全 文 ：第 29 卷 第 4 期
2013 年 7 月
森 林 工 程
FOREST ENGINEERING
Vol. 29 No. 4
July，

2013
山竹果皮抗氧化活性成分的超声提取工艺
张晓军1，李春英2，刘帅华2，刘德曼2，李 朝2，施昆明2，赵春建2*
(1. 吉林省林业科学研究院，长春 130033;2. 东北林业大学森林植物生态学教育部重点实验室，哈尔滨 150040)
摘 要:以山竹果皮为原料，用正交试验法优化山竹果皮抗氧化活性成分的超声提取工艺，考察乙醇浓度、超声时
间、超声温度、液料比 4 个因素对提取液清除 DPPH自由基能力的影响，同时对超声提取进行数学模拟，模拟值与试验结
果吻合良好。通过拟合的方程确立山竹果皮抗氧化活性成分的优化提取工艺条件为:提取溶剂 65%乙醇、超声时间32 min、
超声温度 41℃和液料比 10 mL /g。对优化提取条件下山竹果皮提取液浓缩物的总酚含量，以及清除 DPPH 和抑制 β －胡萝
卜素漂白的 IC50 值进行测定，并与公认的天然抗氧化剂儿茶素进行比较，表明山竹果皮提取物具有较强的抗氧化能力。
关键词:山竹;果皮;抗氧化;提取;总酚
中图分类号:S 852 文献标识码:A 文章编号:1001 － 005X (2013)04 － 0070 － 04
An Orthogonal Experiment to Optimize Ultrasonic Extraction
Technology of Antioxidant Components in the Extract of
Mangosteen (Garcinia Mangostana)Pericarp
Zhang Xiaojun1，Li Chunying2，Liu Shuaihua2，Liu Deman2，
Li Zhao2，Shi Kunming2，Zhao Chunjian2*
(1. Jilin Provincial Academy of Forestry Science，Changchun 130033;
2. Key Laboratory of Forest Plant Ecology，Ministry of Education，Northeast Forestry University，Harbin 150040)
Abstract:Ultrasonic extraction technology of antioxidant components in the extract of mangosteen (Garcinia Mangostana)peri-
carp was optimized by an orthogonal experiment． The effect of ethanol concentration，ultrasonic time，temperature，ratio of liquor to
material on scavenging ability of DPPH free-radical was investigated． At the same time，the mathematical simulation based on ultra-
sonic extraction was processed and simulation value was consistent with experimental value well． The optimized ultrasonic extraction of
antioxidant activity of the extract from mangosteen pericarp was determined as follows :extraction solvent 65% ethanol，ultrasonic
time 32 min，ultrasonic temperature 41℃，ratio of liquor to material 10 ml:g． The total phenolic compounds in condensate of man-
gosteen pericarp extract，IC50 values of scavenging DPPH and inhibitory β-carotene bleaching were determined and compared with ac-
cepted natural antioxidant，catechin，showing that the extract of mangosteen pericarp has excellent antioxidant activities．
Keywords:Garcinia mangostana;pericarp;antioxidant;extraction;total phenolic compounds
收稿日期:2012 － 10 － 10
基金项目:黑龙江省自然科学基金项目 (C201024) ;黑龙江省
博士后科研启动金 (LBH － Q11177)
第一作者简介:张晓军 (1976 －) ，男，甘肃天水人，副研究
员。研究方向:森林资源保护学。
* 通讯作者:赵春建 (1977 －) ，男，黑龙江兰西人，博士，副
研究员。研究方向:植物学。
引文格式:张晓军，李春英，刘帅华，等． 山竹果皮抗氧化活
性成分的超声提取工艺 ［J］． 森林工程，2013，29 (4) :70 － 73．
山竹(Garcinia mangostana L．)又称山竹子、凤
果、莽吉柿，是藤黄科(Guttiferae)藤黄属(Garcin-
ia)常绿乔山竹的果实，原产于马来西亚和印度尼
西亚，是一种典型的热带水果，主要分布于泰国、
越南、马来西亚、印度尼西亚和菲律宾等东南亚国
家，我国台湾、福建、云南和广东也有引种［1］。
山竹果皮一直作为泰国传统医药用于腹痛、腹泻、
痢疾、感染性创伤、慢性溃疡、白带、淋病、乳腺
癌、白血病、肝癌等疾病治疗［2 － 6］。近年来，山竹
特别是山竹果皮的化学成分及其生物学活性成为人
们的研究热点［7 － 9］。本文旨在探讨山竹抗氧化活性
物质的提取工艺，为山竹果皮的开发利用提供基础
数据。
近年来，超声技术在天然产物提取中已显示出
巨大的优势［10 － 12］，利用超声波产生的振动、空化
效应、搅拌作用等可以加速植物有效成分进入溶
第 4 期 张晓军等:山竹果皮抗氧化活性成分的超声提取工艺
剂，提高提取率，缩短提取时间，简化提取操作步
骤。本文以山竹果皮为原料，采用超声法对其中抗
氧化活性物质提取的方法进行研究，获得优化的超
声提取条件，为山竹果皮的进一步开发利用提供参
考。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
山竹购自哈尔滨市水果市场，去除果肉，果皮
气干后，用小型粉碎机粉碎后进行提取。
1，1 －二苯基 － 2 －苦基肼(DPPH)、儿茶素、
β －胡萝卜素(Sigma公司) ;乙醇、氯仿、亚油酸、
吐温、三羟甲基氨基甲烷，盐酸，钨酸钠，钼酸
钠，磷酸，液溴 (以上试剂均为分析纯) ;实验用
水为二次蒸馏水。
1. 2 主要仪器与设备
KQ5200DB型超声波清洗仪，昆山市超声波仪
器有限责任公司;5418 型离心机，Eppendorf公司;
UV － 2550 型紫外 －可见分光光度计，岛津公司，
日本;PHSJ － 5 型 pH 计，上海精密科学仪器有限
公司;HYQ －2121A型涡旋混匀器，南京畅翔仪器
设备有限责任公司;R －1001 － V /VN旋转蒸发仪，
郑州长城科工贸有限公司。
1. 3 样品溶液的制备
山竹果皮 60℃烘干、用小型粉碎机粉碎、过
60 目筛。精确称取山竹果皮粉若干份，每份1. 5 g，
分别加一定量的提取溶剂进行提取，提取液过滤、
定容至 50 mL，滤液离心取上清、待测。
1. 4 DPPH法检测抗氧化性
参考 Gyamfi 等的方法［13］，并做适当调整。取
1 000 μL DPPH乙醇溶液(0. 1 mm)、450 μL Tris －
HCl缓冲液(50 mm，pH 7. 4)与 100 μL 样品或儿
茶素溶液，涡旋混匀后避光静置 30 min，于517 nm
下测定吸光值。以 100 μL 与样品溶液浓度相同的
乙醇代替样品同法操作，为对照。本试验 3 次重
复。根据吸光值计算 DPPH 自由基清除率。
DPPH自由基清除率 (%) = (1 －
Aa
AC
)× 100，
式中:Aa 为试验组吸光值;AC 为对照组吸光值。
1. 5 β －胡萝卜素漂白法检测抗氧化性
参照陈炳华等［14］的方法进行检测。
1. 6 总酚含量测定
总酚含量按照 Kujala 等的 Folin － Ciocalteu 法
测定［15］，并适当修改，以儿茶素为对照品进行检
测。试验时，取 500 μL Folin － Ciocalteu 试剂(1
N)加入 500 μL不同浓度儿茶素于离心管中，涡旋
混匀 30s，并静置 5 min后，添加 1 mL 20%Na2CO3
再静置 10 min，离心，取上清液，于730 nm测定吸
光值，并根据此吸光值与儿茶素浓度绘制标准曲
线。样品分析时，以 500 μL 样品取代儿茶素，其
余操作同上。将样品吸光值代入上述标准曲线，计
算出每毫升提取液中所含儿茶素相对量，并以此表
示总酚含量，本试验 3 次重复。
1. 7 山竹果皮抗氧化活性成分超声提取工艺的正
交试验设计
在预试验的基础上，分别以乙醇浓度 (A)、
超声时间 (B)、超声温度 (C)和液料比 (D)为
影响因素，以 100μL 提取液的 DPPH 自由基清除
率为指标，进行 L16 (45)正交试验。
2 结果与分析
2. 1 提取条件对山竹果皮提取液 DPPH自由基清
除率的影响
对正交试验的结果进行方差分析和显著性检验，
正交试验结果、方差分析结果分别见表 1和表 2。
表 1 L16 (4
5)正交试验结果
Tab. 1 Results of L16 (45)orthogonal experiment
序号
*
A B C D E
%
1 50(1) 10(1) 20(1) 10(1) 1 35. 3
2 50(1) 20(2) 30(2) 15(2) 2 39. 4
3 50(1) 30(3) 40(3) 20(4) 3 41. 5
4 50(1) 40(4) 50(4) 25(4) 4 41. 2
5 60(2) 10(1) 30(2) 20(3) 4 54. 4
6 60(2) 20(2) 20(1) 25(4) 3 59. 8
7 60(2) 30(3) 50(4) 10(1) 2 64. 5
8 60(2) 40(4) 40(3) 15(2) 1 65. 9
9 70(3) 10(1) 40(3) 25(4) 2 50. 6
10 70(3) 20(2) 50(4) 20(3) 1 56. 7
11 70(3) 30(3) 20(1) 15(2) 4 56. 4
12 70(3) 40(4) 30(2) 10(1) 3 57. 7
13 80(4) 10(1) 50(4) 15(2) 3 37. 0
14 80(4) 20(2) 40(3) 10(1) 4 45. 6
15 80(4) 30(3) 30(2) 25(4) 1 46. 3
16 80(4) 40(4) 20(1) 20(3) 2 42. 0
k1 35. 33 44. 30 48. 35 50. 75 51. 03 —
k2 61. 15 50. 38 49. 45 49. 68 49. 13 —
k3 55. 35 52. 18 50. 90 48. 64 49. 00 —
k4 42. 73 51. 70 49. 85 48. 65 49. 40 —
Rj 21. 83 7. 88 2. 55 2. 10 2. 03 —
* A:乙醇的浓度%;B:超声波时间 /min;C:超声波温度 /℃;
D:白酒类料比 / (mL:g);E:物差
17
森 林 工 程 第 29 卷
表 2 DPPH自由基清除率的方差分析
Tab. 2 Variance analysis of scavenging rate on DPPH free-radical
DF SS MS F P*
A 3 1 277. 20 425. 73 120. 49 ＜ 0. 01*
B 3 158. 90 52. 97 14. 99 ＜ 0. 05
C 3 13. 33 4. 44 1. 26 ＞ 0. 10
D 3 8. 96 2. 99 0. 85 ＞ 0. 10
E 3 10. 60 3. 53 1. 00 —
* F1 － 0. 10 (3，3) = 5. 39，F1 － 0. 05 (3，3) = 9. 28，F1 － 0. 01
(3，3) = 29. 46
2. 2 正交试验结果分析
由表 1 的极差和表 2 的方差分析结果可以看
出，4 种因素对超声提取结果影响大小依次为:乙
醇浓度 A ＞超声时间 B ＞超声温度 C ＞液料比 D。
以影响最大的 2 个因素乙醇浓度和超声时间对提取
液 DPPH自由基清除率作图，结果如图 1 所示。
图 1 乙醇浓度和提取时间对提取液清除 DPPH能力影响
Fig. 1 The effect of ethanol concentration and extraction
time on scavenging DPPH of the extracts
根据极差分析结果，确定在试验设计的范围
内，最优的试验方案为 A2B3C3D1，即乙醇浓度
60%、超声时间 30 min、超声温度 40℃和液料比
10 mL /g。
2. 3 抗氧化活性成分超声提取的数学模拟
对超声提取的试验结果进行逐步回归分析，并
剔除最小的影响因素液料比，得到回归方程:
Y = － 0. 0861X21 + 11. 2314X1 － 0. 0163X
2
2 +
1. 055X2 － 0. 0053X
2
3 + 0. 4306X3 － 325. 0440，
式中:X1 为乙醇浓度;X2 为超声时间，min;X3
为超声温度，℃;Y为 DPPH自由基清除率，%。
方程回归系数 R = 0. 9652，可以看出模拟值与
试验值拟合良好，说明数值模拟是成功的。
根据方程对最佳提取条件进行预测，结果见
表 3。
表 3 最优解预测
Tab. 3 Prediction of optimum solution
变 量 取值范围 最优解
X1% 50 ～ 80 65
X2 /min 10 ～ 40 32
X3 /℃ 20 ～ 50 41
Y% — 67. 1
从表 3 可以看出，拟合的方程预测的最优解与
正交试验极差和方差的分析结果基本一致。由于在
试验范围内，液料比对提取率的影响不显著，综合
考虑工艺成本，最终确定最佳工艺条件为乙醇浓度
65%、超声时间 32 min、超声温度 41℃和液料比
10 mL /g。为了确认拟合方程预测的最优组合的可
信性，进行优化组合的验证试验，测得此条件下
100μL提取液的 DPPH自由基清除率为 66. 8%，与
方程的预测值接近，重复试验相对偏差为 1. 82%
(n = 3) ，说明方程优化的超声提取工艺条件可信。
2. 4 山竹果皮提取物抗氧化活性初步分析
山竹果皮的抗氧化能力是由多种物质共同作用
的结果，仅有部分物质结构组成已被鉴定，但仍有
一些成分结构及其存在方式仍不明确。由于植物成
分的体外抗氧化能力大部分与酚类化合物有关，因
此，将最优化提取条件下得到的提取液浓缩至干，
干燥物溶于乙醇，测定了总酚含量，经计算干燥物
总酚含量为 492. 3 mg /g 儿茶素。为了评价山竹果
皮乙醇提取物的抗氧化能力，对不同浓度的儿茶素
和乙醇提取液干燥物样品清除 DPPH 自由基能力、
抑制 β胡萝卜素漂白的能力进行了测定，结果分
别如图 2 和图 3 所示。从图 2 可以看出，乙醇提取
图 2 山竹果皮提取物清除 DPPH自由基的能力
Fig. 2 Free-radical scavenging activity of the extracts
from mangosteen pericarp on DPPH assay
27
第 4 期 张晓军等:山竹果皮抗氧化活性成分的超声提取工艺
物的对 DPPH 自由基的清除率随浓度的增加而增
大，经计算，其对 DPPH 自由基清除的 IC50值为
8. 4 μg /mL，与公认的天然抗氧化剂儿茶素的 IC50
值接近(7. 6μg /mL) ;从图 3 可以看出，乙醇提取
物对 β －胡萝卜素漂白的抑制率随浓度的增加而增
大，经计算，其对 β －胡萝卜素漂白抑制的 IC50值
为 52. 6μg /mL， 而 儿 茶 素 的 IC50 值 大 于
200 μg /mL，说明山竹果皮提取物具有较强的抗氧
化能力。
图 3 山竹果皮提取物对 β －胡萝卜素漂白的抑制能力
Fig. 3 Inhibitory effect of the extracts from mangosteen
pericarp on β-carotene bleaching
3 结束语
利用 DPPH自由基清除能力作为抗氧化性成份
的提取指标，采用正交试验优化了山竹中抗氧化活
性成分的提取工艺条件，即最佳工艺条件为乙醇浓
度 65%、超声时间 32 min、超声温度 41℃和液料
比 10 mL /g。山竹果皮提取物具有较高的清除
DPPH自由基和对 β － 胡萝卜素漂白的抑制能力，
其具体抗氧化成份有待于进一步研究，并评估其抗
氧化应用的可行性。
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