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欧李种壳中单宁的提取及其抗氧化研究



全 文 :收稿日期:2012 - 10 - 21
基金项目:成都大学校基金资助项目(编号:2011 XJZ 18)。
作者简介:邬晓勇(1975 -) ,男,山西河曲人;副教授,主要从事植物天
然产物及分子生物学研究;E-mail:cduwxysyx@ 126. com。
欧李种壳中单宁的提取及其抗氧化研究
邬晓勇, 孙雁霞, 何 钢, 苟小军
(成都大学药食同源植物资源开发重点实验室, 四川 成都 6 0106)
摘要:为了筛选欧李种壳中单宁提取的最佳工艺条件,以欧李种壳为试验材料,乙醇、丙酮为提取剂,采用 L9 ( 3
4 ) 正交试
验设计,对固液比、溶剂浓度、浸提时间、浸提温度等提取条件进行研究。在此基础上,采用随机试验设计,对不同提取剂
的较好提取条件进行比较分析,同时用二苯基苦基肼自由基( DPPH) 法研究了欧李种壳单宁的自由基清除能力。结果
表明:从欧李种壳中提取单宁的最佳工艺条件为 70%丙酮,浸提时间 5 h,浸提温度 60 ℃,固液比 1 ∶ 12。按此提取工艺,
单宁的提取量为 0. 180% ;当单宁酸的浓度达到 0. 1 mg /mL时,它的自由基清除能力达到 85%,半数清除率时,单宁浓度
为 0. 023 mg /mL,欧李种壳单宁具有较高抗氧化活性。
关键词: 欧李;种壳;单宁;抗氧化活性
中图分类号: S 662. 3 文献标志码: A 文章编号: 1001 - 4705(2013)01-0035-04
Study on the Extraction and Anti-oxidation Activity of Tannic Acid
from Nuclear Shell of Cerasus humilis
WU Xiao-yong,SUN Yan-xia,HE Gang,GOU Xiao-jun
(The Key Laboratory of Medical and Edible Plants Resources Exploitation,
Chengdu University,Chengdu Sichuan 610106,China)
Abstract:In order to select the best technology parameter for extracting tannic acid,the nuclear shell of
Cerasus humilis was treated as the experimental material. L9(3
4)orthogonal experimental was designed to
study the effects of liquid-solid ratio,solvent concentration,extracting time and the extracting temperature on
the extraction of the tannic acid from the nuclear shell of Cerasus humilis with alcohol and acetone,respective-
ly. The better extracting conditions of different extracting agents were compared by random experiment;the
DPPH was used to study its scavenging effects on hydroxyl radical. The results showed that the best treatment
combinations in extracting tannic acid from the nuclear shell of Cerasus humilis was 70% acetone,the extrac-
ting time was 5 hours,the extracting temperature was 60 ℃ and the liquid-solid ratio was 1 ∶ 12. The extraction
yield was 0. 180% . The scavenging activity on hydroxyl radical of tannic acid was 85% with the concentration
of 0. 1 mg /mL and the IC 50 was 0. 023 mg /mL. Tannic acid from the nuclear shell of Cerasus humilis has high
anti-oxidative activity.
Key words: Cerasus humilis;nuclear shell;tannic acid;anti-oxidative activity
单宁,也称单宁酸、鞣酸,是多元酚类的衍生物,广
泛存在于植物的叶、壳、果肉以及树皮中。其多酚羟基
的结构赋予了它一系列独特的化学和生理活性,从而
起到对生物组织的保护作用[1]。
随着植物单宁研究的深入,单宁在医药、食品、制
革工业、日用化工、矿石浮选等方面表现出越来越重要
的作用[2]。在食品方面,单宁酸由于含有酚羟基而具
有良好的捕集自由基功能,可用作食品抗氧化剂[3];
食用单宁酸可以选择性抑制肠内不利于人体健康的细
菌的繁殖,起到有效调节肠内细菌分布的作用[3];在
药物方面,单宁酸所具有的抗诱变、抗肿瘤和抗癌的性
质,引起了药学家浓厚的兴趣。研究表明,单宁酸和茶
单宁对于化学诱变的皮肤、肺、前胃肿瘤有很好的抑制
作用,由于单宁与合成的抗艾滋病毒(AIDS)药物相
比活性较高而毒性较低,关于单宁的抗 AIDS 的研究
引人关注[4]。
欧李是蔷薇科樱桃属多年生落叶小灌木,是我国
特有的古老野生树种[5]。欧李集果用、牧用、花用、药
用于一体,综合开发价值较高[4]。欧李果实中单宁含
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研究报告 邬晓勇 等:欧李种壳中单宁的提取及其抗氧化研究
量高,而从欧李果实中提取单宁的研究较少,从欧李种
壳中提取单宁的研究更是少见[6 ~ 8]。目前国内外主要
从含有单宁的天然植物如葡萄籽、元宝枫种壳、香蕉
皮、高粱和菜籽壳等中采用水或其它溶剂提取。本试
验以欧李种壳为试验材料,利用 L9(3
4)正交试验法对
不同有机溶剂提取单宁进行研究[7 ~ 9],以期找到从欧
李种壳中提取单宁的最佳工艺条件。同时运用二苯基
苦基肼自由基(DPPH)法研究欧李种壳单宁的自由基
清除能力,为欧李在食品和药物方面的开发与利用提
供理论依据。
1 材料与方法
1. 1 实验材料
于 2011 年 11 月从成熟的欧李果实取种壳干燥后
粉碎过 40 目筛待用。
1. 2 仪器与试剂
UV-1800 紫外分光光度计、UNICO 紫外可见扫
描仪。
乙醇、丙酮、无水碳酸钠、钨酸钠、磷钼酸、磷酸、单
宁酸、DPPH均为国产分析纯。
1. 3 方 法
1. 3. 1 F-D试剂配制
钨酸钠 50 g,磷钼酸 10 g溶于含 375 mL蒸馏水的
烧瓶中,再加入 25 mL 85%磷酸,水浴回流 2 h,冷却后
定容于 500 mL棕色试剂瓶中保存。
1. 3. 2 单宁酸标准溶液配制
准确称取单宁酸 50 mg 置于 50 mL 容量瓶中,加
蒸馏水并定容至刻度,混匀,再用蒸馏水稀释 10 倍即
为 0. 1 mg /mL标准溶液。
1. 3. 3 单宁最大吸收波长选择
在紫外可见分光光度计以试剂为空白扫描基线,
对不同浓度标准溶液从 460 ~ 800 nm 扫描吸收光谱,
检出吸收峰,选定该波长为测量波长。
1. 3. 4 单宁酸标准曲线绘制
分别吸取单宁酸标准溶液 0. 0、0. 5、0. 8、1. 1、
1. 4、1. 7、2. 0 mL注入装有 30 mL蒸馏水的 50 mL容量
瓶中,各加入 2 mL F-D 试剂和 10 mL 饱和 Na2CO3 溶
液,摇匀定容,放置 30 min 后比色。以单宁酸标样浓
度为横坐标,吸光度为纵坐标做标准曲线,并建立标准
曲线方程。
1. 3. 5 正交试验设计
每次试验干样 1. 00 g,分别以乙醇、丙酮作为溶
剂,选定浸提时间(A)、溶剂浓度(B)、料液比(C)、浸
提温度(D)作为考察的 4 个因素,各设 3 个水平
(表 1) ,以测定样品中单宁提取量为考察指标,选用
L9(3
4)正交表进行试验,DPS分析软件进行数据分析。
表 1 乙醇、丙酮提取欧李种壳中单宁的因素水平
水平
A
浸提时间
(h)
B
溶剂浓度
(%)
C固液比(g /mL)
乙醇 丙酮
D
浸提温度
(℃)
1 4 50 1 ∶ 12 1 ∶ 12 50
2 5 60 1 ∶ 14 1 ∶ 14 60
3 6 70 1 ∶ 16 1 ∶ 16 70
1. 3. 6 单宁含量的测定
准确称取干样 1. 00 g,加提取溶剂浸提,过滤后定
容至 50 mL,取滤液 0. 5 mL置于盛有 25 mL水的50 mL
容量瓶中,加 2 mL Folin-Denis试剂和 10 mL的1 mol /L
Na2CO3,摇匀定容,静置 30 min 后 650 nm 处比色,计
算单宁含量[8]。
1. 3. 7 抗氧化活性研究
0. 6 mmol /L DPPH 配制方法:精确称取 0. 039 g
DPPH,用 95%乙醇定容至 50 mL,即 6 mmol /L DPPH,
稀释 10 倍后得到 0. 6 mmol /L DPPH备用。
反应体系:1 mL 浓度不同的稀释溶液,2 mL 0. 6
mmol /L DPPH,2 mL 95%乙醇;1 mL蒸馏水,2 mL 0. 6
mmol /L DPPH 以及 2 mL 95% 乙醇作对照液;5 mL
95%乙醇作参比;混匀后暗处反应 30 min,517 nm处测
定吸光度。计算欧李种壳单宁的自由基清除,清除
率 = 1 - A样品 /A空白。
2 结果与分析
2. 1 单宁最大吸收波长的确定
在紫外可见分光光度计以 F-D 试剂为空白扫描
基线,对不同浓度标准溶液从 460 ~ 800 nm 扫描吸收
光谱,检出吸收峰在 650 nm 处,固选定该波长为测量
波长结果见图 1。
图 1 单宁酸的最大吸收波长
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第 32 卷 第 11 期 2013 年 1 月 种 子 (Seed) Vol. 32 No. 1 Jan. 2013
表 3 正交试验结果
因素
浸提时间
(h)
溶剂浓度
(%) 固液比
浸提温度
(℃)
实验结果
(%)
乙醇 丙酮 乙醇 丙酮 乙醇 丙酮 乙醇 丙酮 乙醇 丙酮
1 4 50 1∶ 12 50 0. 099 0. 112
2 4 60 1∶ 14 60 0. 145 0. 157
3 4 70 1∶ 16 70 0. 151 0. 167
4 5 50 1∶ 14 70 0. 164 0. 166
5 5 60 1∶ 16 50 0. 122 0. 139
6 5 70 1∶ 12 60 0. 137 0. 180
7 6 50 1∶ 16 60 0. 127 0. 154
8 6 60 1∶ 12 70 0. 170 0. 173
9 6 70 1∶ 14 50 0. 126 0. 139
K1 0. 396 0. 435 0. 390 0. 432 0. 402 0. 465 0. 348 0. 390
K2 0. 423 0. 486 0. 435 0. 468 0. 435 0. 462 0. 411 0. 492
K3 0. 423 0. 465 0. 414 0. 486 0. 402 0. 459 0. 486 0. 507
T 0. 027 0. 051 0. 048 0. 054 0. 036 0. 006 0. 138 0. 114
2. 2 单宁酸标准曲线
由 1. 3. 4 实验方法,得实验数据(表 2) ,以吸光度
和单宁酸浓度建立标准曲线,并建立标准曲线方程:
y = 60. 667 x - 0. 042 5;式中 y为吸光度;x为单宁酸浓
度(mg /mL) ,线性相关系数 R2 = 0. 997 6,可见,单宁
浓度在 0. 001 ~ 0. 004 mg /mL范围内于 650 nm处吸光
度关系良好(见图 2)。
图 2 单宁酸的标准曲线
表 2 单宁酸标准曲线实验数据
单宁酸浓度(mg /mL) 650 nm处吸光度
0. 001 0. 017
0. 001 6 0. 057
0. 002 2 0. 088
0. 002 8 0. 131
0. 003 4 0. 162
2. 3 正交试验结果分析
选定浸提时间(A)、溶剂浓度(B)、料液比(C)、浸
提温度(D)作为考察的 4 个因素,各设 3 个水平,以测
定样品中单宁提取量为考察指标,选用 L9(3
4)正交表
进行试验,实验结果见表 3,由
实验结果可以看出在该试验条
件下,各因素对乙醇提取欧李
种壳中单宁效果的影响程度按
大小排序为:浸提温度(℃)>
溶剂浓度(%)> 固液比 > 浸
提时间(h) ,各因素对丙酮提
取欧李种壳中单宁效果的影响
程度按大小排序为:浸提温度
(℃)>溶剂浓度(%)> 浸提
时间(h)> 固液比。同时,从
表 3 可以看出,以丙酮为溶剂
的组合中单宁的提取率均高于
以乙醇为溶剂的组合,所以丙
酮为欧李种壳中单宁提取的最
佳溶剂,最优组合为 70% 丙
酮,浸提时间 5 h,浸提温度 60 ℃,固液比 1 ∶ 12。
2. 4 DPPH法抗氧化结果
单宁酸的邻苯三酚结构中的邻位酚羟基很容易被
氧化成醌类结构,在有酶、充足的水分以及较高 pH 值
(如 pH >3. 5)时,氧化反应进行得更快,从而消耗环
境中的氧。运用二苯基苦基肼自由基(DPPH)法研究
欧李种壳单宁的自由基清除能力,实验结果表明:随着
单宁酸浓度的增大,自由基清除能力整体呈上升趋势,
当单宁酸浓度在 0. 1 mg /mL 时,自由基清除能力能够
达到 85% 以上;半数清除率时,单宁浓度为 0. 023
mg /mL(见图 3)。由此可知,欧李种壳单宁对自由基
有很强的清除能力,具有很高的抗氧化活性。
图 3 欧李种壳单宁的抗氧化活性
3 结论与讨论
单宁溶于水、乙醇和丙酮等,所以这些溶剂均可作
为单宁的提取剂,而丙酮水溶液对单宁的溶解能力最
强,所以是单宁的首选提取剂。本试验结果表明,从欧
李种壳中提取单宁的最佳工艺条件为:70%丙酮溶液,
浸提时间 5 h,浸提温度 60 ℃,固液比 1 ∶ 12(g /mL)。
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研究报告 邬晓勇 等:欧李种壳中单宁的提取及其抗氧化研究
该试验结果与李学强等[7]以欧李种壳为材料提取单
宁类化合物的最佳提取剂为丙酮一致,溶剂浓度、提取
时间和浸提温度都是一样的,但是固液比不一样。单
宁酸最大检出吸收峰在 650 nm 处,与李娜等[9]的 660
nm不同,但是相差不大,提取条件以及最大检出峰上
的差异可能是由于试验材料不同等原因造成的。
单宁是一种存在于植物中的水溶性多酚类物质,
为多酚羟基结构,具有较强的生理活性。本实验运用
二苯基苦基肼自由基(DPPH)法研究了欧李种壳单宁
的自由基清除能力,DPPH自由基有机溶液呈紫色,在
波长为 517 nm 处具有最大光吸收。DPPH-比色法主
要利用自由基清除剂提供一个电子与 DPPH自由基的
孤对电子配对,使自身紫色变为黄色,在 517 nm 波长
处的吸光度变小,其变化程度与自由基清除程度呈线
性关系,即自由基清除剂的清除能力越强,吸光度越
小。实验结果表明:当单宁浓度达到 0. 1 mg /mL 时,
自由基清除率达到 85%,欧李种壳单宁具有很强的抗
氧化活性。
综上所述,从欧李种壳中提取单宁的最佳工艺条
件为:70%丙酮溶液,浸提时间 5 h,浸提温度 60 ℃,固
液比 1 ∶ 12(g /mL)。当单宁浓度达到 0. 1 mg /mL 时,
自由基清除率达到 85%;半数清除率时,单宁浓度为
0. 023 mg /mL。欧李种壳单宁具有很强的抗氧化活
性,可为后续的开发利用提供理论依据。
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