Processing math: 100%
  • EI
  • Scopus
  • 中国科技期刊卓越行动计划项目资助期刊
  • 北大核心期刊
  • DOAJ
  • EBSCO
  • 中国核心学术期刊RCCSE A+
  • 中国精品科技期刊
  • JST China
  • FSTA
  • 中国农林核心期刊
  • 中国科技核心期刊CSTPCD
  • CA
  • WJCI
  • 食品科学与工程领域高质量科技期刊分级目录第一方阵T1
中国精品科技期刊2020

微波辅助提取辣木籽总苷工艺优化及其抗氧化活性研究

汤兴楠, 栾凯文, 王荣香, 任帅, 张万忠, 朱建星

汤兴楠,栾凯文,王荣香,等. 微波辅助提取辣木籽总苷工艺优化及其抗氧化活性研究[J]. 食品工业科技,2022,43(4):246−253. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2021070078.
引用本文: 汤兴楠,栾凯文,王荣香,等. 微波辅助提取辣木籽总苷工艺优化及其抗氧化活性研究[J]. 食品工业科技,2022,43(4):246−253. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2021070078.
TANG Xingnan, LUAN Kaiwen, WANG Rongxiang, et al. Optimization of Microwave-assisted Extraction of Total Glycosides from Moringa oleifera Seeds and Its Antioxidant Activity[J]. Science and Technology of Food Industry, 2022, 43(4): 246−253. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2021070078.
Citation: TANG Xingnan, LUAN Kaiwen, WANG Rongxiang, et al. Optimization of Microwave-assisted Extraction of Total Glycosides from Moringa oleifera Seeds and Its Antioxidant Activity[J]. Science and Technology of Food Industry, 2022, 43(4): 246−253. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2021070078.

微波辅助提取辣木籽总苷工艺优化及其抗氧化活性研究

详细信息
    作者简介:

    汤兴楠(1996−),女,硕士研究生,研究方向:生物化工,E-mail:syhgdxtang@163.com

    通讯作者:

    张万忠(1968−),男,博士,教授,研究方向:生物化工,E-mail:lzwz2004@sina.com

    朱建星(1976−),男,硕士,讲师,研究方向:生物分离,E-mail:zjx_0516@163.com

  • 中图分类号: TS201.1

Optimization of Microwave-assisted Extraction of Total Glycosides from Moringa oleifera Seeds and Its Antioxidant Activity

  • 摘要: 为有效利用和开发辣木籽,以乙醇为溶剂,采用微波辅助法提取辣木籽中的苷类物质,以辣木籽总苷提取量为评价指标,在单因素试验的基础上,运用响应面优化提取工艺,采用水杨酸法、ABTS法、FRAP法测定优化后辣木籽提取物各极性部位体外抗氧化活性。结果表明,响应面分析法得到的最佳提取条件为:乙醇体积分数81%,料液比1:30 g/mL,提取时间20 min,微波功率600 W;体外抗氧化活性顺序为:乙酸乙酯部位>石油醚部位>正丁醇部位>水部位。由此表明,用微波辅助法提取辣木籽中的苷类物质,响应面法优化辣木籽总苷提取工艺,方法可行。体外抗氧化活性试验表明,辣木籽醇提物各极性部位对自由基具有清除能力,可为进一步开发天然抗氧化剂奠定基础。
    Abstract: In order to effectively utilize and develop Moringa oleifera seeds, the glycosides in Moringa oleifera seeds were extracted by microwave-assisted method with ethanol as solvent. Based on the single factor experiment, the extraction process was optimized by response surface methodology. The antioxidant activities in vitro of each polar part of the optimized Moringa oleifera seeds extract were determined by salicylic acid method, ABTS method and FRAP method. The results showed that the optimal extraction conditions were as follows: Ethanol volume fraction 81%, solid-liquid ratio 1:30 g/mL, extraction time 20 min, microwave power 600 W. The order of antioxidant activity in vitro was ethyl acetate>petroleum ether > n-butanol > water. The results indicated that the microwave-assisted extraction of glycosides from Moringa oleifera seeds and the optimization of the extraction process of total glycosides from Moringa oleifera seeds by response surface methodology was feasible. In vitro, antioxidant activity tests showed that the polar parts of ethanol extracts of Moringa oleifera seeds had free radical scavenging ability, which laid a foundation for the further development of natural antioxidants.
  • 辣木籽(Moringa oleifera Lam. seeds)是辣木树的种子,呈球形,外壳呈浅棕色,籽呈乳白色,直径约为1 cm,具有较高的营养价值,每100 g辣木籽中约有9.98~51.80 g粗蛋白质、17.26~20.00 g粗纤维、3.36~18.00 g碳水化合物、38.67~43.60 g脂肪和3.60~5.00 g矿物质[1-2]。辣木籽含有大量生物活性物质,辣木籽油可替代橄榄油作为高级食用油[3-4],辣木籽粨可作为动物饲料,其有效部位提取物可应用于实际生活中,如日常洗护产品、化妆品、净水剂[5-6]、食品营养强化剂等,因此辣木籽成为了国内外学者的研究热点。杨迎[7]发现脱脂辣木籽粉中总苷含量为22.23 mg/g,康荣强[8]通过传统回流提取法从辣木籽中分离出了苯乙醇苷类化合物、苯酚苷类化合物、核苷类化合物以及黄酮苷类化合物。辣木籽是一种潜在的抗病毒[9]、抗癌[10]、抗炎[11-12]、抗氧化[13-14]、抗糖尿病和抗菌药物[15-16],Dhakad等[17]发现这些生物活性与辣木籽中的黄酮苷和硫代葡萄糖苷等物质有关,同时辣木籽具有解酒[18]、护肝、降血糖血脂[19-22]等功效。

    目前关于辣木籽总苷提取工艺优化研究较少,且提取工艺多为传统提取法,然而传统提取工艺耗时长,溶剂用量大,提取成本高。为提高辣木籽总苷提取得率,本试验采取微波辅助的方式提取辣木籽中的苷类物质,以总苷含量为评价指标,通过单因素和响应面设计试验,优化辣木籽总苷提取工艺。近几年天然产物抗氧化活性成为学者们的研究热点,而且许多植物的药效作用都与其抗氧化性有关。目前关于辣木籽提取物抗氧化活性研究多局限于辣木籽中的某单一成分,对辣木籽中抗氧化物质挖掘不够深入,因此本试验用不同极性的溶剂对辣木籽醇提物进行萃取,将活性物质富集到各极性溶剂中,比较辣木籽醇提物各极性部位对自由基的清除能力,筛选对自由基清除效果最佳部位,以期为进一步筛选出抗氧化活性物质和深度开发辣木籽奠定基础。

    辣木籽 云南文山市;香草醛 山东西亚化学工业有限公司;齐墩果酸对照品 上海麦克林生化科技有限公司;无水乙醇、甲醇、冰乙酸 均为分析纯,天津市恒兴化学试剂制造有限公司;高氯酸 分析纯,国药集团化学试剂有限公司;抗坏血酸、水杨酸、硫酸亚铁、三氯化铁 天津市永大化学试剂有限公司;30%过氧化氢 遂成药业股份有限公司;2,2-联氮-二(3-乙基苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS+·)、过硫酸钾、2,4,6-三吡啶基三嗪(2,4,6-Tri(2-pyridyl)-s-triazine,TPTZ) 武汉安格思生物科技有限公司。

    DZG-6050SA型真空干燥箱 上海森信实验仪器有限公司;小型高速粉碎机 北京兴时利和科技发展有限公司;GB1302型电子精密天平 梅特勒托利多仪器公司;Synergy2多功能酶标仪 美国伯腾仪器有限公司;立式高速冷冻离心机CR22GⅢ 日本日立有限公司;HH4型数显恒温水浴锅 国华电器有限公司;RE-6000型旋转蒸发器 上海亚荣生化仪器厂;高通量密闭微波消解系统MARS6 Xpress NP-1187B 美国CEM公司。

    取10 mg齐墩果酸标准品用甲醇溶液溶解,配制成1 mg/mL的对照样品溶液,用移液枪分别取齐敦果酸对照品溶液40、60、80、100、120、140 μL于试管中,挥干溶剂,采用香草醛-冰乙酸和高氯酸显色法[23],在548 nm波长下进行吸光度测定,以吸光度(y)为纵坐标、对照品的质量(x)为横坐标,绘制标准曲线。

    筛选出优质去壳辣木籽,在40 ℃的真空干燥箱中干燥,粉碎过筛(40目),制成辣木籽粉。

    供试样品溶液的配制,准确称取1.0 g辣木籽粉在乙醇体积分数81%,料液比1:30 g/mL,提取时间20 min,微波功率600 W,提取温度70 ℃的条件下,进行乙醇微波辅助提取,提取液过滤,旋转蒸发浓缩得到辣木籽提取物,用适量甲醇溶解提取物,6000 r/min离心10 min,取上层清液定容于25 mL容量瓶。

    辣木籽总苷含量测定,吸取供试样品溶液100 μL按1.2.1.1节进行样品吸光度测量,将吸光度带回标准曲线回归方程计算出供试样品浓度,按公式(1)计算出辣木籽中总苷提取量。

    W(mg/g)=C×VM
    (1)

    式中:C为供试样品浓度,mg/mL;V为供试样品体积, mL;M为辣木籽粉质量,g。

    本试验在乙醇体积分数80%、料液比为1:30 g/mL、提取时间为20 min、微波功率600 W的条件下,分别考察乙醇体积分数(50%、60%、70%、80%、90%、100%)、料液比(1:10、1:20、1:30、1:40 g/mL)、提取时间(10、20、30、40 min)、微波功率(400、500、600、700、800 W)某单一因素对总苷提取量的影响。

    为优化辣木籽总苷提取工艺,进行Box-Behnken实验设计,在单因素实验确定的最佳条件下,选取乙醇体积分数(A)、料液比(B)、微波功率(C)、微波时间(D)这四个因素进行响应面优化,分别用−1、0、1代表不同的水平,以总苷提取量(Y)为响应值,各因素水平的设计见表1

    表  1  因素水平表
    Table  1.  Factor level table
    因素水平
    −101
    A乙醇体积分数(%)758085
    B料液比(g/mL)253035
    C微波功率(W)550600650
    D微波时间(min)152025
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    取适量的辣木籽提取物,等比例溶于蒸馏水中,将水溶液与石油醚等比例混合至于分与漏斗内,震荡15 min,静置,待溶液分层后取上层石油醚层备用。萃取3次,合并石油醚层,45 ℃旋转蒸发减压浓缩得到辣木籽醇提物石油醚相。将石油醚萃取后的下层水溶液用乙酸乙酯按上述操作萃取3次,合并上层乙酸乙酯层,40 ℃旋转蒸发减压浓缩得到乙酸乙酯相。将乙酸乙酯萃取后的下层水溶液用水饱和后的正丁醇按上述操作萃取3次,合并上层正定醇层,50 ℃旋转蒸发减压浓缩得到正定醇相,经正丁醇萃取后的水溶冷冻干燥,得到粉末状态辣木籽提取物水部位。

    准确称量不同极性部位的辣木籽提取物和VC,配制成浓度为5、10、15、20、25 mg/mL的样品溶液和浓度为0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 mg/mL阳性对照VC溶液。在试管中分别加入1.0 mL FeSO4溶液(9 mmol/L)、辣木籽提取液和H2O2(8.8 mmol/L),室温放10 min,最后加1.0 mL水杨酸溶液,充分摇匀,37 ℃水浴30 min,冷却离心。在510 nm处测量吸光度值。根据公式(2),计算辣木籽提取物不同极性部位的羟自由基清除能力,以VC对羟自由基清除率和VC浓度绘制标准曲线。标准曲线方程为:Y=94.534X+42.304(R2=0.9918)样品清除结果以每克干样所含抗坏血酸当量(mg/g)来表示。

    (%)=(1A1A2A0)×100
    (2)

    式中:A0为对照组吸光度(H2O代替样品);A1为样品组吸光度;A2为空白对照组吸光度(H2O代替H2O2)。

    参考Moyo等[24]的方法,略有改动:将7 mmol/L ABTS溶液与2.4 mmol/L过硫酸钾溶液等体积混合,在室温避光的条件下反应16 h,即得ABTS+·储备液,使用前用无水乙醇稀释直至其在波长734 nm处吸光值为0.70±0.01。1 mL样品溶液(2、4、6、8、10 mg/mL)加到3.0 mL ABTS+·溶液中,避光反应30 min后,于734 nm波长处测定吸光度。根据公式(3),计算辣木籽提取物不同极性部位的ABTS+·清除能力,以VC对自由基清除率和VC浓度(0.01、0.02、0.03、0.04、0.05 mg/mL)绘制标准曲线。标准曲线方程为:Y=1201.2X+39.3(R2=0.9916)样品清除结果以每克干样所含抗坏血酸当量(mg/g)来表示。

    (%)=(1A1A0)×100
    (3)

    式中:A1为样品组吸光度;A0为空白组吸光度(H2O代替样品)。

    参考杨迎等[20]方法略有改动。300 mmol/L乙酸钠缓冲溶液、10 mmol/L TPTZ溶液、20 mmol/L FeCl3按照10:1:1的体积比配制TPTZ工作液。取1 mL样品溶液(2、4、6、8、10 mg/mL)于试管中,加入3 mL TPTZ工作液,摇匀,37 ℃条件下水浴10 min,在593 nm波长处测量吸光度。以吸光度和VC浓度(0.02、0.04、0.06、0.08、0.1 mg/mL)绘制标准曲线。标准曲线方程为:Y=6.4725X+0.1830(R2=0.9928)样品清除结果以每克干样所含抗坏血酸当量(mg/g)来表示。

    单因素试验与羟自由基清除率试验,均做三组平行试验,用软件Origin 8.0绘图。响应面试验运用Design-Expert 8.0.6软件进行多元二次回归方程拟合、方差分析及绘图。

    通过香草醛-冰乙酸和高氯酸显色法,在548 nm的波长下,齐墩果酸质量与吸光度呈正相关。回归方程为:Y=6.0048X+0.0902(R2=0.9992),齐墩果酸在0.02~0.14 mg线性关系良好。

    乙醇体积分数对辣木籽总苷提取量的影响见图1,由图1可知,当乙醇体积分数逐渐增大时,辣木籽总苷提取量呈现先升高后降低的趋势。当乙醇分数为80%时,辣木籽醇提液中苷类物质含量最高,当乙醇体积分数大于80%时,提取液中总苷含量开始下降,可能是乙醇体积分数增大,溶剂极性减小,增大了油脂及色素溶出几率[25-26],然而大量得油脂溶出影响苷类物质的溶出,总苷含量逐渐降低,所以在其它因素不变得情况下,乙醇体积分数为80%时,总苷提取量最高。

    图  1  乙醇体积分数对总苷提取量的影响
    Figure  1.  Effect of ethanol volume fraction on extraction of total glycosides

    料液比对总苷提取量的影响如图2所示,由图2可知,总苷提取量随料液比的增大呈现先增大后减小的趋势。其原因是初始料液比较小,不利于苷类物质溶出,当料液比逐渐增大时,增大了流固相间的浓度差,加快了分子扩散速率,有利于苷类物质溶出[27],但过大的料液比会造成除苷类化合物外的其他成分的溶出,降低了苷类化合物在提取物中的占比,也可能因料液比过大导致微波热能负荷增大,溶剂竞争吸收微波能量改变提取的温度环境,不利于苷类的溶出[28]。当料液比为1:30 g/mL时,总苷提取量最高,即为最优取条件。

    图  2  料液比对总苷提取量的影响
    Figure  2.  Effect of solid-liquid ratio on extraction of total glycosides

    微波功率对总苷提取量的影响见图3,由图3可知,总苷提取量随微波功率增大呈现先上升后下降的趋势,因为微波功率增大,物料吸收的微波能越多,细胞内传质阻力越小,总苷溶出的几率越大。微波功率过大,导致温度变化过快,溶剂容易爆沸,进而影响提取效果,同时,微波功率过大容易导致辣木籽内部结构固化,出现内部组织凝固现象,进而影响苷类物质溶出[29-31]。综合考虑,选取微波功率为600 W。

    图  3  微波功率对总苷提取量的影响
    Figure  3.  Effect of microwave power on extraction of total glycosides

    微波时间对总苷提取量的影响见图4,由图4可知,随着时间的增加,总苷的提取量先增加后减少,这是由于微波时间越长,对细胞膜的破坏程度越大,同时随着微波时间的增加,溶液温度不断升高,样品内分子的运动速度加快,有利于苷类物质的溶出,但苷类物质受热不稳定,加热时间越长,总苷含量越低,另一方面,辐射时间过长可能会破坏苷类物质的结构[32-34]。当提取时间为20 min时,总苷提取量最高,即为最优取条件。

    图  4  微波时间对总苷提取量的影响
    Figure  4.  Effect of microwave time on extraction of total glycosidess

    采用Box-Behnken设计试验,以乙醇体积分数(A)、料液比(B)、微波功率(C)、微波时间(D)为自变量,辣木籽总苷提取量为因变量,建立4因素3水平响应面优化提取工艺,响应面试验设计及结果见表2

    表  2  响应面试验设计和试验结果
    Table  2.  Response surface test design and test results
    序号ABCDY总苷提取量(mg/g)
    1−100118.37
    2000032.71
    3−101022.23
    4001122.65
    5110020.74
    6−10−1022.11
    7−110018.85
    8100−124.20
    9001−121.79
    10000030.28
    11010−118.02
    121−10023.09
    13000031.02
    14100122.12
    150−11023.72
    1601−1022.66
    17101024.49
    18000033.94
    19010117.09
    2010−1025.21
    220−10−121.50
    2300−1121.07
    2400−1−120.90
    250−1−1018.46
    26000032.74
    27−100−120.05
    28011019.29
    29−1−10020.79
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    通过Design-Expert软件对29组数据进行分析得到方差分析表3,对表2试验数据拟合得到多元二次回归方程。多元二次回归方程为:Y=32.14+1.45A−0.87B+0.31C−0.47D−0.1AB−0.21AC−0.099AD−2.16BC+0.25BD+0.17CD−4.49A2−6.81B2−4.20C2−6.36D2

    表  3  回归模型方差分析表
    Table  3.  Regression model analysis of variance
    方差来源平方和自由度均方FP显著性
    模型593.071442.3630.47<0.0001**
    A25.34125.3418.230.0008**
    B9.1419.146.580.0225*
    C1.1811.180.850.3723
    D2.6212.621.890.1913
    AB0.0410.040.030.8644
    AC0.1810.180.130.7266
    AD0.0410.040.030.8693
    BC18.66118.6613.420.0026**
    BD0.2610.260.180.6744
    CD0.1210.120.090.7737
    A2130.931130.9394.18< 0.0001**
    B2300.401300.40216.08< 0.0001**
    C2114.601114.6082.43< 0.0001**
    D2262.401262.40188.75< 0.0001**
    残差19.46141.39
    失拟项10.82101.080.500.8287
    纯误差8.6442.16
    总方差612.5328
    注:**表示差异极显著(P<0.01);*表示差异显著(0.01<P<0.05)。
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    表3可知,模型F值为30.47,模型P<0.0001(差异极显著),失拟项P=0.8287>0.05(差异不显著),说明其他因素对试验结果影响比较小,模型决定系数R2=0.9682,表明模型吻合度好。综上所述,模型建立成功。根据F值可知各因素对辣木籽总苷提取量影响顺序为乙醇体积分数(A)>料液比(B)>微波时间(D)>微波功率(C);根据P值可知A、BC、A2、B2、C2、D2对辣木籽总苷提取量影响极显著,因素B对辣木籽总苷提取量影响显著。

    通过Design-Expert软件绘制响应面,通过三维曲面图陡峭程度以及等高线图的椭圆程度来判断各因素间的交互作用。各因素交互作用的响应面见图5,其中料液比和微波功率之间的交互作用对辣木籽总苷提取量的影响大;而图5E的圆形等高线图呈现圆形,说明微波时间与料液比之间的交互作用对辣木籽总苷提取量影响不显著。

    图  5  各因素交互作用的响应面
    Figure  5.  Response surface of the interaction of various factors

    回归方程由Design-Expert 8.0.6软件得出,通过计算得到辣木籽总苷最佳提取条件:乙醇体积分数81%,料液比1:29.63 g/mL,微波功率602.56 W,微波时间19.81 min,总苷提取量为32.31 mg/g。实际操作条件设定为乙醇体积分数81%,料液比1:30 g/mL,微波功率600 W,微波时间20 min,进行三次验证实验,总苷提取量分别为31.15、32.48、31.56 mg/g,平均总苷含量为31.73 mg/g,与理论值接近,说明该制备方法具有一定的实际可操作性。

    本试验通过水杨酸法、ABTS法测定辣木籽醇提物不同极性部位自由基清除能力,FARP法测定其还原力,多角度评价其体外抗氧化活性,试验结果见表4。由表4可知,三种体外抗氧化活性测定均表明乙酸乙酯层相抗氧化活性最佳。辣木籽各极性部位抗氧化活性顺序:乙酸乙酯部位>石油醚部位>正丁醇部位>水部位,这一结果可能与各部位所含黄酮类、酚类、苷类物质有关,杨迎[7]测得辣木籽醇提物乙酸乙酯层总黄酮含量为1.75±0.18 mg/g、总酚含量为13.86±0.29 mg/g、总苷含量27.04±3.49 mg/g,均高于其他萃取部位,所以辣木籽提取物乙酸乙酯部位具有较高的抗氧化活性。

    表  4  辣木籽醇提物各极性部位抗氧化活性结果
    Table  4.  Results of antioxidant activities of ethanol extracts from Moringa oleifera seeds with different polarity
    测定项抗氧化活性(用VC当量表示mg/g)
    乙酸乙酯层石油醚层正丁醇层水层
    羟自由基清除12.14±0.0910.55±0.128.13±0.191.63±0.20
    ABTS+自由基清除3.05±0.012.60±0.071.95±0.020.76±0.06
    还原力7.84±0.076.35±0.034.88±0.083.54±0.02
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    图6可知辣木籽乙酸乙酯部位、石油醚部位、正丁醇部位、水部位均有清除自由基的能力,随着样品浓度的增加,各部位清除羟自由基的能力也随之增加。与维生素C对比,当样品浓度为25 mg/mL时,乙酸乙酯部位清除效果最佳,清除率为73.87%±1.12%,石油醚部位清除效果次之,清除率为67.16%±0.638%,正丁醇部位清除为61.37%±0.91%,相当于浓度为0.34、0.26、0.21 mg/mL维生素C对羟自由基的清除效果,水部位清除率较低为31.11%±1.00%。

    图  6  辣木籽提取物各极性部位羟自由基清除能力
    Figure  6.  Hydroxyl radical scavenging ability of the polar parts of Moringa oleifera seeds extract

    图7可知,辣木籽提取物各极性部位对ABTS+·均有清除效果,清除效果与样品浓度呈现正相关性,当样品浓度为10 mg/mL时,乙酸乙酯部位清除率76.29%±0.84%、石油醚部位清除率71.36%±0.90%、正丁醇部位清除率63.85%±1.20%,与浓度为0.05、0.03、0.02 mg/mL的维生素C溶液清除效果相当,各极性部位清除效果均低于维生素C。水部位清除效果较低为46.85%±0.79%。ABTS+·是一种以氮原子为中心的自由基,当ABTS与K2S2O8反应产生蓝绿色的ABTS+·,抗氧化剂的加入抑制ABTS+·生成,从而达到清除自由基的效果。从图7可以看出乙酸乙酯部位对ABTS+·抑制效果好,为最佳自由基清除部位,为进一步分析其抗氧化成分奠定基础。

    图  7  辣木籽提取物各极性部ABTS+·清除能力
    Figure  7.  ABTS+· scavenging ability of the polar parts of Moringa oleifera seeds extract

    研究表明天然产物的抗氧化能力与还原力呈正相关,吸光度越大则说明其抗氧化能力越强。由图8可知,辣木籽提取物各极性部位均有一定的还原力,当样品浓度为10 mg/mL时,乙酸乙酯部位还原力为0.749±0.053、石油醚部位还原力0.667±0.038、正丁醇部位还原力0.509±0.014、水部位还原力0.413±0.001,与浓度为0.087、0.075、0.050、0.038 mg/mL的维生素C溶液还原力相当。从图8可以看出各部位抗氧化能力顺序为:乙酸乙酯部位>石油醚部位>正丁醇部位>水部位。

    图  8  辣木籽提取物各极性部位还原能力
    Figure  8.  Reductive ability of the polar parts of Moringa oleifera seeds extract

    本试验采用微波辅助法提取辣木籽中的苷类物质,利用紫外分光光度计测定辣木籽总苷提取量,通过Box-Behnken设计试验建立响应值与多个因素间的函数关系,评价各因素间的交互作用,更好地确定试验的最优条件。得到最优提取条件:乙醇体积分数81%,料液比1:30 g/mL,微波温度时间20 min,微波功率600 W,在此条件下辣木籽总苷提取量为31.73 mg/g,与模型预测的总苷提取量相吻合,认为此次试验模型的设计是可行的。通过体外抗氧化试验得出辣木籽提物各极性部位具有抗氧化活性,但清除效果均低于维生素C,3种测定方法均表明乙酸乙酯部位相对于其他部位具有较好的抗氧化性。因此本试验为高效提取辣木籽中的苷类物质和进一步研究辣木籽中抗氧化活性物质提供理论依据。

  • 图  1   乙醇体积分数对总苷提取量的影响

    Figure  1.   Effect of ethanol volume fraction on extraction of total glycosides

    图  2   料液比对总苷提取量的影响

    Figure  2.   Effect of solid-liquid ratio on extraction of total glycosides

    图  3   微波功率对总苷提取量的影响

    Figure  3.   Effect of microwave power on extraction of total glycosides

    图  4   微波时间对总苷提取量的影响

    Figure  4.   Effect of microwave time on extraction of total glycosidess

    图  5   各因素交互作用的响应面

    Figure  5.   Response surface of the interaction of various factors

    图  6   辣木籽提取物各极性部位羟自由基清除能力

    Figure  6.   Hydroxyl radical scavenging ability of the polar parts of Moringa oleifera seeds extract

    图  7   辣木籽提取物各极性部ABTS+·清除能力

    Figure  7.   ABTS+· scavenging ability of the polar parts of Moringa oleifera seeds extract

    图  8   辣木籽提取物各极性部位还原能力

    Figure  8.   Reductive ability of the polar parts of Moringa oleifera seeds extract

    表  1   因素水平表

    Table  1   Factor level table

    因素水平
    −101
    A乙醇体积分数(%)758085
    B料液比(g/mL)253035
    C微波功率(W)550600650
    D微波时间(min)152025
    下载: 导出CSV

    表  2   响应面试验设计和试验结果

    Table  2   Response surface test design and test results

    序号ABCDY总苷提取量(mg/g)
    1−100118.37
    2000032.71
    3−101022.23
    4001122.65
    5110020.74
    6−10−1022.11
    7−110018.85
    8100−124.20
    9001−121.79
    10000030.28
    11010−118.02
    121−10023.09
    13000031.02
    14100122.12
    150−11023.72
    1601−1022.66
    17101024.49
    18000033.94
    19010117.09
    2010−1025.21
    220−10−121.50
    2300−1121.07
    2400−1−120.90
    250−1−1018.46
    26000032.74
    27−100−120.05
    28011019.29
    29−1−10020.79
    下载: 导出CSV

    表  3   回归模型方差分析表

    Table  3   Regression model analysis of variance

    方差来源平方和自由度均方FP显著性
    模型593.071442.3630.47<0.0001**
    A25.34125.3418.230.0008**
    B9.1419.146.580.0225*
    C1.1811.180.850.3723
    D2.6212.621.890.1913
    AB0.0410.040.030.8644
    AC0.1810.180.130.7266
    AD0.0410.040.030.8693
    BC18.66118.6613.420.0026**
    BD0.2610.260.180.6744
    CD0.1210.120.090.7737
    A2130.931130.9394.18< 0.0001**
    B2300.401300.40216.08< 0.0001**
    C2114.601114.6082.43< 0.0001**
    D2262.401262.40188.75< 0.0001**
    残差19.46141.39
    失拟项10.82101.080.500.8287
    纯误差8.6442.16
    总方差612.5328
    注:**表示差异极显著(P<0.01);*表示差异显著(0.01<P<0.05)。
    下载: 导出CSV

    表  4   辣木籽醇提物各极性部位抗氧化活性结果

    Table  4   Results of antioxidant activities of ethanol extracts from Moringa oleifera seeds with different polarity

    测定项抗氧化活性(用VC当量表示mg/g)
    乙酸乙酯层石油醚层正丁醇层水层
    羟自由基清除12.14±0.0910.55±0.128.13±0.191.63±0.20
    ABTS+自由基清除3.05±0.012.60±0.071.95±0.020.76±0.06
    还原力7.84±0.076.35±0.034.88±0.083.54±0.02
    下载: 导出CSV
  • [1]

    YANG L, WANG X Y, WEI X M, et al. Values, properties and utility of different parts of Moringa oleifera: An overview[J]. Chinese Herbal Medicines,2018,10(4):371−378. doi: 10.1016/j.chmed.2018.09.002

    [2] 汪泰, 顾文宏, 何军, 等. 辣木新资源食品研究进展[J]. 食品工业科技,2017(8):364−368. [WANG T, GU W H, HE J, et al. Research progress on new resource food of Moringa oleifera[J]. Science and Technology of Food Industry,2017(8):364−368.
    [3]

    ALESSANDRO L, ALBERTO S, ALBERTO B, et al. Moringa oleifera seeds and oil: Characteristics and uses for human health[J]. International Journal of Molecular Sciences,2016,17(12):2−14.

    [4]

    FALOWO A B, MUKUMBO F E, IDAMOKOROI M, et al. Multi-functional application of Moringa oleifera Lam. in nutrition and animal food products: A review[J]. Food Research International,2018,160:317−334.

    [5] 张彦平, 孙雪萌, 陈磊. 辣木籽絮凝活性成分提取及除浊效果研究[J]. 水处理技术,2020,46(2):29−32. [ZHANG Y P, SUN X M, CHEN L. Study on the extraction and turbidity removal of active components from Moringa oleifera seed flocculation[J]. Water Treatment Technology,2020,46(2):29−32.
    [6] 严铭, 张饮江, 朱昱丞, 等. 辣木籽去除水中余氯研究[J]. 水生态学杂志,2019,40(1):99−103. [YAN M, ZHANG Y J, ZHU Y C, et al. Study on removal of residual chlorine from water by Moringa oleifera seed[J]. Journal of Water Ecology,2019,40(1):99−103.
    [7] 杨迎. 辣木籽营养成分分析及其生物活性研究[D]. 上海: 上海交通大学, 2018.

    YANG Y. Analysis of nutrient components and bioactivity of Moringa oleifera seed[D]. Shanghai: Shanghai Jiao Tong University, 2018.

    [8] 康强荣. 辣木籽化学成分及其调控内源细胞因子TNF-α活性研究[D]. 深圳: 深圳大学, 2018.

    KANG Q R. Study on chemical constituents of Moringa oleifera seed and its regulation on the activity of endogenous cytokine TNF-α[D]. Shenzhen: Shenzhen University, 2018.

    [9]

    WANWISA W, SUNCHAI P, JIRAPHORN I A, et al. Inhibitory effects of crude extracts from some edible thai plants against replication of hepatitis B virus and human liver cancer cells[J]. Bmc Complementary and Alternative Medicine,2012,12(1):246−246. doi: 10.1186/1472-6882-12-246

    [10] 虎虓真, 陶宁萍, 许长华. 基于食药价值的辣木籽研究进展[J]. 食品科学,2018,39(15):302−309. [HU X Z, TAO N P, XU C H. Research progress of Moringa oleifera seed based on food and medicine value[J]. Food Science,2018,39(15):302−309. doi: 10.7506/spkx1002-6630-201815044
    [11]

    LAKSHMIPRIYA G, KRUTHI D, DEVARAI S K. Moringa oleifera: A review on nutritive importance and its medicinal application[J]. Food Science and Human Wellness,2016,5(2):49−56. doi: 10.1016/j.fshw.2016.04.001

    [12]

    MOHSEN M, GHOLAMREZA A, DIANA T, et al. Anti-inflammatory effect of Moringa oleifera Lam. seeds on acetic acid-induced acute colitis in rats[J]. Avicenna Journal of Phytomedicine,2014,4(2):127−136.

    [13] 林恋竹, 朱启源, 赵谋明. 辣木籽抗氧化肽的制备及其对氧化损伤红细胞的保护作用[J]. 食品科学,2019,40(7):40−46. [LIN L Z, ZHU Q Y, ZHAO M M. Preparation of antioxidant peptides from Moringa oleifera seeds and their protective effects on oxidative damage of red blood cells[J]. Food Science,2019,40(7):40−46. doi: 10.7506/spkx1002-6630-20180319-241
    [14] 杜尊众, 吴晓棽, 余海林, 等. 辣木籽水提液的提取工艺优化与抗氧化活性研究[J]. 湖北大学学报,2020,42(1):84−87. [DU Z Z, WU X Q, YU H L, et al. Study on extraction process optimization and antioxidant activity of Moringa oleifera seed water extract[J]. Journal of Hubei University,2020,42(1):84−87.
    [15] 王云龙, 房岐, 郑超. 辣木籽化学成分, 药理作用及开发利用研究进展[J]. 中医药信息,2020,213(3):130−133. [WANG Y L, FANG Q, ZHENG C. Research progress on chemical constituents, pharmacological effects and development and utilization of Moringa oleifera seeds[J]. Information on Traditional Chinese Medicine,2020,213(3):130−133.
    [16]

    SWATI G, ROHIT J, SUMITA K, et al. Nutritional and medicinal applications of Oringa oleifera Lam. —review of current status and future possibilities[J]. Journal of Herbal Medicine,2017,11:1−11.

    [17]

    DHAKAD A K, IKRAM M, SHARMA S, et al. Biological, nutritional, and therapeutic significance of Moringa oleifera Lam[J]. Phytotherapy Research,2019,33(11):2870−2903. doi: 10.1002/ptr.6475

    [18] 黄颖, 谭书明, 陈小敏, 等. 辣木籽多酚提取工艺优化及解酒功效研究[J]. 食品科技,2019,332(6):253−260. [HUANG Y, TAN S M, CHEN X M, et al. Optimization of extraction technology of polyphenols from Moringa oleifera seed and its antialcoholic efficacy[J]. Food Science and Technology,2019,332(6):253−260.
    [19] 王丽虹, 许悦, 刘阳. 辣木籽中活性物质及其生理功能研究进展[J]. 食品研究与开发,2019,40(4):198−203. [WANG L H, XU Y, LIU Y. Research progress on active substances and physiological functions in Moringa oleifera seeds[J]. Food Research and Development,2019,40(4):198−203.
    [20] 杨迎, 谢凡, 龚胜祥, 等. 响应面法优化辣木籽多酚提取工艺及其抗氧化活性[J]. 食品工业科技,2018,39(3):172−178. [YANG Y, XIE F, GONG S X, et al. Optimization of extraction process and antioxidant activity of polyphenols from Moringa oleifera seeds by response surface methodology[J]. Science and Technology of Food Industry,2018,39(3):172−178.
    [21]

    LIN M, ZHANG J, CHEN X. Bioactive flavonoids in Moringa oleifera and their health-promoting properties[J]. Journal of Functional Foods,2018,47:469−479. doi: 10.1016/j.jff.2018.06.011

    [22]

    TATINE L C, NATHALIE M, TATINE C B, et al. Antihyperglycemic activity of crude extract and isolation of phenolic compounds with antioxidant activity from Moringa oleifera Lam. leaves grown in Southern Brazil[J]. Food Research International,2020,141:110082.

    [23] 刘玲翠, 张熹晗, 马璇, 等. 响应曲面法优化结球菊苣总苷的微波提取工艺[J]. 食品工业,2018,39(5):114−118. [LIU L C, ZHANG X H, MA X, et al. Optimization of microwave-assisted extraction of total glycosides from chicory by response surface methodology[J]. Food Industry,2018,39(5):114−118.
    [24]

    MOYO B, OYEDEMI S, MASKIA P J, et al. Polyphenolic content and antioxidant properties of Moringa oleifera leaf extracts and enzymatic activity of liver from goats supplemented with Moringa oleifera leaves/sunflower seed cake[J]. Meat Science,2012,91(4):441−447. doi: 10.1016/j.meatsci.2012.02.029

    [25]

    RAHMAWATI I, FACHIR B A, MANURUNG Y H, et al. Application of response surface methodology in optimization condition of anthocyanin extraction process of cocoa peel waste with microwave assisted extraction method (MAE)[J]. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science,2021,743(1):12091. doi: 10.1088/1755-1315/743/1/012091

    [26] 刘帅, 高丽莉, 潘丹阳, 等. 微波辅助提取薏苡仁油工艺优化[J]. 食品工业科技,2019,40(8):145−150. [LIU S, GAO L L, PAN D Y, et al. Optimization of microwave-assisted extraction of coix seed oil[J]. Science and Technology of Food Industry,2019,40(8):145−150.
    [27]

    PRAJYA A, PRADYUMAN K. Comparison of ultrasound and microwave assisted extraction of diosgenin from Trigonella foenum graceum seed[J]. Ultrasonics Sonochemistry,2021,74(3):105572.

    [28] 薛宏坤, 谭佳琪, 蔡旭, 等. 微波功率对蔓越莓花色苷萃取过程的影响机理[J/OL]. 食品科学: 1−15[2021-11-24]. http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2206.TS.20210115.1443.031.html.

    XUE H K, TAN J Q, CAI X, et al. Effect of microwave power on the extraction process of anthocyanins from cranberry[J/OL]. Food Science: 1−15[2021-11-24]. http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2206.TS.20210115.1443.031.html.

    [29]

    MIRCEA V, TIMOTHY J M, IOAN C. Ultrasonically assisted extraction (UAE) and microwave assisted extraction (MAE) of functional compounds from plant materials[J]. TrAC Trends in Analytical Chemistry,2017,97:159−178. doi: 10.1016/j.trac.2017.09.002

    [30]

    BOUCHRA D, FOUZ H B, MOHAMED C, et al. Microwave assisted extraction of bioactive saponins from the starfish Echinaster sepositus: Optimization by response surface methodology and comparison with ultrasound and conventional solvent extraction-siencedirect[J]. Chemical Engineering and Processing-Process Intensification,2021,163:108359. doi: 10.1016/j.cep.2021.108359

    [31]

    CHAN C H, ROZITA Y, NGOH G C, et al. Microwave-assisted extractions of active ingredients from plants[J]. J CHROMATOGR A,2011,1218(37):6213−6225. doi: 10.1016/j.chroma.2011.07.040

    [32]

    ÁNGEL M, ALEXANDER N. Microwave-assisted process intensification techniques[J]. Current Opinion in Green and Sustainable Chemistry,2018,11:70−75. doi: 10.1016/j.cogsc.2018.04.019

    [33] 陈灿辉, 林彤, 江文韬, 等. 响应面法优化笋头多糖微波-超声波辅助提取工艺[J]. 食品工业科技,2020,41(16):201−206. [CHEN C H, LIN T, JIANG W T, et al. Optimization of microwave-ultrasonic assisted extraction of polysaccharide from bamboo shoot head by response surface methodology[J]. Science and Technology of Food Industry,2020,41(16):201−206.
    [34]

    SIMONA M N, ORSTA V. Evaluation of a microwave-assisted extraction method for lignan quantification in flaxseed cultivars and selected oil seeds[J]. Food Analytical Methods,2012,5(3):551−563. doi: 10.1007/s12161-011-9281-6

  • 期刊类型引用(3)

    1. 钟旭为,尹茹琪,江名. 三种广西不同地区绿茶中总黄酮的提取及其抗氧化活性研究. 中国酿造. 2024(05): 180-184 . 百度学术
    2. 乔栋,黎洪霞,刘肇龙,宋梅,庞杰,陈兰珍. 不同饲喂条件下蜂王浆品质及抗氧化能力评价. 食品工业. 2023(04): 25-30 . 百度学术
    3. 汤兴楠,栾凯文,任帅,谢宇,朱建星,张万忠. 辣木籽有效成分提取工艺优化及其抗氧化活性研究. 中国食品添加剂. 2022(06): 53-61 . 百度学术

    其他类型引用(3)

图(8)  /  表(4)
计量
  • 文章访问数:  219
  • HTML全文浏览量:  75
  • PDF下载量:  29
  • 被引次数: 6
出版历程
  • 收稿日期:  2021-07-06
  • 网络出版日期:  2021-12-12
  • 刊出日期:  2022-02-14

目录

/

返回文章
返回
x 关闭 永久关闭