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超声波提取芫荽(香菜)茎叶挥发油及其对NaNO_2的清除作用的研究



全 文 :又与当今消费者的口味要求不相衬。本研究探讨发
现,不加糖的情况下,经果胶酶、果胶甲酯酶及 CaCl2
处理后,能显著增加草莓果浆的黏度,防止汁液分离,
保持草莓浆良好的组织状态,同时通过添加 CaCl2,还
可提高草莓浆营养价值,对草莓的深加工提供了重要
的参考依据。
参考文献:
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收稿日期:2013-07-24
超声波提取芫荽(香菜)茎叶挥发油及其对
NaNO2的清除作用的研究
廖晓峰,于荣*
(东华理工大学,江西南昌 330000)
摘 要:通过超声波法提取香菜茎叶挥发油,研究超声波提取功率、时间、温度对香菜精油提取率的影响,实验结果
是提取最佳工艺组合为:提取温度 25℃,提取功率 60 W,提取时间 100 min,香菜精油得率为 0.285 %。将提取的香菜
茎叶挥发油用于对在模拟胃液条件下亚硝酸盐消除率的研究。实验结果表明,香菜茎叶挥发油能有效清除模拟胃液
条件下的亚硝酸盐,清除率为 72.72 %。
关键词:香菜;茎叶挥发油;超声波提取;亚硝酸盐
Ultrasonic Extraction of Coriander(cilantro)Leaf Essential Oil and its NaNO2 Scavenging Activity
LIAO Xiao-feng,YU Rong*
(East China Institute of Technology,Nanchang 330000,Jiangxi,China)
Abstract:This artical focuses on extracting coriander leaf volatile oil through the ultrasonic method to research
the influences of the extraction efficiency of coriander oil under the different ultrasound extracting power, time,
and temperature. The experimental result is the best extraction process combination which are 25 ℃ extracting
temperature, 60 W extracting power, and 100 min extracting time. The yield of coriander oil is 0.285 %. Also,
researches the extracting coriander oils Nitrite eliminating rate under the simulated gastric juice condition. The
result showed that coriander leaf volatile oil can efficiently eliminating Nitrite under the simulated gastric juice
condition, and the eliminating rate is 72.72%.
Key words:coriander;leaf volatile oil;ultrasonic extraction;Nitrite
作者简介:廖晓峰(1965—),男(汉),教授,硕导,博士,从事食品食品
生物技术及食品化学研究。
*通信作者:于荣(1965—),女(汉),高级实验师,从事化学分析工作。
食品研究与开发
Food Research And Development
2013年 12月
第 34卷第 24期基础研究
DOI:10.3969/j.issn.1005-6521.2013.24.014
芫荽(Coriander)又名胡荽,俗称香菜等,学名为
Herba Coriandri Sativi英文名为 Coriander Herb。芫荽属
伞形科(Umbelliferae)植物,为一年生香辛叶类蔬菜,
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
47
是人类历史上用于药用和调味食品上最古老的芳香蔬
菜之一[1-3]。原产地中海沿岸等地,汉代即公元前 2世纪
张骞经中亚从西域将种子带入我国。现今全国各地均
有栽培。香菜的叶、根、茎、籽均可入药,作为治病的良
药,已有悠久的历史。中医以全草入药,主治麻疹透发
不快,食物积滞,感冒风寒、痢疾下血,肛门脱出等。
香菜营养丰富,香菜内含 VC、胡萝卜素、VB 1、
VB 2等,还含有丰富的矿物质,如钙、铁、磷、镁等。香菜
内还含有苹果酸钾等。香菜中含的 VC 的量比普通蔬
菜高得多,一般人食用 7 g~10 g香菜叶就能满足人体
对 VC 的需求量;香菜中所含的胡萝卜素要比西红柿、
菜豆、黄瓜等高出 10倍多。香菜中含有许多挥发油,其
特殊的香气就是挥发油散发出来的。它能祛除肉类的
腥膻味,因此在一些菜肴中加些香菜,即能起到祛腥
膻、增味道的独特功效。香菜提取液具有显著的发汗
清热透疹的功能,其特殊香味能刺激汗腺分泌,促使
机体发汗,透疹。另具和胃调中的功效,是因香菜辛香
升散,能促进胃肠蠕动,具有开胃醒脾的作用[4-5]。
香菜叶地上部分含 4个异香豆精类物质:芫荽异
香豆精(coriandrin),二氢芫菜异香豆精(dihydrocorian-
drin),芫荽异香豆酮(coriandrone)A、B。叶子含香柑内
酯(bergapten),欧前胡内酯(imperatorin),伞形花内酯
(umbelliferone),花椒毒酚(xantho-texol),和东莨菪素
(scopoletin)。此外,尚含有槲皮素-3-葡萄糖酸甙
(quercetin-3-glu-curonide)异槲皮甙(isoquercitrin),
芸香甙(rutin),VC 和无机元素铝、钡、铜、铁、锂、锰、
硅、钛等。 全草含 VC98.1 g/100 g,以及正癸醛(de-
canal),壬醛(nonanal)和芳樟醇(linalool)等[6]。
亚硝酸盐主要指亚硝酸钠,亚硝酸钠为白色至淡
黄色粉末或颗粒状,味微咸,易溶于水。外观及滋味都
与食盐相似,并在工业、建筑业中广为使用,肉类制品
中也允许作为发色剂限量使用。由亚硝酸盐引起食物
中毒的机率较高。食入 0.3 g~0.5 g的亚硝酸盐即可引
起中毒甚至死亡。亚硝酸盐能使血液中正常携氧的低
铁血红蛋白氧化成高铁血红蛋白,因而失去携氧能力
而引起组织缺氧。本文通过利用超声波提取技术提取
香菜精油,通过模拟人胃环境下研究香菜精油对亚硝
酸盐的清除作用。
2 材料与方法
2.1 试剂和仪器
2.1.1 材料和试剂
原料:香菜(市售)。
二甲胺、亚硝酸钠、对氨基苯磺酸、α-萘胺、柠檬
酸钠、N-1-萘乙二胺盐酸盐等试剂:皆为分析纯(AR),
国药集团化学试剂有限公司。
2.1.2 仪器
VIS-723 可见光光度计:北京瑞利分析仪器公
司;BS-223S电子天平:北京赛多利斯仪器系统有限
公司;2K-2BS 真空干燥箱:天津市中环实验电炉有
限公司;RE-5210 旋转蒸发仪:上海昨非实验室设
备有限公司;XO-650 超声破碎仪:南京先欧科技有
限公司。
2.2 方法
2.2.1香菜精油提取过程
将新鲜芫荽根茎分离,洗净,沥干,切碎,取 100 g
加入无水乙醚(原料/乙醚=1/2,g/mL),分别改变萃取
时间、温度和功率进行单因素条件探讨,考察各因素
对得油率的影响。萃取后过滤,滤液用干燥剂干燥,脱
色除杂,常压浓缩除乙醚得挥发油。
2.2.2 超声波提取香菜精油条件研究
研究在不同的超声波萃取时间、温度和功率下计
算香菜精油得率。
得油率/% = 香菜精油(g)
香菜茎叶(g) × 100
2.2.2.1 温度影响
使用 60 W功率,分别在 25、30、35、40 ℃下提取
100 min,计算得油率。
2.2.2.2 微波提取功率影响
在 25 °C 下,分别使用 40、60、80、100 W 功率萃
取 100 min,计算得油率。
2.2.2.3 提取时间影响
在 25 °C下,功率为 60 W条件下分别提取 30、
80、100、120 min计算得油率。
2.2.2.4 正交试验设计
根据单因素试验结果,以香菜精油得油率为考察
指标选取萃取温度、萃取功率、萃取时间 3项作为考察
因素,各取 3个水平,进行 L9(33)正交试验设计,以确
定超声波提取香菜精油的最优工艺条件。即准确称起
100 g洗净香菜茎叶,按超声波提取等操作得最后香菜
精油,计算得油率。
2.2.3 亚硝酸盐消除率的测定[7-10]
在模拟人体胃液(HCl 37 °C)条件下,二甲胺与亚
硝酸钠可生成亚硝基二甲胺(NDMA)。NDMA在紫外
光照射下会逆向分解,
(CH3)2NH+NaNO2+HCl→(CH3)2N—N=O + NaCl +H2O
(CH3)2N—N=O+ H2O紫外照射(CH3)2NH++ NO2
-
基础研究廖晓峰,等:超声波提取芫荽(香菜)茎叶挥发油及其对NaNO2的清除作用的研究
48
而亚硝酸根在弱碱性下能与对氨基苯磺酸重氮
化生成偶氮化合物,而后与 α-萘胺偶合生成红色偶合
化合物,而香菜精油在胃液中可优先与亚硝酸钠反应
阻止生成 NDMA,故测定溶液吸光度可知亚硝酸盐浓
度、NDMA生成状况及亚硝酸盐清除效果。
2.2.3.1 对 NDMA生成阻断率的测定
1)10 mL容量瓶中分别加入 5 mL 0.5 mol/L pH3.0
柠檬酸钠-盐酸缓冲液、0.5 mL 1 mmol/L亚硝酸钠溶
液、香菜精油提取样液、0.5 mL 1 mmoL二甲胺溶液后
定容。
2)37 °C反应 1 h后取 2 mL反应液于 7 cm2玻皿
中,加入 1 mL 0.5 %碳酸钠溶液,紫外灯照射 15 min。
3)取出后加入各 3 mL 1 %对氨基苯磺酸和 0.1 %
α-萘胺加水定容至 10 mL放置 15 min,显色后在波长
525 nm比色测定吸光度。
4)计算阻断率:阻断率=(A0-Ax)/ A0 ×100 %
式中:A0为不加提取油的空白实验的吸光度值;
Ax为各组样品的吸光度值。
2.2.3.2 亚硝酸钠标准曲线的绘制
1)配制 5 mg/LNaNO2溶液后各取 0、0.2、0.4、0.6、
0.8、1.0、1.5、2.0、2.5 mL(分别相当于 NaNO2量 0、1.0、
2.0、4.0、5.0、7.0、10.0、12.5 μg)于 50 mL容量瓶中,各
加入 2 mL 0.4 %对氨基苯磺酸后摇匀,静置 3 min~
5 min,各加入 1 mL 0.1 % N-1-萘乙二胺盐酸盐,摇匀
放置 15 min显色后,在 540 nm下比色测定。
2)绘制标准曲线。
2.2.3.3 对亚硝酸钠消除作用的测定
1)10 mL容量瓶中分别加入 5 mL 0.5 mol/L PH3.0
柠檬酸钠-盐酸缓冲液、1 mL 100 mg/LNaNO2、再分
别加入所用量的提取油样液,定容至刻度,37 °C
反应 1 h。
2)取 1 mL 的反应液于 50 mL 容量瓶中,加入
2 mL 0 .4 %对氨基苯磺酸溶液、1 mL0.2 % N-1-萘乙
二胺盐酸盐,摇匀放置 15 min 于 540 nm 处测定吸
光度。
3)计算消除率及根据标准曲线对阻断率进行
定量:
消除率 =(A0 - Ax)/A0 × 100 %
式中:A0为不加提取油的空白实验的吸光度值;
Ax为不同用量提取油的反应液的吸光度值。
3 实验结果
3.1 单因素试验结果
3.1.1 提取温度的影响
实验结果见表 1。
随着超声波提取温度的增加,香菜精油的得率降
低。因为精油有很强挥发性,温度升高,精油挥发更厉
害,最佳提取温度为 25℃。
3.1.2 超声波提取功率的影响
实验结果见表 2。
超声波提取香菜精油得率的最佳提取功率为
60 W 。
3.1.3 提取时间的影响
实验结果见表 3。
随着超声波提取时间的增加香菜精油的得率升
高,但时间过长则降低。最佳提取时间为 100 min。
3.2 正交试验结果
3.2.1 因素水平表
因素水平表见表 4。
功率/W 茎叶质量/g 精油质量/g 精油得率/%
40 100 0.13 0.13
60 100 0.24 0.24
80 100 0.22 0.22
100 100 0.22 0.22
表 1 不同提取温度下香菜精油得率
Table 1 The extracts of coriander leaf volatile oil in different
temperature
温度/℃ 茎叶质量/g 精油质量/g 精油得率%
25 100 0.26 0.26
30 100 0.25 0.25
35 100 0.25 0.25
40 100 0.16 0.16
表 2 不同提取功率下香菜精油得率
Table 1 The extracts of coriander leaf volatile oil in different
power
表 3 不同提取时间下香菜精油得率
Table 3 The extracts of coriander leaf volatile oil in different time
时间/min 茎叶质量/g 精油质量/g 精油得率/%
30 100 0.14 0.14
80 100 0.19 0.19
100 100 0.22 0.22
120 100 0.17 0.17
对氨基苯磺酸 α-萘胺 红色偶合物
NO2
- + SO3H
NH2
HCLaq
SO3H SO3H
HN R
HN
N
+
NCL
-
HNR
+
廖晓峰,等:超声波提取芫荽(香菜)茎叶挥发油及其对NaNO2的清除作用的研究基础研究
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3.2.2 香菜精油提取正交试验结果
香菜精油提取正交试验结果见表 5。
通过 R值计算,RA>RC>RB,影响超声波提取香菜
精油的 3个主要因素的主次关系依次是提取温度、提
取时间、提取功率。提取的最佳组合为 A1B2C3,即提取
温度 25℃,提取功率为 60 W,提取时间为 100 min,香
菜精油得率为 0.285 %。
临界值:F0.05(2,2)=19,F0.01(2,2)=99。
通过方差分析,F0.05(2,2)FC< F0.05(2,2),影响香菜精油提取的因素按影响程
度大小排列为 A > C > B,表明提取温度的影响极为显
著,提取时间和提取功率的影响也较显著。
由正交试验得到最佳提取条件:提取温度 25℃,
提取功率 60 W,提取时间为 100 min。
3.3 亚硝酸盐消除率的结果
3.3.1 对 NDMA的生成阻断率的结果
对 NDMA的生成阻断率的结果见表 7。
3.3.2 亚硝酸钠标准曲线
不同亚硝酸钠浓度吸光度值见表 8。
亚硝酸钠标准曲线见图 1。
3.3.3 对亚硝酸钠消除率的结果
不同香菜精油用量及 NaNO2消除率见表 9。
表 4 因素水平表
Table 4 Factor and level
1 25(A1) 40(B1) 60(C1)
2 30(A2) 60(B2) 80(C2)
3 35(A3) 80(B3) 100(C3)
温度/℃ 功率/W 时间/min
水平
因素
试验号 C 得油率/%
1 C1 0.251
2 C3 0.285
3 C2 0.276
A
A1
A1
A1
B
B1
B2
B3
6 A2 B1 C2 0.248
7 A3 B3 C2 0.242
8 A3 B1 C3 0.245
9 A3 B2 C1 0.239
K1 0.813 0.766 0.744
K2 0.765 0.774 0.279
K3 0.726 0.763 0.762
k1 0.271 0.255 0.248
k2 0.255 0.258 0.266
k3 0.242 0.254 0.254
R 0.422×10-3 0.009×10-3 0.168×10-3
4 C3 0.273A2 B2
5 A2 B3 C1 0.244
表 5 正交试验结果
Table 5 Data of orthogonal experiment
因素 偏差 显著性
A 1.482×10-3 F0.05 显著
B 1.242×10-3 F0.05 显著
C 0.054×10-3 F0.01 显著
误差 0.008×10-3
自由度
2
2
2
2
F比
F0.05
临界值
F0.01
临界值
89.83 19.000 99.000
23.11 19.000 99.000
54.39 19.000 99.000
表 6 方差分析表
Table 6 Analysis of Variance
香菜精油用量/mL NDMA阻断率/%吸光度值
0.60 0.053 66.67
0.80 0.052 67.29
1.00 0.051 67.92
1.50 0.052 67.29
2.00 0.053 66.67
0.00 00.159
0.02 0.151 6.91
0.05 0.148 12.58
0.10 0.139 12.58
0.20 0.101 36.48
0.40 0.082 48.43
表 7 不同精油用量下 NDMA阻断率
Table 7 The rate block NDMA in different coriander
leaf volatile oil
标准液体积/mL 540 nm下吸光度NaNO2量/μg
0.8 4.0 0.063
1.0 5.0 0.079
1.5 7.5 0.109
2.0 10.0 0.149
2.5 12.5 0.189
0.0 00.0
0.2 1.0 0.017
0.4 2.0 0.032
表 8 不同亚硝酸钠浓度吸光度值
Table 8 Absorbance in different sodium nitrite
0.20
0.18
0.16
0.14
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00



A
y = 0.014x + 0.001
R2= 0.998
pH
0.189
0.149
0.109
0.079
0.063
0.0320
0.017
140 2 4 6 8 10 12
图 1 亚硝酸钠标准曲线
Fig.1 Standard curve of sodium nitrite
基础研究廖晓峰,等:超声波提取芫荽(香菜)茎叶挥发油及其对NaNO2的清除作用的研究
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上述实验结果表明:香菜精油用量为 0.70 mL
时,对亚硝酸钠消除率最大,达 72.72 %。
4 结论
1)超声波提取的最佳工艺条件为:温度 25 ℃,提
取功率 60 %,超声波提取时间 100 min,可使可使香菜
精油提取率达 0.285 %左右。
2)芫荽茎叶提取油对 NDMA 合成阻断作用开始
时随样液量的增加明显增强。当提取油的用量从
0.10 mL增加到 0.70 mL时,阻断率从 12.58 %突增到
66.67 %。当挥发油用量为 1.0 mL时,阻断作用最高达
67.92 %。但是,当继续增加用量时,阻断率没有出现
继续增加趋势,由此可知,香菜茎叶挥发油具有
NDMA合成阻断作用是显而易见的。
3)不同提取油用量对 NaNO2的清除作用不同,随
着加入的芫荽茎叶挥发油的量增加,清除作用有增强
的趋势,但当芫荽茎叶挥发油的量达到到 0.70 mL时,
清除作用趋于最大,这时在反应容量瓶中有 5.44 mg
的 NaNO2相当于清除了 17.01 mg的 NaNO2,对 NaNO2
的清除率为 72.72 %。当提取油的量继续增大,清除作
用趋于平缓或稳定。
4)由以上结果可知,香菜提取的精油确有阻断
NDMA生成及清除亚硝酸钠的作用,可见对香菜的开
发有很大的实用价值,不过对于香菜精油的提起手段
及香菜有效成分的精提取有待进一步研究,以使成本
降到最低并取的最大经济价值。
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表 9 不同香菜精油用量及 NaNO2消除率
Table 9 The rate remove sodium nitrite in different coriander leaf
volatile oil
提取香菜精油用量/mL NaNO2消除率/%吸光度值
0.60 0.010 69.69
0.70 0.009 72.72
0.80 0.010 69.69
1.00 0.009 68.72
1.20 0.011 66.67
0.00 00.033
0.05 0.032 3.03
0.10 0.028 15.15
0.20 0.021 36.36
0.50 0.012 63.64
0.30 0.017 48.48
0.40 0.014 57.57
廖晓峰,等:超声波提取芫荽(香菜)茎叶挥发油及其对NaNO2的清除作用的研究基础研究
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