柚皮黄酮的超声辅助提取及其抗氧化性研究

1、工艺技术食品科学2009, Vol. 30, No. 0229柚皮黄酮的超声辅助提取及其抗氧化性研究吴琼英，贾俊强（江苏科技大学生物与环境工程学院，江苏镇江；江苏大学食品与生物工程学院，江苏镇江）摘要：以乙醇为提取溶剂，采用超声辅助提取技术从柚皮中提取黄酮类化合物，利用二次旋转组合设计方法探讨柚皮黄酮的最佳提取工艺，建立了黄酮提取率与超声功率、超声时间和料液比之间的数学模型；通过化学方法考查了柚皮黄酮清除超氧阴离子自由基、自由基以及羟自由基的能力。结果表明：黄酮提取率与各因素之间的关系可以表示为，由此式得出柚皮黄酮的最佳提取条件为：超声功率、超声时间、料液比：（）。经实验验证，柚皮黄酮的提取率

2、可达，模型拟合度良好。抗氧化实验结果表明，柚皮黄酮具有较强的清除超氧自由基和自由基的能力，其（半抑制浓度）相应为、，分别是的倍和倍；柚皮黄酮清除羟自由基的能力较弱，其为，为的倍。关键词：柚皮；黄酮；超声辅助提取；二次旋转组合设计；抗氧化Study on Ultrasonic-assisted Extraction and Antioxidation of Pomelo Peel Flavonoids，（，；，）：，：，：（），：；中图分类号：文献标识码：文章编号：（）黄酮类化合物是一类在自然界广泛分布的多酚类物质。黄酮类化合物具有清除自由基、抗氧化、抗突变、抗肿瘤、抗菌、抗病毒和调节免疫等功能

3、，目前国内外学者已从许多植物中提取出具有生物功能的黄酮类化合物。柚子是我国南方盛产的一种水果，柚皮中含有大量的营养物质，除含丰富的芳香油、果胶、色素收稿日期：外，还有经济价值较高的柚皮苷等黄酮类化合物，这些果皮弃而不用既污染环境，又造成资源浪费。多年来人们比较重视柚子果实的利用而忽略对柚皮资源的开发，因此，对柚皮资源利用方法的探讨具有一定的社会价值和经济效益。本研究通过超声辅助提取柚皮总黄酮，采用二次旋转组合设计优化出最佳提取工艺，并30 2009, Vol. 30, No. 02食品科学工艺技术进一步进行柚皮黄酮的抗氧化实验，探讨柚皮黄酮的抗氧化性能，为开发利用柚皮黄酮提供理论和技术支持。材

4、料与方法水平编码表见表，旋转组合设计采用方法。柚皮黄酮的抗氧化性实验清除超氧阴离子自由基（）的测定方法材料与试剂将市购新鲜蜜柚洗净，取皮后，切成小块，并将外表皮和内表皮分开，取用外表皮，真空干燥箱中烘干，粉碎，过目筛制成柚皮粉备用。芦丁、亚硝酸钠、硝酸铝、氢氧化钠、，二苯基苦基苯肼（）、还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（）、吩嗪甲酯硫酸盐（）、氯化硝基四氮唑（）、无水乙醇、双氧水、抗坏血酸（）、水杨酸、三羟甲基氨基甲烷（）、盐酸等均为分析纯。仪器与设备超声细胞粉碎机无锡上佳生物科技公司；型分光光度计北京瑞利分析仪器有限公司；高速冷冻离心机公司；型真空干燥箱。方法柚皮黄酮的超声辅助提取柚皮黄酮提取工艺

5、流程用、浓度的缓冲液将柚皮黄酮粗提物稀释成不同的浓度梯度，各取不同梯度黄酮溶液，然后依次加入（，以的缓冲液配制），（，以的缓冲液配制），（，以的缓冲液配制），混匀后在中水浴，取出在波长处测定吸光度，空白对照组以缓冲液代替黄酮溶液。（）（）（）×（）式中：（）为黄酮对的清除率（）；为黄酮吸光度；为空白吸光度。清除自由基的测定方法将柚皮黄酮粗提物稀释成不同的浓度梯度，各取上述浓度的黄酮溶液于试管中，再加入浓度为的溶液，混合均匀，反应，离心分离，取上清液在波长处测其吸光度为；另各取上述浓度的黄酮溶液于试管中，分别加入无水乙醇，反应，离心分离，取上清液在波长处测其吸光度为；以和无水乙醇反应做

6、为参比，其吸光度记为。（）（）（）×（）式中：（）为黄酮对自由基的清除率（）；为溶液无水乙醇的吸光度；为溶液黄酮溶液的吸光度；为无水乙醇黄酮的吸光度。清除羟自由基（）的测定方法将柚皮黄酮提取物用双蒸水配制成不同浓度梯度，各取上述浓度的黄酮溶液，依次加入的、的，混匀后静置，再加入水杨酸，混匀，静置，在波长处测其吸光度记为，当用双蒸水代替水杨酸时的吸光度记为。空白对照组以双蒸水代替黄酮溶液吸光度记为。（）（）（）×（）柚皮粉超声辅助提取离心上清液真空干燥柚皮黄酮标准曲线的绘制精确称取芦丁标准品，用乙醇溶解，定容至，制成的芦丁标准液。分别取芦丁标准液、置于个试管中，依次编号；用乙

7、醇溶液补充至后，加入的摇匀，静置；再加入的（）摇匀，静置；加入溶液，摇匀显色。以零号管为空白管，在波长处测定各管吸光度。根据所得数据，以芦丁浓度为横坐标，吸光度为纵坐标绘制标准曲线，并得出线性回归方程。超声辅助提取工艺二次旋转组合试验设计表试验因素水平表Table 1 Factors and levels of three-factor quadratic orthogonalrotation combination test因素超声波功率（）超声时间（）料液比（）编码值：以乙醇为提取溶剂，选取超声功率、超声时间、料液比做三因素三水平旋转组合试验，三因素三工艺技术食品科学2009, Vol.

8、30, No. 02表偏回归系数的估计值31式中：（）为羟自由基的清除率（）；为柚皮黄酮反应的吸光度；为空白吸光度；为无水杨酸参加反应时柚皮黄酮的吸光度。结果与分析黄酮测定标准曲线的绘制参数Table 3 Estimate values of partial regression coefficients估计值标准误差表回归方程的方差分析Table 4 Variance analysis of regression equation回归项模型一次项二次项交叉项自由度平方和均方芦丁浓度（）图芦丁标准曲线Fig.1 Standard curve of rutin复相关系数从图可以看出，芦丁浓度与吸

9、光度的线性关系很好，相关性达到了，线性回归方程为：。式中：表示波长处的吸光度；表示芦丁的浓度。二次旋转组合试验设计结果分析离回归偏差调整确定系数由软件自动分析给出相应面回归模型方程为：（）在软件中，大于的概率（中指）小于等于时，称为高度显著；当大于的概率小于等于时，称为回归方程显著；当大于的概率大于时，称为不显著。从表可以看出，除了不显著外，其他项均高度显著。因此剔出不显著项，回归方程简化为：（）式和式中、为各因素水平的编码值。表设计和试验结果表Table 2 Design and results of Box-Behnken test试验号黄酮提取率（）从表回归模型的方差分析表可以看出，复相

10、关系数，复相关系数越接近，说明回归方程的拟合度越好。模型的调整确定系数为，可以较好解释模型的变化。同时也可以看出，三个因素之间的关系并不是线性关系，而是二次方程关系，因素之间的影响是很大的，根据响应面回归方程模拟出各因素之间的相互关系立体分析图，响应面立体分析见图。通过相应面回归方程，经软件分析，可以得出模型中最佳提取工艺参数：超声功率、超声时间、料液比：（），其提取率预测可达到。对以上工艺参数进行验证实验，经三次平行实验，实验结果平均值为，和预测值接近。根据表，通过统计软件对响应面回归过程进行数据分析，建立二次响应面的回归模型，进而寻求最优相应因素水平，分析结果见表、。32 2009, Vo

11、l. 30, No. 02食品科学工艺技术第一个氧阴离子自由基，可以经过一系列反应生成其他柚皮黄酮提取率（）的氧阴离子自由基。柚皮中主要是，三羟基黄酮能与超氧阴离子自由基发生氧化还原反应，从而终止自由基链式反应，柚皮黄酮对超氧阴离子自由基（）清除效果见图。柚皮黄酮超声时间（）超声清除率（）（率功固定水平：料液比为（）。图黄酮提取率与超声时间和超声功率的响应面图Fig.2 Response surface plot for interaction effects of ultrasonicpower and ultrasonic treatment time on extraction rate

12、 of flavonoids浓度（）图和柚皮黄酮对超氧阴离子自由基的清除作用Fig.5 Scavenging effects VC and pomelo peel flavonoids onsuperoxide anion free radical柚皮黄酮提取率（）由图可以看出，随着黄酮使用剂量的增加，清除的效果越好，根据线性回归方程，可以求出柚皮黄酮的（即清除率达到时所需药物的浓度）为，而的为，柚皮黄酮的）（率功约是的倍。因此，虽然柚皮黄酮的清除效果不如强，但其已经表现出很强的清除的效果。料液比（）超声柚皮黄酮对自由基清除效果固定水平：超声时间为。图黄酮提取率与料液比和超声功率的响应面图Fi

13、g.3 Response surface plot forinteraction effectsof ultrasonicpower and ratio of material to liquid on extraction rate offlavonoids自由基是一种很稳定的以氮为中心的自由基，对其清除的效果表明受试药物具有降低羟自由基、烷自由基或过氧自由基的有效浓度和打断脂质过氧化链反应的作用，柚皮黄酮对自由基清除效果见图。清除率（）柚皮黄酮柚皮黄酮提取率（）料液比（）浓度（）超间声时（）图和柚皮黄酮对自由基的清除作用Fig.6 Scavenging effects of VC and

14、pomelo peel flavonoids onDPPH free radical固定水平：超声功率为。图黄酮提取率与料液比和超声时间的响应面图Fig.4 Response surface plot for interaction effects of ultrasonictreatment timeandratio of material to liquid on extraction rate offlavonoids从图可以看出，柚皮黄酮的为，而的为，柚皮黄酮的约是的倍。因此，虽然柚皮黄酮清除自由基效果不如强，但是柚皮黄酮仍然表现出很强的清除自由基的能力。柚皮黄酮对羟自由基（）清除效果

15、由图可以看出，随着柚皮黄酮浓度的增加，其柚皮黄酮的抗氧化性分析柚皮黄酮对超氧阴离子自由基（）清除效果超氧阴离子自由基是基态氧接受一个电子后形成的工艺技术柚皮黄酮食品科学2009, Vol. 30, No. 0233有很强的清除和的能力，其相应为、，分别是的约倍和倍；但柚皮黄酮在清除时，为，约为的倍，清除能力较弱。参考文献：李秀信，王荣花，李萍紫苏黄酮对食用油脂抗氧化作用的研究中国粮油学报，（）：陈丛瑾，黄克瀛，李德良，等香椿叶总黄酮的超声波辅助提取及其清除自由基能力的研究食品与机械，（）：王丽玲，焦必林，曾凡坤保健功能因子生物类黄酮粮食与油脂，（）：王婷，张金超，陈瑶，等种淫羊藿黄酮抗氧化和抗肿瘤活性的比较中国中药杂志，（）：，（）：，：，（）：，：，：杨方美，王林，胡秋辉鼠尾藻多糖的制备及其抗氧化活性食品科学，（）：张兰杰，候冬岩，辛广，等氨基葡萄糖盐酸盐的制备及抗氧化特性的研究食品科学，（）：清除率（）浓度（）图和柚皮黄酮对羟自由基的清除作用Fig.7 Scavenging effects of VC and pomelo peel