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酶解法提取紫藤总黄酮及自由基清除活性研究



全 文 :第42卷 第3期
2014年5月
河南师范大学学报(自然科学版)
Journal of Henan Normal University(Natural Science Edition)
  Vol.42 No.3
  May.2014
  文章编号:1000-2367(2014)03-0079-05
酶解法提取紫藤总黄酮及自由基清除活性研究
李会端
(楚雄师范学院 化学生命科学学院,云南 楚雄675000)
摘 要:优选酶辅助法提取紫藤总黄酮工艺条件及总黄酮提取液的抗氧化活性研究.辅助法提取藕节中的总
黄酮提取工艺如下:首先纤维素酶酶解,再用乙醇回流.固定提取剂乙醇浓度为70%,固定料液比为1∶20g/mL和
回流时间为2h.设计单因素实验和正交实验初步确定了紫藤中总黄酮提取的较佳实验条件.实验结果表明:酶浓度
为0.20mg/mL,酶解温度为50℃,pH值为6.0,酶解时间为2.5h,紫藤颈、紫藤叶、紫藤花和紫藤果荚中总黄酮提
取率分别为0.94%、4.60%、3.32%和5.16%,可见紫藤不同部位总黄酮含量差异较大.紫藤总黄酮提取液的抗氧化
活性及对自由基的清除实验结果显示,紫藤总黄酮提取液对自由基有较强的清除活性.
关键词:酶辅助法;紫藤;总黄酮;抗氧化活性;自由基
中图分类号:S131;S132 文献标志码:A
黄酮类化合物泛指两个苯环中间通过3个碳原子连接形成的一系列化合物.黄酮类化合物具有显著地
抗氧化、抗癌、消炎、杀菌、抗病毒和调节肌体免疫力等功效,是一类极具开发前景的天然药物[1-4].文献中报
道的黄酮类化合物提取方法有有机溶剂浸提法、超声波提取、微波提取、超临界流体萃取及酶解法[5-6].由于
植物细胞壁的束缚作用,使得总黄酮在提取过程中不易溶出.纤维素酶能降解植物细胞壁的纤维素骨架,增
加细胞内活性成分的溶出,进而释放出黄酮.纤维素酶辅助法提取植物中的总黄酮,具有操作简单、提出率高
等特点,已获得广泛关注.姚晓琳在文献中报道了酶解法提取山楂中总黄酮,提取率高达2.67%±
0.06%[7].
紫藤,属豆科紫藤属,在华北地区多有分布,以冀、豫、晋、鲁最为常见,在华东、华中、华南、西北和西南地
区均有栽培.傅茂润等报道了70%甲醇超声提取紫藤花中总酚和总黄酮,并研究了紫藤花提取物的抗氧化
作用[8].姜艳华等报道了丙酮浸提紫藤叶活性成分,并研究了紫藤提取液对香瓜枯萎病菌和白菜软腐病菌的
抑制作用[9].截至目前,尚没有采用酶解法从紫藤中提取总黄酮的相关报道.本论文拟采用纤维素酶酶解法
分别提取紫藤颈、紫藤叶、紫藤果夹和紫藤花中总黄酮,设计单因素实验和正交实验探究紫藤总黄酮提取工
艺的较佳条件,研究紫藤不同部位总黄酮含量分布及总黄酮提取物的自由基清除活性,为紫藤黄酮类物质的
提取及综合开发利用提供有价值的实验数据.
1 材料与方法
1.1 原料、试剂与仪器
紫藤(采集于楚雄师范学院雁塔校区)晾干,粉碎,备用.无水乙醇;纤维素(>30u/mg);芦丁标准品、二
丁基羟基甲苯、水杨酸、氢氧化钠、硝酸铝、亚硝酸钠、硫酸亚铁、双氧水、氯化铝(分析纯),三氯化铁,锌粉,亚
硝酸钠,硝酸铝,氢氧化钠,等.
722型光栅分光光度计(山东高密彩虹分析仪器有限公司)、CP214c电子天平、HH-S2s恒温水浴箱、
J1050型托盘天平、DFY-500 500克摇摆式高速中药粉碎机、电热鼓风恒温干燥箱、回流装置、蒸馏装置、容量
收稿日期:2013-12-13修回日期:2014-04-09
基金项目:云南省应用基础研究项目(2012FD050);楚雄师范学院科学研究基金项目(11YJGG01)
作者简介:李会端(1983-),女,河北宁晋人,楚雄师范学院讲师,博士研究生,研究方向:天然食品化学成分提取及应用研
究.E-mail:lhdo8@cxtc.edu.cn.
DOI:10.16366/j.cnki.1000-2367.2014.03.023
瓶、吸量管等.
1.2 实验方法
1.2.1 总黄酮提取率的计算方法
以芦丁标准品为对照,测定紫藤总黄酮提取率,紫藤总黄酮提取液显色反应参考文献[10],使用分光光
度计测量紫藤总黄酮提取液的吸光度值,与总黄酮浓度服从Lambert–Beer定律.将吸光度值代入线性回
归方程计算紫藤提取液中总黄酮浓度,再计算紫藤总黄酮提取率:
设紫藤总黄酮的含量为x,稀释以后提取液浓度为C;原提取液浓度为C0.
C0=C×VV0  x=
C0×50
2.000×1 000×100%
注:设紫藤样品中黄酮类化合物的含量为x,稀释后的提取液的体积和浓度分别V0 和C;移取原提取液
的体积和浓度分别V0 和C0.
1.2.2 紫藤总黄酮提取液对自由基清除活性研究
参照文献Fenton反应体系,加入紫藤提取液后,黄酮类物质与水杨酸竞争·OH,降低有色络合物生成
量[10].固定反应时间,在510nm处测量紫藤提取液吸光度,与空白液对照,计算紫藤中总黄酮对·OH清除
率.计算公式如下:
·OH清除率(%)=A0-
(Ax-Ax0)
A0 ×100%

A0 为空白液吸光度;Ax 为紫藤提取液吸光度;Ax0为不加 H2O2 提取液本底吸光度.
1.3 芦丁标准曲线绘制与线性关系考察
芦丁标准液的配制及显色反应参考文献,试剂空白做参比,在400~600nm之间扫描测定吸光度,以确
定最大吸收峰波长[10].
分别移取芦丁标准液0.00、0.50、1.50、2.50、3.50、4.50、5.50、6.50mL于50.00mL容量瓶,显色反应
参考文献[10],在最大波长扫描吸光度,绘制标准曲线,得回归方程.
1.4 提取液的定性实验
称取2.000g样品置于50mL圆底烧瓶中,加入40mL 70%乙醇,水浴回流提取2h.得紫藤总黄酮提
取液.
移取1.00mL紫藤总黄酮提取液于小试管,加入少许锌粉,再滴加几滴浓盐酸,振荡(必要时微热),观
察现象.移取1.00mL紫藤总黄酮提取液于小试管,滴加几滴硝酸铝溶液,振荡,观察现象.移取1.00mL紫
藤总黄酮提取液于小试管,滴加几滴三氯化铁溶液,振荡,观察现象.
1.5 单因素实验
1.5.1 纤维素酶浓度对总黄酮提取率的影响
分别准确称取2.0000g样品于6支50mL圆底烧瓶中,分别加入纤维素酶浓度为0.05mg/mL、0.10
mg/mL、0.15mg/mL、0.20mg/mL、0.25mg/mL、0.30mg/mL的70%的乙醇12mL,调节pH为6.00,在
55℃恒温水浴中酶解2.0h.之后再加入28mL乙醇回流提取2h,抽滤,洗涤,合并滤液和洗涤液转入
50mL容量瓶,用乙醇定容.紫藤提取液显色反应和吸光度测量参考文献[10].
1.5.2 酶解温度对总黄酮提取率的影响
参考1.5.1操作,固定纤维素酶浓度为0.20mg/mL,酶解pH为6.00和时间为2.0h,调节水浴分别在
40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃.
1.5.3 酶解pH对总黄酮提取率的影响
参考1.5.1操作,固定纤维素酶浓度为0.20mg/mL,酶解温度和时间分别为55℃和2.0h,使用盐酸
和氨水调节pH分别为3.00、4.00、5.00、6.00、7.00、8.00.
1.5.4 酶解时间对总黄酮提取率的影响
参考1.5.1操作,固定纤维素酶浓度为0.20mg/mL,酶解pH为6.00和酶解温度为2.0h,酶解时间分
别为0.5h、1.0h、1.5h、2.0h、2.5h、3.0h.
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1.6 正交实验
基于单因素实验结果,以紫藤黄酮含量为指标设计L9(34)的正交实验表,见表1.
表1 L9(34)正交实验因素与水平设计
水平

C/(mg·mL-1)

T/℃

pH

t/h
1  0.15  50  5.0  1.5
2  0.20  55  6.0  2.0
3  0.25  60  7.0  2.5
2 结果与讨论
2.1 芦丁标准曲线绘制与线性关系方程
按1.3操作,扫描不同波长条件下芦丁标准液吸光度,作图1,确定最大吸收波长.波长为510nm时有
最大吸收峰,再增加扫描波长,吸光度值开始减小,故确定510nm为黄酮类物质最大吸收波长.
按1.3操作,绘制标准曲线,得线性方程:A=11.278 57C-0.001 36,R2=0.999 85.
2.2 总黄酮提取液定性实验结果
紫藤总黄酮提取液显色反应按1.4操作,结果
如表2所示,显色反应现象与黄酮类化合物相同,表
明紫藤中含有黄酮类物质[10].
表2 紫藤总黄酮提取液显色反应
试剂 HCl-Zn  Al(NO3)3 FeCl3
现象 粉红色 黄色 墨蓝色
2.3 单因素实验结果与讨论
2.3.1 纤维素酶浓度对总黄酮提取率的影响结果
与分析
按照1.5.1操作,纤维素酶浓度对样品总黄酮
提取率的影响如图2所示:开始阶段随着纤维素酶
浓度增加,总黄酮提取率明显提高,酶浓度为0.20mg/mL时提取率最高,再增加酶浓度,总黄酮提取率下
降.实验结果显示:紫藤总黄酮提取较佳酶浓度为0.20mg/mL.分析原因酶浓度为0.20mg/mL时酶解效
率最大,酶浓度再增加,酶解趋于平衡.
2.3.2 酶解温度对总黄酮提取率的影响结果与分析
按照1.5.2操作,酶解温度对样品总黄酮提取率的影响如图3所示:较低温度时,随着酶解温度升高紫
藤总黄酮提取率显著增加,酶解温度55℃,总黄酮提取率最大,此后随着酶解温度升高总黄酮提取率迅速降
低.分析原因酶解温度过高,酶失去部分活性,温度升高也会使先溶出的黄酮类物质分解,导致总黄酮提取率
降低.
2.3.3 酶解pH对总黄酮提取率的影响结果与分析
按照1.5.3操作,酶解pH值对紫藤样品总黄酮提取率的影响如图4所示:随着pH值增大,紫藤总黄
酮提取率明显增加,当pH为5.0时,总黄酮提取率最大,继续增加pH,总黄酮提取率开始降低.分析原因酶
在特定酸碱度,酶解活性最大,体系酸碱度过酸或过碱都会导致酶活性降低.紫藤总黄酮提取纤维素酶的最
佳pH为6.0.
2.3.4 酶解时间对总黄酮提取率的影响结果与分析
按照1.5.4操作,酶解时间对紫藤黄酮提取率的影响如图5所示:随着酶解时间延长,总黄酮提取率显
著增加,酶解时间2.0h,总黄酮提取率最高,再延长酶解时间,总黄酮提取率开始降低.酶解时间太短,酶解
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不充分,提取不完全;时间过长,部分黄酮物质分解,导致总黄酮提取率降低.
2.4 正交实验结果与讨论
按照1.6正交实验的因素水平设计表操作,提取紫藤叶中总黄酮,正交实验结果如表3.
表3 正交实验结果
编号

C/(mg·mL-1)

T/℃

pH

t/h
总黄酮提取率
(%)
1  0.15  50  5.0  1.5  3.90
2  0.15  55  6.0  2.0  4.05
3  0.15  60  7.0  2.5  3.40
4  0.20  50  6.0  2.5  4.60
5  0.20  55  7.0  1.5  3.55
6  0.20  60  5.0  2.0  3.80
7  0.25  50  7.0  2.0  3.40
8  0.25  55  5.0  2.5  4.05
9  0.25  60  6.0  1.5  3.90
K1  3.78  3.97  3.92  3.78 -
K2  3.98  3.88  4.18  3.75 最佳组合
K3  3.78  3.70  3.45  4.02 A2B1C2D3
R  0.20  0.27  0.73  0.27 -
   由表3可知,提取溶剂乙醇浓度为70%,水浴回流2h,酶浓度0.20mg/mL,酶解温度50℃,酶解pH
值6.0,酶解时间2.5h,即A2B1C2D3 为紫藤叶总黄酮提取的较佳实验条件.极差结果显示A(酶浓度)对紫
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藤叶总黄酮提取率影响最小,其次是B(酶解温度)和D(酶解时间),C(酶解pH值)对紫藤叶总黄酮提取率
影响最大.按照上述提取条件,纤维素酶辅助法分别对紫藤颈、紫藤叶、紫藤花和紫藤果荚中的总黄酮进行提
取,结果见表4.
表4 紫藤中总黄酮的提取率
物质名称 紫藤颈 紫藤叶 紫藤花 紫藤果荚
总黄酮提取率/% 0.94  4.60  3.32  5.16
2.5 紫藤总黄酮提取液对羟自由基清除活性研究
按照1.1.2方法,参考Fenton体系,加入不同体积紫藤提取液,在510nm处测定吸光度,扣除提取液本
底吸收[10].做3组平行试验,带入公式计算紫藤提取液对羟自由基清除率.以BHT为对照,比较两种抗氧化
剂对·OH的清除活性.结果如图6所示.
紫藤总黄酮提取液对羟基自由基(·OH )有清除活性,且随着提取液体积增加,清除率逐渐增强.对照
实验显示,紫藤总黄酮提取液对·OH清除活性要高于相同体积的BHT.
3 结 论
采用纤维素酶辅助法分别对紫藤颈、紫藤叶、紫藤花和紫藤果荚中的总黄酮进行提取,固定提取剂乙醇
浓度为70%,料液比为1∶20g/mL和回流时间为2h,依次考查了纤维素酶浓度、酶解温度、酶解pH值和
酶解时间等单因素对紫藤总黄酮提取率影响,设计正交实验确定紫藤总黄酮提取的较佳条件:纤维素酶浓度
为0.20mg/mL,酶解温度50℃,pH值为6.0,酶解时间为2.5h.测得紫藤不同部位总黄酮提取率依次为
0.94%(颈),4.60%(叶),3.32%(花)和5.16%(果荚),可见紫藤不同部位总黄酮含量差异较大.对羟自由
基清除活性实验显示:紫藤提取液对羟自由基(·OH )的清除活性高于相同浓度的BHT.
参 考 文 献
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Enzyme-assisted Extraction of Total Flavonoids from Wisteria
and Study on Radicals Scavenging Effect Alpha
LI Hui-duan
(Department of Chemistry and Life Science,Chuxiong Normal University,Chuxiong 675000,China)
Abstract:Optimise enzyme-assisted extraction for total flavonoids from Wisteria and antioxidant effects of flavonoids-en-
riched extract were studied in this paper.Extraction process was first enzymatic hydrolysis by celulase,and then refluxed by
ethanol.Ethanol concentration of 70%and solid-liquid ratio of 1∶20g/mL were fixed.The preferred extraction conditions
were determined by single factor experiment and orthogonal experiment.The experiment revealed that:celulase concentration
of 0.20mg/mL,enzymatic hydrolysis temperature of 50℃,enzymatic hydrolysis pH of 6.0and enzymatic hydrolysis time of
2.5h.The extraction ratio of total flavonoids reached up to 0.94%for Wisteria neck,4.60%for Wisteria leaf,3.32%for
Wisteria flowers and 5.16%for Wisteria fruit clip by using spectrophotometry.It showed that distribution of total flavonoids
content varied greatly in Wisteria.The flavonoids-enriched extract exhibited quite strong reducing property as wel as antioxi-
dant effects.Antioxidant effects experiments of flavonoids-enriched extract were measured to inhibit radicals.It showed that
flavonoids-enriched extract from Wisteria showed a strong scavenging effect on radicals.
Key words:enzyme-assisted extraction;Wisteria;total flavonoids;antioxidant effects;radicals
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