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溪黄草多酚的超声提取及其抗氧化性的研究
李 臻，吴 晖，赖富饶* ，李晓凤
(华南理工大学轻工与食品学院，广东广州 510640)
摘 要:采用正交实验设计对溪黄草多酚的超声提取工艺条件进行优化。通过 Folin－Ciocalteu 法对提取液的总酚进
行测定。考查了乙醇浓度、料液比、提取温度、超声功率、提取时间等五个因素对溪黄草多酚超声提取率。结果表明:
溪黄草多酚超声提取的最佳工艺条件为:乙醇体积分数 60%，料液比(g∶mL)1∶10，提取温度 40℃，超声功率 250W，提
取时间 25min，在最佳工艺条件下多酚提取率达 6.81% ± 0.11%。DPPH 抗氧化实验结果显示溪黄草多酚具有明显的
DPPH自由基清除能力，其 IC50值为 38.47μg /mL。
关键词:溪黄草，多酚，超声提取，自由基清除能力
Study on ultrasonic extraction and antioxidant activity
of polyphenol from Rabdosia serra(Maxim.)Hara
LI Zhen，WU Hui，LAI Fu－rao* ，LI Xiao－feng
(College of Light Industry and Food Science，South China University of Technology，Guangzhou 510640，China)
Abstract:An orthogonal array design was used to optimize the ultrasonic extraction conditions of Rabdosia serra
(Maxim.)Hara.The total polyphenol content was determined by the Folin－ Ciocalteu assay，and the influence of
ethanol concentration，solid － liquid ratio，temperature，ultrasonic power and time on the extraction efficiency were
studied.Results showed that the optimum extraction conditions were as follows:25min ultrasonic treatment at 250W
power for extracting the raw material with a 10－ fold volume of 60% aqueous ethanol solution at 40℃.The yield of
polyphenol was 6.81% ±0.11% under the optimum condition.The DPPH radical scavenging capability assay showed
that the Rabdosia serra(Maxim.)Hara had strong radical scavenging capability，and its IC50 value was 38.47μg /mL.
Key words:Rabdosia serra(Maxim.)Hara;polyphenol;ultrasonic extraction;radical scavenging capability
中图分类号:TS201.1 文献标识码:B 文 章 编 号:1002－0306(2012)12－0258－04
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溪黄草(Rabdosia serra(Maxim.)Hara) ，又名熊胆
草、血风草等，多年生草木，为唇形科香茶菜属植物
线纹香茶菜的全草，主产于长江以南的湖南、四川、
云南、江西、广东、广西等省区。其性甘苦、凉，可清
热，利胆，退黄，治急性黄疸型肝炎，急性胆囊炎［1］。
溪黄草主要含萜类、黄酮类、酚类、氨基酸等多种化
学成分。多酚具有较强的清除自由基、抗氧化活性、
抗肿瘤、抗辐射以及保护心血管系统等重要的生物
活性功能［2］，鉴于多种慢性病及退行性疾病与体内的
氧自由基过剩有关，因此从溪黄草中提取酚类化合
收稿日期:2011－10－25 * 通讯联系人
作者简介:李臻(1989－) ，女，在读硕士，研究方向:食品安全与天然产
物化学。
基金项目:中央高校基本科研业务费资助项目(2011ZB0012) ;国家自
然科学基金资助项目(20906031) ;教育部新世纪优秀人才
支持计划资助项目(NECT－06－0746)。
物，并评价其抗氧化性强弱就显得非常有必要［3］。超
声在 20 世纪 50 年代被应用于提高提取率［4］，它也被
广泛应用于食品工业中的乳化、结晶化和冷冻［5］。超
声波在溶剂中的传播产生了一种空穴现象，空化气
泡不断产生并被压缩，使得溶剂更易渗透入植物原
材料并通过破碎细胞壁而释放细胞内产物，从而使
得有机化合物的提取率提高［6］。超声波已被多个研
究证明能够显著地减少提取时间、增加提取率从而
促进许多植物原材料活性成分的提取［7－10］。
1 材料与方法
1.1 材料与设备
溪黄草 广州万怡药房五山店;DPPH(2，2 －
Diphenyl － l － picrylhydrazyl)、福林酚试剂(Folin －
Ciocalteu) 美国 Sigma 公司;没食子酸、无水乙醇、
甲醇、乙酸乙酯、无水碳酸钠 均为分析纯。
DFY－300 型 300 克摇摆式高速中药粉碎机 温
岭市林大机械有限公司;SHZ－D(Ⅲ)型循环水式真
259
空泵 巩义市予华仪器有限公司;RE－52 型旋转蒸
发器 上海亚荣系列化仪器厂;TGL－16B 型台式离
心机 上海安亭科学仪器厂;LSHZ－300 型低温水浴
培养箱 常州诺基仪器有限公司;KQ－250DE 型数
控超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司;
Spectrumlab 752S型紫外可见分光光度计 上海棱光
技术有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 溪黄草多酚超声提取工艺［11］ 10g 溪黄草→粉
碎→乙醇溶液超声提取→滤纸过滤→0.45μm 滤膜抽滤→旋
转蒸发除乙醇→加水补充溶液至 50mL→加入 50mL 乙酸乙
酯→室温振荡过夜→弃去水层→旋转蒸发至干→50%甲醇溶
解定容至 50mL→稀释后测定
1.2.2 单因素和正交实验 通过研究乙醇体积分
数、料液比、提取温度、超声功率、提取时间对溪黄草
多酚提取率的影响等单因素实验后，设计 4 因素 3 水
平正交实验［12］，见表 1，优化溪黄草多酚提取工艺条
件。选取乙醇体积分数、超声温度、超声功率、提取
时间四个因素，设计 9 组不同组合实验，从中筛选出
最佳提取条件。
表 1 正交实验因素及水平
Tabel 1 Factors and levels in orthogonal array design
水平
因素
A乙醇体积
分数(%)
B提取温度
(℃)
C超声功率
(W)
D提取时间
(min)
1 50 30 200 15
2 60 40 225 20
3 70 50 250 25
1.2.3 总酚提取率测定 根据 Folin － Ciocalteu
法［13－14］对提取液的总酚含量进行测定。
标准曲线的绘制:称取 0.01g 没食子酸于 10mL
容量瓶，用 50%甲醇定容至刻度。分别取 60、120、
180、240、300、360μL于 6 个 10mL容量瓶，以 50%甲
醇定容到刻度，配制成浓度为 6、12、18、24、30、
36μg /mL的标准液。分别取 0.5mL 不同浓度的标准
液于试管中，加入 0.2mL Folin－Ciocalteu 试剂，混匀。
室温放置 10min后加入 2mL 质量浓度为 7%的碳酸
钠溶液，混匀，室温放置 15min。在波长 750nm 处测
量其吸光度。根据测量结果绘制标准曲线，得到回
归方程:Y =0.003X，R2 = 0.999。式中，Y 为待测样液
的吸光度;X为样液总酚含量(μg /mL)。
总酚含量测定:将提取液用 50%甲醇稀释适当
倍数，按上述方法测定各提取物中总酚含量，每组平
行测量 3 次，根据标准曲线以及稀释倍数，计算多酚
提取率，计算公式如下:
Z(%)= n × X × V ×10
－3
m × 100
式中，Z为多酚提取率(%) ;n 为稀释倍数;X 为
样液总酚含量(μg /mL) ;V 为提取液体积(mL) ;m
为溪黄草质量(g)。
1.2.4 DPPH自由基清除能力测定［15－16］ 将已知总
酚含量的溪黄草提取液稀释至 200μg /mL，再依次用
50%甲醇溶液梯度稀释，配成总酚浓度分别为 100、
50、25、12.5、6.25μg /mL 的溶液，按照下述步骤，对 6
组不同总酚浓度提取液分别进行 DPPH 自由基清除
实验。
以 50%甲醇为空白对照组，分别吸取 1mL 50%
甲醇和 1mL 提取液于不同试管中，各加入 1mL
50μg /mL的 DPPH甲醇溶液，混匀，避光放置 20min。
以蒸馏水调零，于 517nm测量吸光度。DPPH自由基
清除率按如下公式计算:
RSA(%)=(X － Yx )× 100
式中，X为空白对照组的吸光度;Y 为样品溶液
的吸光度。
2 结果与分析
2.1 提取条件的单因素实验
2.1.1 乙醇体积分数对多酚提取效果的影响 固定
料液比 1∶10，提取温度 40℃，超声功率 250W，提取时
间 15min，分别选取乙醇体积分数 50%、60%、70%、
80%、90%进行超声提取实验，结果见图 1。由图 1 可
知，乙醇浓度不同，提取液极性不同，从而浸提酚类物
质的能力也不相同［17］。当乙醇体积分数为 60%时，多
酚提取率达最大值;当乙醇浓度继续增加时，溶液极性
增强，导致多酚类物质的溶解度下降，多酚提取率呈减
小趋势。因此，乙醇体积分数 60%最为适宜。
图 1 不同乙醇体积分数对溪黄草多酚提取效果的影响
Fig.1 Effect of ethanol concentrations on extraction efficiency
of polyphenols from Rabdosia serra(Maxim.)Hara
2.1.2 料液比对多酚提取效果的影响 固定乙醇体
积分数 60%，提取温度 40℃，超声功率 250W，提取
时间 15min，分别选取料液比 1 ∶5、1 ∶10、1 ∶15、1 ∶20、
1∶25进行超声提取实验，结果见图 2。由图 2 可知，
浸提液用量增加，传质推动力增加，有利于提取。但
当料液比超过 1∶10 后，多酚提取率增加不明显，且用
量过大会增加后续工艺的难度，能耗较高，也会加大
多酚的损失［18］。因此从经济角度考虑，1 ∶10 为最适
料液比，后续实验均采用该比例。
2.1.3 提取温度对多酚提取效果的影响 固定乙醇
体积分数 60%，料液比 1∶10，超声功率 250W，提取时
间 15min，分别选取超声温度 20、30、40、50、60℃进行
超声提取实验，结果见图 3。由图 3 可知，在 20～40℃
范围内，温度的升高增加了溶剂分子和溶质分子的
运动，促进了扩散作用，故多酚提取率增大;而当温
度继续升高时多酚，提取率则呈下降趋势，这主要是
由于多酚是热敏性物质，易受热而发生氧化，导致提
取率下降。当提取温度为 40℃时，多酚提取率达最
大值。因此，40℃为最佳提取温度。
2.1.4 超声功率对多酚提取效果的影响 固定乙醇
260
图 2 不同料液比对溪黄草多酚提取效果的影响
Fig.2 Effect of solid－liquid ratios on extraction efficiency
of polyphenols from Rabdosia serra(Maxim.)Hara
图 3 不同提取温度对溪黄草多酚提取效果的影响
Fig.3 Effect of extraction temperatures on extraction efficiency
of polyphenols from Rabdosia serra(Maxim.)Hara
体积分数 60%，料液比 1∶10，提取温度 40℃，提取时
间 15min，分别选取超声功率 150、175、200、225、
250W进行超声提取实验，结果见图 4。由图 4 可知，
随着功率的增大，超声波对细胞壁的破碎作用增强，
胞内多酚溶出速率增加，故其提取率逐渐增大［17］，当
超声功率为 225W 时，多酚提取率达最大值;当功率
继续增大到一定程度时，会造成局部温度过高，多酚
类物质易在高温条件下发生降解和氧化［19］，使多酚
提取率反而降低。故 225W为最适超声功率。
图 4 不同超声功率对溪黄草多酚提取效果的影响
Fig.4 Effect of ultrasonic power on extraction efficiency
of polyphenols from Rabdosia serra(Maxim.)Hara
2.1.5 提取时间对多酚提取效果的影响 固定乙醇
体积分数 60%，料液比 1∶10，提取温度 40℃，超声功
率 225W，分别选取提取时间 5、10、15、20、25min 进
行超声提取实验，结果见图 5。由图 5 可知，当超声
时间为 20min时，多酚提取率达最大值;随着时间增
大，多酚提取率有逐渐减小趋势，这可能是因为超声
波具有较强的剪切作用，长时间的作用使得多酚的
分子结构被破坏，从而提取率降低［17］。故最佳超声
时间为 20min。
图 5 不同提取时间对溪黄草多酚提取效果的影响
Fig.5 Effect of extraction time on extraction efficiency
of polyphenols from Rabdosia serra(Maxim.)Hara
2.2 正交法优化提取条件的实验
按照表 1 中数据进行 L9(3
4)正交实验，所得结
果见表 2、表 3。
分析正交实验结果可知，最佳条件为 A2B2C3D3，
即乙醇体积分数 60%，料液比 1∶10，提取温度 40℃，
超声功率 250W，提取时间 25min 时，溪黄草超声提
取的多酚得率最高。其中，乙醇体积分数和提取温
度对提取得率影响最为显著，超声功率和提取时间
差异不显著。
表 2 L9(3
4)正交实验设计及结果
Table 2 Orthogonal array design matrix
and experimental results
实验号 A B C D 多酚得率
(%)
1 1 1 1 1 3.30
2 1 2 2 2 4.27
3 1 3 3 3 3.76
4 2 1 2 3 5.24
5 2 2 3 1 6.68
6 2 3 1 2 4.84
7 3 1 3 2 4.46
8 3 2 1 3 5.21
9 3 3 2 1 4.07
k1 3.78 4.33 4.45 4.69
k2 5.59 5.39 4.53 4.52
k3 4.59 4.23 4.97 4.73
R 1.81 1.17 0.52 0.21
表 3 方差分析表
Table 3 Analysis of variance of orthogonal
array design experimental results
方差来源 离差平方和 自由度 F值 F临界 显著性
A 4.94 2 68.57 19.00 *
B 2.48 2 34.50 19.00 *
C 0.47 2 6.53 19.00
D 0.07 2 1.00 19.00
误差 0.07 2
在正交实验表中并没有用到 A2B2C3D3 组合，因
此需要在此条件下进行验证。在最佳提取条件下，
反复提取 3 次以验证提取效果，测得多酚得率为
6.81% ±0.11%。
2.3 DPPH自由基清除能力测定
DPPH(2，2－Diphenyl－l－picrylhydrazyl)自由基是
一种稳定的有机自由基，通过检测样液对 DPPH自由
261
基的清除能力可以表示其抗氧化性的强弱［20］。由图
6 可知，溪黄草多酚能够清除 DPPH 自由基，具有很
好的抗氧化性能。随着总酚浓度的增大，自由基清
除率相应增大，当总酚浓度大于 100μg /mL时，DPPH
自由基趋近于完全被清除，且在一定浓度范围内，总
酚浓度与 DPPH 自由基清除能力呈一定的效量关
系，其线性关系为 Y = 1.395X－3.670，R2 = 0.999，其
中，Y为 DPPH自由基清除率(%) ，X 为样液总酚含
量(μg /mL)。根据线性关系，可知溪黄草多酚提取液
的 IC50 = 38.47μg /mL。
图 6 溪黄草多酚对 DPPH自由基的清除能力
Fig.6 DPPH radical scavenging capability of polyphenol
extracted from the Rabdosia serra(Maxim.)Hara
3 结论
3.1 溪黄草多酚的超声提取受众多因素影响，根据
对实验结果的分析表明，提取的最佳工艺条件为:乙
醇体积分数 60%，料液比 1 ∶ 10(g ∶ mL) ，提取温度
40℃，超声功率 250W，提取时间 25min。该条件下，
多酚提取率可达 6.81% ± 0.11%。超声波法的多酚
提取率较高，可节省大量的时间和资源，是一种快
捷、简便、有效的提取方法，为进一步利用溪黄草多
酚提供了有益的参考。
3.2 自由基是机体正常代谢过程中的产物，具有强
氧化性，机体内自由基过剩时可引起脂质过氧化及
生物膜损坏等，导致肿瘤及心脑血管等疾病［21］。实
验表明，溪黄草多酚具有抗氧化作用，能够有效地清
除 DPPH自由基，其 IC50值为 38.47μg /mL。因此，溪
黄草多酚有着很大的开发潜力，在食品、制药工业以
及保健品行业都具有良好的应用前景。
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