工的材料，汉麻籽含有人体所需的各种氨基酸，常被加工成为汉麻相关的产品[5]。
汉麻叶中也含有丰富的黄酮类化合物，黄酮类成分具有抗炎、抗肿瘤、抗病毒、抗氧化、保护内脏等多种生物功效，是食品和功能性调味品的重要生产材料[6，7]。从汉麻叶中提取黄酮成分不仅可以拓展黄酮的来源，同时也能提升汉麻产品的附加值，有利于汉麻产业链的资源综合利用[8]。目前，黄酮类化合物提取工艺主要有溶剂提取法、微波辅助提取法、超声波辅助提取法、酶解法、双水相萃取法和超临界流体萃取法[9，10]。本试验主要利用溶剂提取法对汉麻叶中的黄酮提取工艺进行研究，同时对汉麻叶中黄酮的抗氧化活性进行研究，旨在为汉麻叶中黄酮提取工艺获取最适提取条件[11]。
1材料与方法
1.1试验材料和试剂
汉麻叶、氢氧化钠、无水乙醇、硫酸、葡萄糖、氯化钠、水杨酸、碳酸钠、盐酸、维生素C和磷酸氢二钾。
1.2试验设备
恒温水浴锅、冷冻干燥机、电子天平、分析天平、紫外分光光度计、pH计和粉碎机。
1.3试验方法
1.3.1黄酮得率的计算
芦丁标准曲线的绘制：称取干燥的芦丁10mg，使用浓度为60%的乙醇定容至50mL。取0，1，2，3，4，5mL的芦丁标准液于10mL的比色管中，依次加入5%的亚硝酸钠0.3mL，混匀，放置5min，之后加入浓度为10%的硝酸铝，混匀，静置10min，以不含芦丁的比色管的溶液为参数，在吸光度为510nm的条件下测定吸光度[12，13]，计算并得到吸光度的回归方程：Y（吸光度）=10.345X+0.0156（R2=0.9906；X为芦丁浓度）。
汉麻叶中黄酮得率（%）=[（Y+0.0124）×V×10]/[10.235×M×1000]×100%。
式中：Y为样品的吸光值，V为反应的体积，M为汉麻叶粉末的质量。
1.3.2汉麻叶黄酮提取单因素试验
样品的预处理：将药物经粉碎机粉碎过80目筛，获得汉麻叶粉末，称取汉麻叶粉末100g，加入200mL95%的乙醇进行脱脂，在70℃的水浴中搅拌2h，4000r/min离心15min后进行脱脂，过滤并烘干备用。
将精密处理后的汉麻叶粉1g，乙醇浓度60%、提取时间80min、提取温度60℃、汉麻叶与溶剂的比例1∶30（g/mL）作为单因素试验的基础条件。当某一个因素改变时，其他因素保持不变。在乙醇浓度分别为40%、50%、60%、70%、80%和90%；提取时间分别为20，40，60，80，100，120，140min；提取温度分别为30，40，50，60，70，80，90℃；料液比分别为1∶20、1∶25、1∶30、1∶5、1∶40；提取次数分别为1，2，3，4，5的条件下，按照上述方法进行单因素试验。
1.3.3响应面分析试验设计
根据单因素试验，以提取时间、料液比、提取次数和提取温度作为变量因素，以汉麻叶黄酮的得率作为目标，采用四因素三水平的响应面分析，优化汉麻叶黄酮的提取工艺，获得最佳提取工艺参数。
响应面因素和水平设计见表1。
表1 响应面试验因素和水平设计
 
2结果与分析
2.1乙醇体积分数对黄酮提取得率的影响
 
图1 乙醇体积分数对黄酮提取得率的影响
由图1可知，随着乙醇体积分数的增大，汉麻叶中的黄酮得率呈现先升高后降低的趋势。当乙醇体积分数达到60%时，汉麻叶中的黄酮得率达到最高，为2.0%。当乙醇体积分数小于60%时，汉麻叶中的黄酮得率随着乙醇体积分数的升高而升高；当乙醇体积分数大于60%时，汉麻叶中的黄酮得率随着乙醇体积分数的升高而降低。乙醇的极性低于水的极性，当乙醇体积分数低于60%时，随着乙醇体积分数的不断升高，提取液的极性开始与黄酮的极性相接近，所以，黄酮的提取率越来越高；当乙醇的体积分数高于60%时，提取液的极性与黄酮的极性相差越来越大，导致溶液中黄酮提取率开始降低。所以，确定乙醇体积分数为60%作为最佳的提取条件。
2.2提取时间对黄酮提取得率的影响
 
图2 提取时间对黄酮提取得率的影响
由图2可知，随着提取时间的增长，汉麻叶中黄酮提取得率先升高后降低，在80min时黄酮的得率达到最高，为2.0%。当提取时间小于80min时，汉麻叶中黄酮的得率随着提取时间的延长而升高；提取时间大于80min时，汉麻叶中黄酮的得率随着时间的延长而降低。这是由于当时间小于80min时，汉麻叶中的黄酮浓度很低，所以随着时间的延长，提取液中黄酮的得率随着时间的增长而升高，当提取时间超过80min时，提取液中的黄酮浓度已经达到饱和，随着提取时间的增长，汉麻叶中的其他物质溶入提取液中，导致黄酮提取量降低。所以，本试验选取提取时间80min作为最佳的提取条件。
2.3提取温度对黄酮提取得率的影响
 
图3 提取温度对黄酮提取得率的影响
由图3可知，当提取温度为30～60℃时，汉麻叶中黄酮的得率随着提取温度的升高而升高，当提取温度达到60℃时，黄酮的得率最高，为2.0%。当温度超过60℃时，汉麻叶中黄酮的得率随着提取温度的升高而降低。随着汉麻叶黄酮提取温度的升高，汉麻叶中黄酮的溶解度、扩散度和传质速度都有所增加。当温度超过60℃时，黄酮中含有大量的羟基，极易被氧化，从而导致汉麻叶中黄酮提取量降低。因此，该试验选择60℃作为最佳提取温度。
2.4料液比对黄酮提取得率的影响
 
图4 料液比对黄酮提取得率的影响
由图4可知，随着料液比的增加，汉麻叶中黄酮得率先升高后降低。当料液比为1∶30时，黄酮得率最高，为2.0%。当料液比小于1∶30时，黄酮得率随着料液比的增加而升高；当料液比大于1∶30时，汉麻叶中的黄酮得率随着料液比的增加而降低。这是由于当料液比小于1∶30时，料液比逐渐增大，动态反应逐渐向产生黄酮的方向移动，造成黄酮的量逐渐增多，随着料液比的增大，汉麻叶中的其他物质也逐渐溶解出来，从而影响汉麻叶中黄酮的获得。所以，本研究选取料液比1∶30作为最佳的料液比。
2.5提取次数对黄酮提取得率的影响
 
图5 提取次数对黄酮提取得率的影响
由图5可知，随着提取次数的增加，汉麻叶中黄酮得率也随之增加。但是经过2次提取之后，继续增加黄酮的提取次数，黄酮的得率增加却不明显，故选择提取2次作为最佳的提取次数，这样不仅能够保证黄酮相对较高的得率，同时也能避免重复试验造成人力、物力资源的浪费。
2.6响应面法优化汉麻叶黄酮提取工艺
2.6.1响应面法分析的方案和结果
在单因素试验的基础上，通过BBD原理的设计，该试验以A提取时间、B料液比、C提取次数、D提取温度为影响因素，将汉麻叶的黄酮得率作为响应值，进行三水平试验，试验结果见表2。
表2 响应面试验设计及结果
 
2.6.2响应模型的建立及显著性检验
表3 响应面二次方程的方差及分析结果
 
使用软件Design-Expert8.0对表3中的试验数据进行多元线性分析和二项式的拟合分析，得到汉麻叶黄酮得率对自变量二项式中的回归方程：Y=2.88+0.32A+0.22B+0.32C+0.24D+0.054AB-0.12AC+0.086AD-0.16BC+0.054BD+0.21CD-0.12A2-0.16B2-0.22C2-0.14D2。
由表3可知，一次项结果A、B、C和D与二次项结果A2、B2、C2和D2对汉麻中黄酮提取的影响极显著（P<0.01），交叉项AC和BC对汉麻叶中的黄酮影响显著（P<0.05），由方差分析结果可知，二次回归方程的模型小于0.01，失拟项不显著（P=0.3802），模型相关系数R2=0.9828，这些数据表明回归方程拟合性好，数学模型稳定，试验结果能够被很好地描述。
通过分析，响应面优化工艺的最佳提取工艺为料液比1∶28，提取时间95min、提取温度62℃、提取次数2次。
2.7汉麻叶黄酮抗氧化活性研究
 
图6 黄酮和Vc对羟基自由基的清除率
由图6可知，汉麻叶黄酮对羟基自由基的清除率较强，且随着汉麻叶黄酮浓度的增加，其羟基自由基的清除能力也逐渐增强。当浓度达到1mg/mL时，汉麻叶黄酮对羟基自由基的清除率最高，为89%。
3结论
随着社会的发展，汉麻相关的产品逐渐受到全世界人民的重视，汉麻不仅可以作为工业原料开发工业纤维，而且可以用于提取汉麻叶黄酮，应用于临床治疗癌症、神经类疾病，最大限度完善汉麻产业链。
本试验通过中心组合设计响应面法，以料液比、提取时间、提取温度和提取次数为影响因素，以提取黄酮的总量为响应值，得到汉麻叶提取的最佳工艺：料液比为1∶28，提取时间为95min，提取温度为62℃和提取次数为2次。在此条件下，研究汉麻叶黄酮与维生素C的抗氧化活性，研究结果表明，汉麻叶黄酮具有明显的抗氧化活性。
 
参考文献
[1]闫佳佳，万璐，姜硕，等.汉麻叶黄酮成分及其抑菌活性分析[J].中国调味品，2020，45（12）:59-62.
[2]赵颖颖，李三影，欧芳兰，等.热处理八角茴香对猪排骨挥发性风味的影响[J].中国调味品，2021，46（6）:46-53.
[3]张黎明，田爱莹，郝利民，等.汉麻叶总黄酮和总多酚的同步提取工艺优化及抗氧化活性[J].食品科技，2015，40（2）:269-276.
[4]郝利民，张国君，王宗臻，等.汉麻叶总黄酮提取工艺研究[J].食品工业科技，2013，34（23）:251-253，259.
[5]林可，王斌，张丹丹，等.超声波辅助溶剂法提取沙棘果油工艺优化及其抗氧化活性研究[J].中国调味品，2021，46（7）:161-166.
[6]杨楠，贾晓斌，张振海，等.黄酮类化合物抗肿瘤活性及机制研究进展[J].中国中药杂志，2015，40（3）:373-381.
[7]郑洁，赵其阳，张耀海，等.超高效液相色谱法同时测定柑橘中主要酚酸和类黄酮物质[J].中国农业科学，2014，47（23）:4706-4717.
[8]李萌茹，周玉枝，杜冠华，等.中药黄酮类化合物抗衰老作用及其机制研究进展[J].药学学报，2019，54（8）:1382-1391.
[9]贺彩虹，申萌，李滢.食品安全风险研究现状综述[J].中国调味品，2021，46（7）:181-185.
[10]罗磊，张冰洁，朱文学，等.响应面试验优化超声辅助提取金银花叶黄酮工艺及其抗氧化活性[J].食品科学，2016，37（6）:13-19.
[11]蒋俊，崔莉，孙娥，等.基于淫羊藿黄酮类化合物的体内代谢阐述其抗骨质疏松药效物质基础[J].中草药，2014，45（5）:721-729.
[12]赵志平，唐阔，吉莉莉，等.类球红细菌对亚硝酸盐和食盐及pH的耐受性研究[J].中国调味品，2021，46（6）:11-14.
[13]张冬青，王海宝，王淑芳，等.毛蕊异黄酮生物活性的研究进展[J].中国中药杂志，2015，40（22）:4339-4345.
 
文章摘自：刘子瑄，孔馨逸，陈璐，江大海.汉麻叶黄酮提取工艺及抗氧化活性研究[J].中国调味品，2022，47（08）:187-190.

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