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doi:10． 15889 / j． issn． 1002 － 1302． 2016． 06． 113
银叶树果壳木质素提取及抗氧化性
庞庭才1，熊 拯1，胡上英2，廖燕青1
(1．钦州学院食品工程学院，广西钦州 535099;2．钦州学院电子与信息工程学院，广西钦州 535099)
摘要:采用碱液提取法对银叶树果壳木质素进行提取分离，以单因素试验和正交试验法研究提取温度、KOH 浓
度、料液比、提取时间对银叶树果壳木质素提取效果的影响，并对所提取木质素进行紫外光谱分析和抗氧化性研究。
结果发现，银叶树果壳木质素最佳提取工艺参数为:提取温度 60 ℃、KOH浓度 0． 5 mol /L、料液比 1 g ∶ 55 mL、提取时
间 2 h，在此条件下木质素得率达到 10． 78%。银叶树果壳木质素浓度对羟基自由基、超氧阴离子自由基和对 DPPH自
由基均有明显的清除作用，且清除率随木质素浓度增加而增大。
关键词:银叶树果壳;木质素;抗氧化性
中图分类号:Ｒ284． 2 文献标志码:A 文章编号:1002 － 1302(2016)06 － 0385 － 04
收稿日期:2015 － 05 － 10
基金项目:广西高校科学技术研究(编号:2013YB260;2013LX161);
钦州学院校级科研项目(编号:2014XJKY － 58C);大学生创新创业
训练计划(编号:201411607064)。
作者简介:庞庭才(1985—)，男，硕士，实验师，研究方向为植物有效
成分提取与分析。E － mail:pangtingcai@ 126． com。
银叶树(Heritiera littoralis)属梧桐科植物，是热带、亚热
带海岸红树林中的乔木树种，主要分布于我国广东、广西和台
湾等地区，是比较典型的水陆两栖红树植物种类［1］。银叶树
的根为板状根，茎高而大，叶背银白色，果实形状奇特，为近心
形或近椭圆形或扁圆形，果皮木质化，外果皮坚硬［2］。有关
银叶树的研究主要集中在地理分布与形态特征［3 － 4］、生物化
学与遗传多样性［5 － 6］、抗性生理［7 － 8］、育苗造林技术［9 － 10］、资
源利用［11 － 12］等方面，而对于银叶树果壳的研究还比较少。目
前银叶树果壳常常在果实被采摘之后当作垃圾遗弃，这不仅
造成资源的浪费，还对环境造成了一定的危害。因此，为了高
效利用银叶树资源，有必要开展银叶树果壳木质素的研究。
木质素是一种在酸作用下难以水解、具有复杂空间网状结构
的聚芳基化合物，主要存在于木质化植物的细胞中，是工业上
唯一能从可再生资源中获取的芳香族化合物［13］，具有较高地
利用价值。但是由于木质素自身理化性质不均一、结构复杂、
分离提取困难等因素，使得木质素至今没有被很好的利用。
近年来，随着研究的深入，从花生壳、核桃壳、造纸废液中提取
木质素的研究开始增多［14 － 16］，但从银叶树果壳中提取木质素
的研究国内外尚未见报道。本研究采用一般碱法提取银叶树
果壳中的木质素，并对所提取木质素进行紫外光谱分析和抗
氧化性研究。通过对银叶树果壳木质素的研究，为提高银叶
树的综合利用价值，进一步开发和利用红树资源提供一定的
理论基础。
1 材料与方法
1． 1 材料与仪器
银叶树果实外种壳，产自广西防城港北仑河口红树林保
护区。
试验用氢氧化钾、盐酸、乙醇等试剂均为 AＲ，1，1 －二苯
基 － 2 苦肼基为 BＲ。主要仪器有紫外可见分光光度计
(UV －3200)，上海美谱达仪器有限公司;电子天平(EL204)
梅特勒 －托利多(上海)有限公司;高速离心机(H1850)，湖
南湘仪实验仪器开发有限公司;旋转蒸发器(ＲE － 3000)，上
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海亚荣生化仪器厂;循环水式真空泵［SHZ － D(Ⅲ)］，巩义市
予华仪器有限责任公司。
1． 2 方法
1． 2． 1 样品预处理 银叶树果壳在 60 ℃下干燥至恒质量，
粉碎，过 80 目筛。用甲苯与乙醇混合溶液(体积比为 2 ∶ 1)
浸提 10 h后过滤，回收甲苯 －乙醇溶剂，滤渣 40 ℃烘干至恒
质量，得样品备用。
1． 2． 2 银叶树果壳中木质素的提取 称取预处理后的银叶
树果壳粉末 1． 0 g，按一定的料液比加入一定浓度的 KOH 溶
液，在设定的水浴温度条件下浸提一定时间，抽滤取滤液，用
6 mol /L乙酸将滤液 pH值调至 5． 5，减压蒸馏得样品浓缩液，
加入浓缩液 3 倍体积的 95%乙醇，混匀后静置，待沉淀完全
后，抽滤。滤液通过减压蒸馏除去乙醇，用 6 mol /L HCl 将样
液 pH值调至 1． 5，静置后过滤，所得滤渣用 pH值为 2 的 HCl
溶液洗涤，低温干燥，即得到碱木质素［17］。
木质素得率 =木质素产量
原料质量
× 100%。 (1)
1． 2． 3 单因素试验 提取温度对木质素得率的影响在提取
时间 1． 5 h、料液比 1 g ∶ 55 mL、KOH浓度 0． 5 mol /L条件下，
研究不同温度(40、50、60、70、80 ℃)对木质素得率的影响。
1． 2． 3． 1 KOH浓度对木质素得率影响 在提取温度 60 ℃、
提取时间 1． 5 h、料液比 1 g ∶ 55 mL 条件下，研究不同 KOH
溶液浓度(0． 1、0． 3、0． 5、0． 7、0． 9 mol /L)对木质素得率的
影响。
1． 2． 3． 2 料液比对木质素得率的影响 在提取温度 60 ℃、
提取时间 1． 5 h、KOH浓度 0． 5 mol /L 条件下，研究不同料液
比(1 ∶ 25、1 ∶ 35、1 ∶ 45、1 ∶ 55、1 ∶ 65，g /mL)对木质素得率的
影响。
1． 2． 3． 3 提取时间对木质素提取得率的影响 在提取温度
60 ℃、料液比 1 g ∶ 55 mL、KOH浓度 0． 5 mol /L条件下，研究
不同提取时间(0． 5、1． 0、1． 5、2． 0、2． 5 h)对木质素得率的
影响。
1． 2． 4 正交试验设计 以银叶树果壳木质素得率为指标，在
单因素试验的基础上进行 L9(3
4)正交试验(表 1)，以确定最
佳的银叶树果壳木质素提取工艺参数。
表 1 银叶树果壳木质素提取正交试验因素与水平
水平
A:温度
(℃)
B:KOH浓度
(mol /L)
C:料液比
(g /mL)
D:时间
(h)
1 50 0． 3 1 ∶ 45 1． 5
2 60 0． 5 1 ∶ 55 2． 0
3 70 0． 7 1 ∶ 65 2． 5
1． 2． 5 紫外光谱的测定 取一定量提取所得木质素样品，溶
于适量乙醇溶液中，以乙醇溶液为空白，用紫外可见分光光度
计测其在 200 ～ 400 nm范围内的吸收光谱。
1． 2． 6 木质素抗氧化性研究
1． 2． 6． 1 DPPH自由基的清除［18］ 称取 0． 003 8 g 的 DPPH
用无水乙醇溶解，定容至 50 mL，摇匀得到浓度为 0． 2 mmol /L
的 DPPH溶液，放于冰箱内备用。在具塞试管中分别加入
2 mL 浓度分别为 0． 05、0． 10、0． 15、0． 20、0． 25 mg /mL 的木质
素样品溶液，再加入 2 mL 的 DPPH 溶液作为试验组，避光反
应 30 min 后在波长 517 nm 处测定其吸光度。以 2 mL 样品
溶液加入 2 mL的无水乙醇作对照组，以 2 mL 的 DPPH 溶液
加入 2 mL 蒸馏水中作为空白，计算对 DPPH 自由基的清
除率。
清除率 =
D0 －(Di － Di0)
D0
× 100%。
式中:Di 为试验组吸光度;Di0对照组吸光度;D0 为空白吸光
度;以无水乙醇作为参比。
1． 2． 6． 2 羟基自由基(·OH)的清除［19］ 称取 0． 083 4 g
FeSO4· 7H2O 溶于少量蒸馏水中，定容至 50 mL，得到
6 mmol /L FeSO4 溶液;称取 0． 041 4 g水杨酸溶于少量无水乙
醇中，用无水乙醇准确定容至 50 mL，得到 6 mmol /L 的水杨
酸 －乙醇体系;用微量移液器量取 166． 7 μL 30%的 H2O2 用
蒸馏水定容至 50 mL 容量瓶中，得到 0． 1% 的 H2O2。在
15 mL 的具塞试管中分别加入 2 mL 6 mmol /L FeSO4 溶液，
2 mL 6 mmol /L的水杨酸 －乙醇溶液，再分别加入 2 mL 浓度
分别为 0． 5、1． 0、1． 5、2． 0、2． 5 mg /mL 样品溶液，最后加入
2 mL H2O2 启动 反应，37 ℃ 水浴反应 30 min 后，以
4 000 r /min 速度离心 5 min，取上清液在 510 nm处测定吸光
度，以此作为试验组。以蒸馏水代替 H2O2 作为对照组，以蒸
馏水代替样品作为空白。
清除率 =
D0 －(Di － Di0)
D0
× 100%。
式中:Di 为样品组;Di0为对照组;D0 为以蒸馏代替样品的
空白。
1． 2． 6． 3 超氧阴离子自由基(O －2·)的清除
［20］ 在 25 ℃的
恒温水浴锅中，将 pH值 8． 2的 Tris － HCl缓冲液和 45 mmol /L
邻苯三酚保温 20 min 后，取 4． 5 mL pH 值 8． 2 的 Tris － HCl
缓冲液，加 0． 3 mL 45 mmol /L 邻苯三酚，振荡器混匀，在
25 ℃ 水浴中反应 4 min，加入 8 mol /L HCl 终止反应，在
325 nm 测吸光度，计算出邻苯三酚的自氧化率 V0。取
4． 5 mL Tris － HCl缓冲液，加入不同浓度(0． 1、0． 3、0． 5、0． 7、
0． 9 mg /mL)的银叶树果壳木质素溶液 2 mL 在 25 ℃恒温水
浴中放置 20 min后，加入 0． 3 mL 的 25 ℃预热的邻苯三酚溶
液，振荡混匀，在 25 ℃水浴中反应 4 min，加入 6 mol /L HCl终
止反应，在 325 nm 测吸光度，计算出加入样品后邻苯三酚的自
氧化率 V1。
清除率 =［(V0 － V1)/V0］× 100%。
式中:V0 为对照组;V1 为样品组。
2 结果与讨论
2． 1 单因素试验结果
2． 1． 1 提取温度对木质素得率的影响 在 40 ～ 60 ℃范围
内，随着温度的升高，木质素的得率呈明显上升趋势，在
60 ℃ 时达到最大值;当温度继续升高时，得率反而有所下降
(图 1)。其原因可能是当温度较低时，由于纤维素上木质素
结构结合紧密，结构破坏力大，使木质素分离不彻底，部分木
质素还残留在果壳纤维中［21］，所以木质素的得率略低;当提
取温度超过 60 ℃时，会导致部分木质素分解，从而影响了木
质素得率。因此，最佳提取温度为 60 ℃。
2． 1． 2 KOH浓度对木质素得率的影响 随着碱液浓度的增
大，木质素得率呈上升趋势，碱液浓度为 0． 5 mol /L时木质素
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得率达到最大值，之后得率趋于平稳(图 2)。结果表明，适宜
的碱浓度可断裂木质素与糖聚物之间的酯键和醚键，而碱浓
度较高时，木质素可能发生氧化和自身缩合反应造成损失。
因此，最佳 KOH浓度为 0． 5 mol /L。
2． 1． 3 料液比对木质素得率的影响 料液比在 1 g ∶ (25 ～
55)mL之间，木质素得率逐渐升高，料液比 1 g ∶ 55 mL 时得
率达到最大值，之后随着料液比的继续增大，木质素得率反而
有所降低(图 3)。其原因可能是当料液比较小时，随着提取
溶液的增加有利于木质素的溶出;但当料液比超过
1 g ∶ 55 mL 时，木质素得率趋于平稳，基本不再提高。因此，
最佳料液比为 1 g ∶ 55 mL。
2． 1． 4 提取时间对木质素得率的影响 随着提取时间的增
加，木质素得率呈上升趋势，当提取时间为 2 h 时，木质素得
率达到最大值，之后随着提取时间继续增加，得率反而有所降
低(图 4)。其原因可能是在一定的时间范围内，随着提取时
间的延长，木质素与纤维素分离程度逐渐提高，使得木质素得
率也随之增大;而当提取时间达到 2． 0 h后，样品中木质素基
本已经全部溶出，之后随着提取时间的继续延长，木质素得率
也趋于平稳。因此，最佳提取时间为 2． 0 h。
2． 2 正交试验结果与方差分析
影响银叶树果壳木质素得率的因素主次为:KOH浓度
(B)＞提取温度(A)＞料液比(C)＞提取时间(D)。提取木
质素的最佳工艺参数为:A2B2C3D2，即提取温度为 60 ℃、
KOH浓度为 0． 5 mol /L、料液比为 1 g ∶ 65 mL、提取时间为
2． 0 h。在此条件下对最佳提取工艺进行验证试验，验证试验
得到的木质素平均得率分别是 10． 68%、10． 79%、10． 80%、
10． 90%、10． 74%(表 2)。因此，银叶树果壳木质素得率为
10． 78%，说明该木质素提取工艺稳定可行。
表 2 正交试验结果与分析
试验号 A B C D 得率
(%)
1 1 1 1 1 7． 47
2 1 2 2 2 9． 57
3 1 3 3 3 8． 51
4 2 1 2 3 8． 64
5 2 2 3 1 10． 30
6 2 3 1 2 9． 21
7 3 1 3 2 8． 02
8 3 2 1 3 9． 61
9 3 3 2 1 8． 59
k1 8． 517 8． 043 8． 763 8． 787
k2 9． 383 9． 827 8． 933 8． 933
k3 8． 740 8． 770 8． 943 8． 920
Ｒ 0． 867 1． 783 0． 180 0． 147
2． 3 紫外吸收波谱分析
在 200 ～ 400 nm范围内扫描，测得本试验所提取的木质
素的紫外吸收光谱(图 5)。在 216 nm处产生最大吸收峰，这
些是苯环物质典型的特征吸收峰，说明所提取得到的木质素
为芳香族化合物。由紫外光谱分析表明，所提取的木质素含
有苯环结构，具有较好的化学活性。
2． 4 抗氧化性研究结果
2． 4． 1 对 DPPH自由基的清除效果 银叶树果壳木质素对
DPPH 自由基具有明显的清除作用，DPPH的清除率随着木质
素浓度的提高而升高，当银叶树果壳木质素浓度达到
—783—江苏农业科学 2016 年第 44 卷第 6 期
0． 25 mg /mL 时，对 DPPH 自由基的清除率可达到 80． 6%(图
6)，说明银叶树果壳木质素具有较强的 DPPH自由基清除能力。
2． 4． 2 对羟基自由基(·OH)的清除效果 银叶树果壳木
质素对羟基自由基(·OH)具有明显的清除作用，羟基自由
基(·OH)的清除率随着木质素浓度的提高而升高，当银叶
树果壳木质素浓度为 0． 5 mg /mL 时，对羟基自由基(·OH)
的清除率为 26． 8%，当浓度达到 2． 5 mg /mL 时，清除率可达
到 83． 7%(图 7)，说明银叶树果壳木质素具有较强的羟基自
由基(·OH)清除能力。
2． 4． 3 对超氧阴离子(O －2·)的清除效果 银叶树果壳木
质素对超氧阴离子自由基(O －2·)具有明显的清除作用，超
氧阴离子自由基(O －2·)的清除率随着木质素浓度的提高而
升高，当银叶树果壳木质素浓度为 0． 1 mg /mL 时，对超氧阴
离子自由基( O －2·)的清除率为 45． 1%，当浓度达到
0． 9 mg /mL 时，清除率可达到 89． 8%(图 8)，说明银叶树果
壳木质素具有较强的超氧阴离子自由基(O －2·)清除能力。
3 结论
(1)经正交试验分析，得到最佳提取工艺条件:提取温度
为 60 ℃、KOH浓度为 0． 5 mol /L、料液比 1 g ∶ 65 mL、提取时
间为 2 h，在此条件下木质素得率达到 10． 78%。各因素对木
质素得率的影响顺序为:KOH浓度 ＞提取温度 ＞料液比 ＞提
取时间。
(2)紫外光谱分析表明，在 216 nm 附近有较强的吸收
带，所提取的木质素含有苯环结构，具有较好的化学活性。
(3)抗氧化性研究表明，对 DPPH 自由基、羟基自由基
(·OH)、对超氧阴离子自由基(O －2·)的清除率随着银叶树
果壳木质素的浓度提高而提高，清除率最高分别为 80． 6%、
83． 7%、89． 8%。
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