全 文 :西北林学院学报 2015,30(2):201~205
Journal of Northwest Forestry University
doi:10.3969/j.issn.1001-7461.2015.02.35
七叶鬼灯檠根中总多酚的提取及抗氧化活性的研究
收稿日期:2014-05-08 修回日期:2014-07-19
基金项目:西北农林科技大学国家级大学生创新创业训练资助项目(1210712056)。
作者简介:尚小娇,女,硕士研究生,研究方向:森林培育。E-mail:1256740057@qq.com
*通信作者:马惠玲,女,教授,博士,研究方向:植物资源综合利用。E-mail:ma_huiling65@hotmail.com
尚小娇1,马惠玲2*,叶占洋3,李维妮4
(1.西北农林科技大学 林学院,陕西 杨陵712100;2.西北农林科技大学 生命科学学院,陕西 杨陵712100;
3.中国林业科学研究院 林业研究所,北京100091;4.西北农林科技大学 食品与工程学院,陕西 杨陵712100)
摘 要:以七叶鬼灯檠干燥根为原料,比较不同提取方法、不同溶剂对总多酚提取量的影响。并采
用L9(34)正交试验对七叶鬼灯檠根中总多酚的提取工艺参数进行优化,得出回流提取法,以乙醇
为提取取溶剂下提取量较高。在单因素试验结果上考察不同因素对七叶鬼灯檠根中总多酚提取量
影响大小须序为提取时间>提取温度>乙醇浓度>液料比;最佳提取工艺条件为提取时间90
min、提取温度90℃、乙醇60%、液料比50∶1,提取4次,总多酚的提取量为123.599mg/g。用
FRAP法对多酚粗提取物的抗氧化活性进行测定,总多酚提取物以总多酚计的抗氧化活性为
14.076mmol FeSO4/g总多酚,相当于1.079g Vc的抗氧化活性。
关键词:七叶鬼灯檠;干燥根;总多酚;提取工艺;抗氧化
中图分类号:S713 文献标志码:A 文章编号:1001-7461(2015)02-0201-05
Extraction and Antioxidant Activity of Total Polyphenols from the Roots of
Rodgersia aesculifolia
SHANG Xiao-jiao1,MA Hui-ling2*,YE Zhan-yang3,LI Wei-ni 4
(1.College of Forestry,Northwest A&F University,Yangling,Shaanxi 712100,China;2.College of Life Sciences,Northwest
A&F University,Yangling,Shaanxi 712100,China;3.Research Institute of Forestry,Chinese Academy of Forestry,
Beijing100091,China;4.College of Food Science and Engineering,Northwest A&F University,Yangling,Shaanxi 712100,China)
Abstract:Technological process of extracting polyphenols from the roots of Rodgersia aesculifolia was ex-
amined by single factor experiment and L9(34)orthogonal design.It was found that high yields of polyphe-
nols would be achieved by using ethanol as solvent and refluxing.The influences of the relative factors
were in the order of time>temperature>ethanol concentration> material to solvent ratio.The opti-
mum extraction conditions were determined as time 90min,90℃,60%ethanol,the ratio of material to
solvent 1∶50,4times.Under these conditions,the total polyphenols extraction the quantity was the
123.599mg/g(dry roots).The antioxidant activity of crude extracts was measured with FRAP method
and the result showed that the polyphenol antioxidant activity is 14.076mmol FeSO4/g polyphenols ac-
counted by total polyphenols and was equivalent to the antioxidant activity of 1.079g Vc.
Key words:Rodgersia aesculifolia;dry root;total polyphenol;extraction technology;antioxidant activity
七叶鬼灯檠(Rodgersia aesculifolia)为虎耳草
科鬼灯檠属多年生草本植物[1],以根状茎入药,具有
清热解毒、止泻、止血、生肌、抑菌等功效,常用于治
疗湿热下痢、吐血、便血、白浊带下、咽喉肿痛、子宫
脱垂、疮毒、金疮、脱肛等症[2-3],本品多为民间使用,
其主要有效成分为岩白菜素(Bergenin)。我国鬼灯
檠属植物分布广泛,资源丰富[4],具有很好的综合利
用价值,尤其是其体内含有岩白菜素、熊果苷、没食
子酸、儿茶素等近10种小分子酚或酚酸类化合
物[5-7],多酚是植物体内广泛存在的一类次生代谢
物,具有清除机体内自由基、抗脂质氧化、延缓衰老、
预防心血管疾病、防癌、抗辐射等生物活性[8-10],因
此,开发和利用七叶鬼灯檠植物多酚具有重要意义。
2007年陕西师范大学药用植物资源与天然药物化
学教育部重点实验室张志琪研究小组选用60%甲
醇连续回流提取七叶鬼灯檠中总多酚,由于甲醇的
毒性限制了其在七叶鬼灯檠多酚提取中的应用价
值[11]。七叶鬼灯檠中酚类化合物提取工艺及总多
酚含量水平亟待深入研究。以七叶鬼灯檠干燥根为
原料,提取多酚物质,采用FRAP方法检测七叶鬼
灯檠多酚的抗氧化能力[12],以期开发一种具有良好
生理活性的新的植物多酚材料[13-14],同时为拓展七
叶鬼灯檠深加工产品领域、综合利用鬼灯檠属植物
资源提供一条有效途径。
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.1.1 试验材料 七叶鬼灯檠于2013年7月15
日采于陕西省周至县板房子乡,在40℃条件下烘
干,,然后用万能粉碎机粉碎,过40目筛,用塑料袋
封口,于-20℃冷柜保存备用。
1.1.2 试剂 没食子酸(市售,分析纯)、Folin-cio-
calteu试剂(市售)、乙醇、甲醇、乙酸乙酯、丙酮、
Na2CO3 均为分析纯试剂。
1.1.3 仪器 电热恒温水浴锅(上海博讯实业有限
公司医药设备厂)、UV-3100紫外可见光 分光光度
计(上海美谱达仪器有限公司)、旋转蒸发器(上海亚
荣生化仪器厂)、FA1004型电子天平(上海舜宇恒
平科学仪器有限公司)、DHG型电热恒温鼓风干燥
箱(上海精宏实验设备有限公司)、高速万能粉碎机
(北京恒瑞天创机电设备有限公司 )、超声波清洗仪
(上海易净超声波仪器有限公司)、真空抽滤机(北京
京仪科技有限公司)。
1.2 试验方法
1.2.1 标准溶液的配制和标准曲线制作[15] 多酚
含量的测定采用Folin-ciocalteu法[16-17],以没食子
酸为标准品。准确称取没食子酸标准样品0.15g,
先用少量的乙醇溶解,转移至100mL容量瓶并用
蒸馏水定容至刻度,精确量取10mL用蒸馏水稀释
至100mL,得浓度为0.15mg/mL没食子酸标准
液。取没食子酸标准品溶液0、0.1、0.2、0.3、0.4、
0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1mL和1.2mL于
25mL容量瓶中,用蒸馏水稀释到10mL,各加入1
mL Folin-ciocalteu试剂,摇匀后再各加入2mL
20%的Na2CO3 溶液,室温放置5min后沸水浴1
min,冷却并定容到25mL,室温条件下放置30min
后以不加对照品的为空白,测定波长为750nm条
件下测定吸光度,根据测得的吸光度制作没食子酸
浓度与吸光度之间的标准曲线,得到没食子酸含量
Y(mg)与吸光度(A)间的回归方程为:y=3.289 4x
+0.030 3,R2=0.999 2。
1.2.2 七叶鬼灯檠总多酚的提取与含量的测定
称取1g左右七叶鬼灯檠干燥根粉末,按照试验要
求加入一定量的提取溶剂,并按照一定方法在一定
温度下提取一定时间,真空抽滤浓缩,然后将滤液转
移至100mL容量瓶定容至刻度作为待测液。取适
量待测液置25mL容量瓶中,并按标准曲线制作中
的方法测定样品溶液的吸光度,利用回归方程计算
提取液中总多酚的浓度C(mg/mL),按下式计算七
叶鬼灯檠总多酚含量:
样品总多酚含量(mg/g)=C×100/样品重量
(m)
1.2.3 七叶鬼灯檠多酚提取液抗氧化性测定 样
品液总抗氧化能力测定采用FRAP方法,TPTZ中
的Fe3+可被样品中的还原物质还原为Fe2+,呈现出
明显的蓝色,并于593nm处有最大吸收峰,由吸光
度大小可计算样品液的抗氧化活性。以FeSO4 浓
度为横坐标(x,mmol/L),吸光度为纵坐标(y,
A593nm),回归方程为:y=4.692 9x+0.015,R2=
0.996 3。参照Zou[12]等的方法,取1.0mL样品液
加入到3.0mL工作液中(10mmol/L TPTZ、20
mmol/L FeCl3、0.3mol/L醋酸缓冲液以1∶1∶10
比例混合,预热至37℃备用),摇匀后于37℃水浴中
静置10min,593nm波长处测定其吸光值,样品液
的抗氧化活性以达到同样吸光度值所需的FeSO4
毫摩尔数表示。
2 结果与分析
2.1 七叶鬼灯檠多酚提取方法的选择
用50%的乙醇加入到原料中,液料比40∶1,分
别在70℃的水浴中回流、超声以及静置提30min
后测定提取液总多酚量,重复3次。结果(图1)表
明,3种提取方法中,总多酚提取量由高到低次序为
回流>超声>静置。因此,试验一律采用回流提取
法。
2.2 七叶鬼灯檠多酚提取溶剂的选择
分别用水、50%乙醇、50%的甲醇、50%丙酮、
50%乙酸乙酯加入到原料中,液料比40∶1,在70℃
202 西北林学院学报 30卷
的水浴中回流提30min后测定提取液总多酚含量,
重复3次。结果(图2)表明,使用5种溶剂提取,总
多酚提取量由高到低次序为丙酮>乙醇>乙酸乙酯
>甲醇>水,综合考虑成本、产量、安全性、提取液稳
定性等因素,选择乙醇为提取溶剂。
图1 不同提取方法对总多酚提取量的影响
Fig.1 Yield of total polyphenols under different extraction methods
图2 不同提取溶剂对总多酚提取量的影响
Fig.2 Yield of total polyphenols with different extraction solvents
2.3 乙醇浓度对七叶鬼灯檠多酚提取量的影响
分别用不同浓度的乙醇(30%、40%、50%、
60%、70%、80%)加入到原料中,液料比40∶1,在
70℃的水浴中回流提30min后测定提取液总多酚
量,重复3次。结果(图3)表明,随着乙醇浓度的增
大,总多酚提取量也逐渐增大。在乙醇浓度为60%
时,多酚提取量达到最大,而随着乙醇浓度进一步增
大,多酚提取量开始下降,下降到一定值后,趋于平
缓,提取量变化减小。故选择乙醇浓度为60%作为
进一步试验的总多酚提取剂。
2.4 提取温度对七叶鬼灯檠多酚提取量的影响
分别用不同的提取温度(50℃、60℃、70℃、
80℃、90℃),以60%乙醇作为提取剂,液料比40∶
1,回流提取30min后测定提取液总多酚量,重复3
次。结果(图4)表明,在试验温度范围内七叶鬼灯
檠总多酚的提取量随着提取温度的升高而逐渐增
大,因此,选择90℃作为进一步试验的总多酚提取
温度。
图3 乙醇浓度对七叶鬼灯檠总多酚提取量的影响
Fig.3 Yield of total polyphenols under different
percent of ethanol volume
图4 提取温度对七叶鬼灯总檠总多酚提取量的影响
Fig.4 Yield of total polyphenols under different
extraction temperature
2.5 液料比对七叶鬼灯檠多酚提取量的影响
分别用不同的液料比(20∶1、30∶1、40∶1、50
∶1、60∶1),以60%乙醇作为提取剂,在90℃水浴
中回流提取30min后测定提取液总多酚量,重复3
次。结果(图5)表明,随着液料比的增大,多酚提取
量逐渐增大。当液料比为40∶1时,多酚提取量达
到最大,而随着液料比的进一步增大,多酚提取量开
始降低。故选择液料比为40∶1作为进一步试验的
总多酚提取液料比。
图5 液料比对七叶鬼灯檠总多酚提取量的影响
Fig.5 Yield of total polyphenols under different solid-liquid ratio
302第2期 尚小娇 等:七叶鬼灯檠根中总多酚的提取及抗氧化活性的研究
2.6 提取时间对七叶鬼灯檠多酚提取量的影响
分别用不同的提取时间 (15、30、45、60、75、90、
105、120min和135min),以60%乙醇作为提取溶
剂,在90℃水浴中回流提取一定时间后测定提取液
总多酚量,重复3次。结果(图6)表明,随着提取时
间的延长,多酚提取量逐渐增大,在90min时可以
达到较好的效果,故选择90min作为进一步试验的
总多酚提取时间。
图6 提取时间对七叶鬼灯檠总多酚提取量的影响
Fig.6 Yield of total polyphenols under different extraction time
2.7 正交试验对七叶鬼灯檠多酚提取工艺参数的
变化
为了全面考查各因素对七叶鬼灯檠总多酚提取
量的影响,在单因素试验的基础上设计了4因素3
水平的正交试验。试验因素水平见表1,正交试验
结果见表2。
表1 正交试验因素水平表
Table 1 The level and factors of orthogonal test
水平
因素
A乙醇
浓度/%
B提取
温度/℃
C液料比
/(mL·g-1)
D提取
时间/min
1 50 70 30 75
2 60 80 40 90
3 70 90 50 105
由表2可以看出:各试验因素的极差(R)表现
出D>B>A>C的变化趋势,这表明各试验因素对
七叶鬼灯檠总多酚提取量的影响大小顺序依次为提
取时间>提取温度>乙醇浓度>液料比 ,其中提取
时间和提取温度对七叶鬼灯檠总多酚提取量的影响
最大。根据正交试验结果,提取七叶鬼灯檠总多酚
的最佳工艺条件为A2B3C3D2,即提取时间90min、
提取温度为90℃ 、乙醇浓度为60%、液料比为50
∶1。
2.8 优化参数下对七叶鬼灯檠多酚提取量的验证
由于结果分析得出的优化工艺组合在正交试验
中没有出现,故采取这一组合进行参数优化性的验
证。称取一定量的原料,每次加入60% 的乙醇一定
体积,使其液料比为50∶1,在90℃的水浴中回流提
取,提取时间为90min,多次提取,测定每次提取液
总多酚量,重复3次。结果(表3)表明,提取1次,
总多酚提取量为113.991mg·g-1,大于正交试验
中各组合的结果,A2B3C3D2 的确为最佳提取工艺
条件。总多酚提取量随着提取次数增加而减小,第
4次以后的总多酚提取量低于1.5mg·g-1,考虑
到效益诸多方面的因素,浸提次数为4次即可,4次
提取时每克 七叶鬼灯檠干燥根总多酚提取量为
123.599mg。
表2 正交试验结果
Table 2 The result of orthogonal test
实验
序号
A乙醇
浓度/%
B提取
温度/℃
C液料比
/(mL·g-1)
D提取
时间/min
总多酚提取量
/(mg·g-1)
1 1(50) 1(70) 1(30) 1(75) 99.844
2 1(50) 2(80) 3(50) 2(90) 103.732
3 1(50) 3(90) 2(40) 3(105) 97.853
4 2(60) 1(70) 2(40) 2(90) 105.468
5 2(60) 2(80) 1(30) 3(105) 95.496
6 2(60) 3(90) 3(50) 1(75) 110.252
7 3(70) 1(70) 3(50) 3(105) 96.847
8 3(70) 2(80) 2(40) 1(75) 102.574
9 3(70) 3(90) 1(30) 2(90) 111.293
K1 301.429 302.159 306.633 312.670
K2 311.216 301.802 305.895 320.493
K3 310.714 319.398 310.831 289.195
R 9.787 11.364 4.936 30.298
表3 连续多次提取的多酚提取量
Table 3 Total phenol yield in each time under repeated extraction
次数 1 2 3 4 5 6 7
总多酚提取量
/(mg·g-1)
113.991 5.745 2.235 1.628 1.284 1.056 0.847
2.9 七叶鬼灯檠多酚抗氧化性测定
将2.8中4次提取所得提取液合并,利用
FRAP方法测得七叶鬼灯檠多酚提取物以总多酚计
的抗氧化活性为14.076mmol FeSO4/g总多酚。
以100mg Vc为对照测定其抗氧化活性为1.304
mmol FeSO4,则每克七叶鬼灯檠根多酚提取物的抗
氧化活性与1.079g Vc的抗氧化活性相当。
3 结论与讨论
本研究探讨了采用提取七叶鬼灯檠根中多酚化
合物的工艺条件。单因素试验结果表明,乙醇回流
提取法更有利于七叶鬼灯檠根中多酚化合物的提
取;在单因素试验基础上的正交试验结果表明,七叶
鬼灯檠总多酚乙醇回流提取法的各试验因素对多酚
提取量的影响大小依次为提取时间>提取温度>乙
醇浓度>液料比;七叶鬼灯檠总多酚提取的最佳工
402 西北林学院学报 30卷
艺条件为:提取时间为90min、提取温度为90℃、
乙醇浓度为60%、液料比为50∶1,提取4次,这种
提取工艺可使七叶鬼灯檠总多酚的提取量达到
123.599mg/g,总多酚提取物的抗氧化活性与 Vc
非常接近,有望开发为天然抗氧化物质,该研究为七
叶鬼灯檠多酚的综合利用提供了科学依据。
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