全 文 ：2007年第06期
Vol.28,No.06,2007
研究与探讨
食品工业科技
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!
!
!
!
!

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!
!
!
!
!
!

余甘子多酚响应面法优化提取
及其抗氧化活性研究
赵谋明,刘晓丽,崔 春,陈浩川
(华南理工大学轻工与食品学院,广东广州510640)
摘 要:以余甘子干粉为原料提取余甘子多酚,比较了乙醇浓度、
浸提时间、温度、pH、料液比及提取次数对总多酚提取率
的影响,并以乙醇浓度、浸提时间、温度、pH为考察因素,
采用 RSA响应面分析法,确定了余甘子多酚提取的最
佳工艺参数,即乙醇浓度为 60%,浸提温度 50℃,浸提时
间 4h,pH3.50。在此优化工艺下余甘子多酚提取率为
0.218gGAE/g,还原力为1.019。同时,以茶多酚、维生素C、
维生素E及BHT为对照,测定了余甘子多酚对 DPPH、
超氧阴离子及羟基自由基的清除活性及抗脂质过氧化活
性。结果表明,余甘子多酚具有较强的抗氧化活性,是一
种极具潜力的抗氧化剂。
关键词:余甘子,多酚,响应面分析,提取率,抗氧化活性
Abstract:Emblicapolyphenolwasextractedformdriedemblica
flesh.Theefectsofalcoholconcentration,extraction
time,extractiontemperature,material-solventratio,
andtheirefectsontheyieldoftotalpolyphenols
werestudied.Basedontheresultsofsinglefactor
test,theyieldresponsewasanalyzedusingmethod
ofresponsesurfaceanalysis.Theoptimalcondition
wasasfolows:60% (volume fraction)alcohol
solution,extractiontemperature50℃,extractiontime
4handpH3.5.Underthiscondition,theyieldof
emblica polyphenol was 0.218g GAE/g. The
antioxidantactivitieswere evaluated byin vitro
experimentsusing1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl
(DPPH)radical,hydroxylradical,andsuperoxide
anion radical scavenging assays. Emblica
polyphenol exhibited antioxidant activities
comparabletothoseofcommercialcompounds,
thusmakingitpossibletoconsidersomeofthe
studiedemblicaasapotentialsourceofantioxidants
ofnaturalorigin.
Keywords:PhylanthusemblicaL.;totalpolyphenol;RSA(response
surfaceanalysis);yield;antioxidantactivity
中图分类号:TS201.1 文献标识码:A
文 章 编 号 :1002-0306(2007)06-0117-04
收稿日期:2006-11-03
作者简介:赵谋明(1964-),男,教授,博士生导师,研究方向:蛋白质
化学与工程、食品生物技术研究。
基金项目:广州市科技攻关项目资助(2004Z1-E0061)。
余 甘 子 (Phylanthusemblica) 系 大 戟 科
(Euphorbiaceae)叶下珠属(Phylanthus)热带、亚热带
落叶小乔木的果实,俗名滇橄榄、油甘子、庵摩勒、庵
婆罗果、喉甘子等。余甘子起源于印度和缅甸,主要
分布于印度、中国、缅甸、马来西亚、巴基斯坦等地,
以中国的产量最多[1],云南、广西、广东、福建、贵州、
海南等省区都有野生余甘林分布[2,3]。余甘子含有丰富
的超氧化歧化酶(SOD)、维生素C、多酚类及多糖等活
性物质[4～6],具有抗炎、抗肿瘤、抗突变、降血脂、降血
压、保肝等功效[7]。研究表明,余甘子抗氧化活性是其
生理功能的基础,而余甘子多酚是主要的抗氧化物
质[8,9]。本研究从广东野生余甘子中提取余甘子多酚,
采用响应面分析法优化提取工艺,并测定其抗氧化活
性,为余甘子的深度开发及工业化生产天然抗氧化
剂提供良好的理论和方法指导。
1材料与方法
1.1材料与设备
余甘子鲜果 购自广东省惠州市,40℃烘干,粉碎,
过60目筛;DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl)、氮
蓝四唑(NBT)、芦丁(Rutin)购于 Sigma公司;茶多
酚、BHT购于杭州富马化工有限公司;其它试剂 均
为分析纯。
UV-754分光光度计 上海精密科学仪器有限公
司;RE-52AA旋转蒸发器 上海亚荣生化仪器厂;循
环水真空泵 郑州长城科工贸有限公司;恒温水浴摇
床 北京长安科学仪器厂;101-3电热鼓风恒温干燥
箱 上海浦东兴荣科学仪器有限公司。
1.2实验方法
1.2.1余甘子多酚的提取 称取5g余甘子粉(干基),
加入一定体积的提取溶剂,在一定温度下水浴振荡
一定时间,过滤,35℃真空浓缩至干,加入体积分数为
70%的乙醇溶液定容至100mL,待测。
1.2.2多酚含量测定 多酚含量采用 Folin-Ciocalteu
法测定[10],以没食子酸为标准品绘制曲线。样品总多
酚含量以 gGAE(没食子酸当量)/g干果表示。
1.2.3建立数学模型 用单因子实验法考察乙醇浓
117
DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2007.06.028
ScienceandTechnologyofFoodIndustry
研究与探讨
2007年第06期
食品工业科技
度、浸提时间、温度、pH、料液比及提取次数对总多
酚提取率的影响,选择重要的影响因素,采用响应面
分析法设计实验方案,建立数学模型,得出最优工艺
条件。
1.2.4抗氧化活性测定 余甘子多酚提取物用 60%
乙醇配成5、10、20、40、60、100μg/mL的溶液,抗氧化
剂BHT、维生素C、维生素E及茶多酚配成同样浓度
作对照。 还原力测定:按照文献[11]进行(样品浓度
100μg/mL);DPPH自由基清除能力测定:按照文献
[12]进行;羟基自由基清除能力测定:按照文献[13]进
行;超氧阴离子自由基清除能力测定:按照文献[14]
进行(自由基清除能力以 EC50表示);抗脂质过氧化
能力测定:亚油酸体系硫氰酸铁盐法(FTC法)[12]。
2结果与讨论
2.1单因素实验分析
2.1.1乙醇浓度对总多酚提取率的影响 不同的乙醇
浓度影响到溶剂的极性大小,同时也影响到对活性
物质的溶解能力。从图1结果来看,随着乙醇浓度的
增加,总多酚提取率提高,但浓度过高又会降低提取
液提取效率。总多酚提取率在 50%浓度乙醇溶液提
取时为0.190gGAE/g,而用 100%浓度乙醇溶液提取
提取率仅为0.081gGAE/g。因此,宜选用乙醇浓度为
50%左右。
2.1.2浸提时间对总多酚提取率的影响 浸提时间影
响到溶剂与不同细胞位置活性物质的接触,并将其
溶解提取出来。浸提时间越长,溶剂能够充分渗透到
余甘子细胞组织的各个部位,与活性物质充分接触
溶解,从而提高提取率。不同的浸提时间对余甘子多
酚提取效果的影响见图2。图2显示,浸提时间在3h
内,余甘子多酚的提取率与浸提时间呈正相关。继续
延长浸提时间,提取率仍有所增加,但趋势比较平
缓,4h的提取率仅比3h增加了0.01gGAE/g。因此,
选择浸提时间为3h左右。
2.1.3浸提温度对总多酚提取率的影响 提取温度是
影响提取率的重要因素,不同的浸提温度对余甘子
多酚提取效果的影响见图3。从图3可以看出,随着
提取温度的上升,总多酚提取率呈上升趋势;当提取
温度达到 50℃时,总多酚提取率达到一个峰值,为
0.197gGAE/g,继续升高温度,总多酚提取率开始下
降,且下降趋势明显。因此,选择50℃左右的浸提温
度为宜。
2.1.4pH对总多酚提取率的影响 不同的 pH对提
取效果有显著影响(图4),在pH接近 3时余甘子多
酚有较好的提取效果,提取率达到0.196gGAE/g。这
是由于在酸性条件下多酚与酸形成佯盐,以离子形
式存在,容易析出;而且在酸性条件下多酚氧化酶的
活性被抑制,从而抑制了多酚在提取过程中的酶促
氧化,提高了总多酚的提取率。
2.1.5料液比对总多酚提取率的影响 不同的液料比
会影响到提取溶剂对活性物质的溶解情况。料液比
过低,活性物质不能充分溶解,影响到提取率;料液
比过高,虽然能充分溶解活性物质,但提取成本受到
影响。不同料液比对余甘子多酚浸提效果的影响见
图 5。由图5可知,当液料比达1∶15时,总多酚提取
率达到 0.211gGAE/g,继续增加提取溶剂用量,多酚
提取率增加平缓。考虑到浸提液的用量过多会给浓
缩、过滤、干燥等后续工作带来困难,提高提取成本,
因此,最佳料液比为1∶15左右。
2.2响应面分析以及实验条件的优化
本实验以总多酚提取率和还原力为响应值,设
计了四因素三水平共 30个实验点的响应分析实验,
零点实验重复6次,用以估计实验误差。实验因素与
118
2007年第06期
Vol.28,No.06,2007
研究与探讨
食品工业科技
水平设计见表1(实验结果表略)。
运用SAS-RSR(responsesurfaceregression)程序
对30个实验点响应值进行回归分析,以总多酚提取
率和还原力为响应值,经回归拟和后,各实验因子对
响应值的影响可通过如下的回归方程表示 (回归方
差分析表略):
总多酚提取率=-0.05875-0.01394A+0.2369B+
0.03165C-0.2834D-0.0007362AB-0.0001500AC+
0.002132AD-0.0008406BC-0.004668BD+0.001755CD+
0.0001746A2-0.01760B2-0.0002531C2+0.01444D2
通过方差分析可知,用该回归方程描述各因子
与响应值之间关系时,其应变量与全体自变量之间
的多元回归关系显著(r=0.9681),方程的F值22.40>
f0.01(14,15),该方程达到极显著水平。同时,失拟检
验结果表明该方程对实验拟合度好,可用该方程对
不同提取条件下的余甘子多酚提取率进行预测。同
时根据 F值,可以得出诸因素对多酚提取率和还原
力的影响大小顺序为:浸提时间>浸提温度>乙醇浓
度>pH。
结合回归模型的数学分析得到余甘子多酚提取
最优工艺参数为:乙醇浓度 60%,浸提温度 50℃,浸
提时间4h,pH3.50,在此最优工艺条件下余甘子多酚
提取率的理论值为 0.220gGAE/g,还原力为 1.021。
为进一步检验该实验方法的可靠性,采用上述最优
提取条件进行多酚的浸提实验,实际测得余甘子多
酚提取率为 0.218gGAE/g,还原力为 1.019,相对误
差在0.9%左右。因此,采用响应面分析法优化得到的
浸提条件参数准确可靠,具有实用价值。
2.3余甘子多酚的抗氧化活性
余甘子多酚清除自由基活性见表 2。由表 2可
见,余甘子多酚具有很强的自由基清除活性,其清除
DPPH自由基的EC50为11.1μg/mL,活性略高于茶多
酚及BHT,与维生素C相当;清除超氧阴离子自由基
的EC50为12.1μg/mL,活性显著高于茶多酚及维生素
C,但低于BHT;清除羟基自由基的EC50为84.2μg/
mL,活性优于BHT及维生素C,但低于茶多酚。多酚
类物质能够提供活泼的氢质子,有效地清除氧自由
基;可以与过氧化自由基结合成稳定的化合物,阻止
了氧化过程中的连锁反应的传播;还可以通过对金
属离子络合作用清除自由基[10]。多酚类物质因其酚类
物质组成、分子结构、聚合度、是否有特定的基团如
HHDP(六羟基连苯二酰基)的不同而表现出不同的
清除自由基和抗氧化活性[15],其抗氧化作用同自由基
反应后形成的半醌自由基的稳定性有关[16]。所以,余
甘子多酚对不同的自由基的清除能力不同:对DPPH
自由基和超氧阴离子自由基的清除力较强,而对羟
基自由基的清除活性相对较弱。羟基自由基是存在
于体外亲水性环境中的主要的自由基,而超氧阴离
子自由基在疏水性条件下有较高的活性[17],因此实验
结果也表明余甘子多酚在疏水性环境中的抗氧化能
力优于茶多酚。
不同抗氧化剂的亚油酸体系脂质过氧化抑制能
力见表3。从表3可以看出,余甘子多酚抗脂质过氧
化能力优于维生素E和茶多酚,比 BHT稍差。在浓
度为 100μg/mL时,脂质过氧化的抑制率达到
92.2%。脂质过氧化是多种自由基刺激引发的现象[13],
多酚的羟基结构具有较强的还原能力,有效还原脂
质过氧化物;而且在分子内和分子间能形成缔合氢
键,成为一个大的供氢体,阻断脂类自由基的稍链式
反应,防止过氧化物的积累所造成的亚油酸氧化[12]。
余甘子多酚能够有效抑制自由基,尤其是在疏水性
环境中比较活泼的超氧阴离子自由基,因此余甘子
因素 -1 0 +1
A溶剂浓度(%) 50 55 60
B浸提时间(h) 3 3.5 4
C浸提温度(℃) 50 55 60
DpH 2.5 3 3.5
表1因素水平表
样品
EC50(μg/mL)a
DPPH自由基 超氧阴离子自由基 羟基自由基
余甘子多酚 11.1 12.1 24.2
维生素C 11.2 88.2 120.3
茶多酚 11.8 92.1 13.3
BHT 13.3 2.8 66.5
表2余甘子多酚清除自由基活性
注:aEC50:DPPH、超氧阴离子、羟基自由基清除率达到50%
时的样品浓度。
样品 浓度(μg/mL) 抑制率(%)
余甘子多酚
10 53.5
100 92.2
维生素E
10 48.2
100 81.6
茶多酚
10 38.7
100 64.5
BHT
10 66.3
100 93.5
表3余甘子多酚对亚油酸体系的脂质过氧化抑制活性
119
ScienceandTechnologyofFoodIndustry
研究与探讨
2007年第06期
食品工业科技
多酚可以显著地抑制脂质过氧化。
3结论
浸提时间、浸提温度、乙醇浓度和 pH对余甘子
多酚的提取率有显著影响;诸因素对多酚提取率的
影响大小顺序为:浸提时间>浸提温度>乙醇浓度>
pH;最佳工艺参数为:乙醇浓度为60%,浸提温度
50℃,浸提时间 4h,pH3.50,在此优化工艺条件下余
甘子多酚提取率为 0.218gGAE/g,还原力为 1.019;
余甘子多酚具有较强的抗氧化活性,其 DPPH自由
基清除活性略高于茶多酚及BHT,与维生素C相当;
超氧阴离子自由基清除活性显著高于茶多酚及维生
素C;羟基自由基清除活性优于BHT及维生素C;余
甘子多酚抗脂质过氧化能力优于维生素 E和茶多
酚,比BHT稍差。
参考文献:
[1]JamesBPerianayagam,etal.Evaluationofanti-pyreticand
analgesic activity ofEmblica oficinalis [J].Journalof
Ethnopharmacology,2004,95:83～85.
[2]王开良,姚小华,熊仪俊,等.余甘子培育与利用现状分析
及发展前景[J].江西农业大学学报,2003,25(3):397～401.
[3]代正福.余甘子在金沙江干热河谷生态系统中的效益和综
合利用的研究[J].热带作物研究,1990(5):28～31,38.
[4] JeenaKJ,Kutan R.AntioxidantactivityofEmblica
oficinalis[J].JournalofClinicalBiochemistryandNutrition,
1995,19:63～70.
[5]BarthakurNN.Chemicalanalysisoftheemblica(Phylanthus
emblica)anditsPotentialasasource[J].ScientiaHoticultural,
1991,47(1～2):99～105.
[6]SinghHK,MishraN,SrivastavaAK,etal.Polinationand
fruitsetbehaviorofanonla(Emblicaoficinalis)[J].IndianJournal
ofAgriculturalSciences,2001,71(1):65～66.
[7]NadkarniKM.IndianMateriaMedica[M].Bombay:Popular
BookDeport,1994.94,481
[8]JeenaKJose,GirijaKutan,RamadasanKutan.Antitumour
activityofEmblicaoficinalisJournalofEthnopharmacology,
2001,75:65～69.
[9]JeenaKJose,RamadasanKutan.Hepatoprotectiveactivity
ofEmblica oficinalisand Chyavanaprash [J].Journalof
Ethnopharmacology,2000,72:135～140.
[10]SingletonVL,RossiJA.Colorimetryoftotalphenolics
withphosphomolybdic-phosphotungsticacidreagents[J].American
JournalofEnologyandViticulture,1965,16:144～158.
[11] OyaizuM.Studiesonproductsofbrowningreaction:
antioxidativeactivitiesofproductsofbrowningreactionprepared
fromglucosamine[J].JapaneseJournalofNutrition,1986,44:
307～315.
[12] Shimada K,Fujikawa K,Yahara K,Nakamura T.
Antioxidativepropertiesofxanthan on theautoxidation of
soybeanoilincyclodextrinemulsion[J].JournalofAgriculture
andFoodChemistry,1992,40:945～948.
[13] Haliwel B, Guteridge J M C. Formation of
thiobarbituricacid-reactivesubstancesfromdeoxyriboseinthe
presenceofironsalts:theroleofsuperoxideandhydroxyl
radicals[J].FEBSLeters,1981,128:347～352.
[14] Beauchamp C, Fridovich I.Superoxide dismutase:
improvedassaysandanassayapplicabletoacrylamidegels[J].
AnalyticalBiochemistry,1971,44:276～277.
[15]石碧,狄莹.植物多酚[M].北京:科学出版社,2000.124.
[16] Noriko Noguchi,Etsuo Niki.Phenolic antioxidants:
arationalefordesignandevaluationofnovelantioxidantdrugfor
therosclerosis[J].FreeRadicalBiologyandMedicine,2000,28
(10):538～546.
[17] StephaneCailet,HanlingYu,StephanLessard,etal.
Fentonreactionappliedforscreeningnaturalantioxidants[J].
FoodChemistry,2007,100(2):542～552.
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
因此,从实验结果及上述分析可知,增稠剂的适
量使用可以提高面条的综合品质,但是不同的增稠
剂的改良效果是不同的。在实验的5种增稠剂中,黄
原胶与魔芋粉对面条的改良效果相比海藻酸钠等三
种要好很多,可以在面条生产中进行应用。
参考文献:
[1]王仁兴.中国饮食谈古[M].山西轻工业出版社,1983,3.21.
[2]林作楫.食品加工与小麦品质改良[M].中国农业出版社,
1994.311～353.
[3]王璋,许时婴,汤坚.食品化学[M].北京:中国轻工业出版
社,2005,1.77～82.
[4]中华人民共和国商业行业标准 [S].面条评分 SB/T10137-
93.
[5]杨秀改.面筋蛋白与面条品质关系的研究[D].河南工业大
学硕士生论文,2005:16～17.
[6]刘国琴,等.魔芋粉和脱脂大豆粉复合对面条品质的影响
[J].食品科技,2005(5):67～70.
[7]刘国琴,陆启玉,李琳,等.添加魔芋粉对面包品质的影响
及其减肥功效研究[J].食品与机械,2005(7):27～29.
[8]刘钟栋主编.食品添加剂在粮油食品中的应用 [M].北京:
中国轻工业出版社,2001,8.133～136.
(上接第186页)
120