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菘蓝种子总多酚提取工艺的优化及抗氧化活性研究
李 焘， 屈新运， 王喆之*
(陕西师范大学药用资源与天然药物化学教育部重点实验室，西北濒危药材资源开发国家工程实验室，陕西
西安 710062)
收稿日期:2011-01-12
基金项目:陕西省科技攻关计划(2009K19-07)。
作者简介:李 焘(1976—) ，女，博士，讲师，主要从事药用植物资源开发应用研究。E-mail:litao@ snnu． edu． cn
* 通信作者:王喆之(1958—) ，男，教授，博士生导师。
摘要:目的 研究菘蓝种子总多酚的最佳提取工艺条件，并初步探讨其抗氧化活性。方法 采用单因素试验和 L9(3
4)
正交试验法，确定菘蓝种子总多酚最佳提取工艺;并考察其对 DPPH·的清除能力。结果 菘蓝种子总多酚的最佳提取
工艺为:料液比 1 ︰ 10，甲醇质量分数 60%，提取温度 50 ℃，提取时间 40 min。抗氧化活性评价显示菘蓝种子总多酚清
除 DPPH·的能力呈浓度依赖效应，当总多酚质量浓度为 1． 0 μg /mL时，与 BHT的抗氧化能力基本相当。结论 本研究
建立了菘蓝种子总多酚的最佳超声提取工艺条件，总多酚得率为(8． 92 ± 0． 03)mg /g，DPPH·法评价结果显示其具有一
定的抗氧化活性。
关键词:菘蓝;种子;总多酚;正交试验;抗氧化活性
中图分类号:R284． 2 文献标志码:A 文章编号:1001-1528(2011)11-1895-06
Optimization of extraction and antioxidant activities of total
polyphones from seeds of Isatis indigotica Fort．
LI Tao， QU Xin-yun， WANG Zhe-zhi*
(Key Laboratory of Medicinal Resource and Natural Pharmaceutical Chemistry of Ministry of Education;National Engineering Laboratory for Resource De-
veloping of Endangered Chinese Crude Drug in Northwest of China，Shaanxi Normal University，Xi’an 710062，China)
ABSTRACT:AIM To establish the optimal extraction technology for total polyphones from seeds of Isatis indig-
otica Fort．，and evaluate its antioxidant activities． METHODS Using the contents of total polyphones as evalua-
tion index，the effects of solid-liquid ratio，methanol concentraction，extraction temperature and extraction time on
the contents of total polyphones were discussed，respectively． Based on the results of one-factor experiment，an or-
thogonal test of L9(3
4)was corried out to obtain the optimum conditions，and the DPPH free radical scavenge ac-
tivity was also discussed in this experiment． RESULTS The optimum conditions for total polyphones were as fol-
lows:solid-liquid ratio of 1 ∶ 10，60% methanol concentration，50°C extraction temperature;40 min extraction
time，and the total polyphones showed obvious antioxidant activity． CONCLUSION Under the optimum extrac-
tion conditions，the contents of total polyphones are (8． 92 ± 0． 03)mg /g． And with the increase of total poly-
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phones concentration，their DPPH radical scavenging activity increases．
KEY WORDS:Isatis indigotica Fort．;seed;total polyphones;orthogonal test;antioxidant activities
植物多酚是一类广泛存在于植物体内的酚类化
合物，主要存在于植物的皮、根、茎、叶及果中，在自
然界中的储量十分丰富［1］。大量的研究结果表明，
植物多酚具有清除自由基、抗脂质氧化、延缓衰老、
预防心血管疾病、防癌、抗辐射等多种生物活性，人
体摄入一定量的植物多酚可以有效地预防和控制某
些疾病的发生［2-3］。菘蓝 Isatis indigotica Fort． 为十
字花科 Cruciferae 菘蓝属 Isatis 的二年生草本植物，
全国各地广泛栽种;其根、叶均供药用，分别称为板
蓝根和大青叶［4］。目前，对于板蓝根、大青叶的植
物化学及抗病毒、抗内毒素、抗菌等生物活性方面的
研究工作开展的较多［5］，而对于菘蓝种子的植物化
学特性及相关活性的研究鲜见报道。
本研究在单因素实验的基础上，采用 L9(3
4)正
交试验设计对菘蓝种子中总多酚超声提取的条件进
行了优化，并以 DPPH法评价其抗氧化活性，为揭示
菘蓝种子的药用价值和菘蓝药材资源的进一步开发
利用提供了一定的实验依据。
1 材料与方法
1． 1 实验仪器与材料
实验材料:购自陕西地道中药材种植有限公司。
经“药用资源与天然药物化学”教育部重点实验室
王炳利教授鉴定为十字花科 Cruciferae 菘蓝属 Isatis
植物菘蓝 Isatis indigotica Fort．的干燥种子。没食子
酸(纯度≥98%)、福林酚、DPPH 等购自 Sigma 公
司，甲醇、石油醚、无水碳酸钠等均为国产分析纯。
实验仪器:FW-400A 高速万能粉碎机(北京科
伟公司) ;UNICAM-UV300 型分光光度计(美国热电
公司) ;HH-1B 型数显恒温水浴锅(国华电器有限公
司) ;Q-BKYY31-2000 型电热恒温鼓风干燥箱(上海
跃进医疗器械厂) ;BT1245 型电子天平(赛多利斯
科学仪器北京有限公司) ;旋转蒸发仪(瑞士 BUCHI
公司) ;SHB-III 循环水式多用真空泵(郑州长城科
工贸有限公司) ;MILLIPORE超纯水仪(密理博中国
有限公司) ;索氏提取装置;KQ-600DB 型超声清洗
器(40． 0 kHz，600W，昆山市超声仪器有限公司)等。
1． 2 实验方法
1． 2． 1 菘蓝种子的脱脂预处理 将充分干燥的菘
蓝种子粉碎，过 40 目筛，取适量置于索氏提取器中，
以石油醚为溶剂，80 ℃热回流处理 8 h。脱脂后的
种子粉末烘干至恒重，备用。
1． 2． 2 单因素试验 分别选取料液比、甲醇质量分
数、提取温度、提取时间等四个因素，以总多酚含量
为评价指标进行单因素试验，考察不同因素对总多
酚含量的影响，并确定各因素的适宜水平。各因素
在不同水平变化时，均以料液比 1 ∶ 15，甲醇质量分
数 80%，提取温度 40 ℃和提取时间 30 min 为固定
条件。单因素试验水平设置详见表 1。
表 1 单因素试验因素水平
Tab． 1 Factors and levels in the one-factor experiment
水平
因素 Factors
A．料液比 /
(g /mL)
B．甲醇质量
分数 /%
C．提取温
度 /℃
D．提取时间
/min
1 1 ︰ 10 40 30 10
2 1 ︰ 15 50 40 20
3 1 ︰ 20 60 50 30
4 1 ︰ 25 70 60 40
5 1 ︰ 30 80 70 50
6 1 ︰ 35 90 80 60
1． 2． 3 L9(3
4)正交试验 在单因素试验的基础上，
每个因素分别选取三个水平，设置四因素三水平 L9
(34)正交试验，同样以总多酚含量为评价指标，考
察各因素在总多酚提取过程中的交互作用，确定最
佳提取工艺。正交试验各因素水平设置详见表 2。
表 2 正交试验因素水平
Tab． 2 Factors and levels in the orthogonal test
水平
A．料液比 /
(g /mL)
B．甲醇质量
分数 /%
C．提取温
度 /℃
D．提取时
间 /min
1 1 ∶ 10 40 50 20
2 1 ∶ 20 60 60 40
3 1 ∶ 30 80 70 60
1． 2． 4 提取方法 分别准确称取 5． 00 g 脱脂种子
粉末，依照单因素和正交试验设置的不同条件进行
总多酚的超声提取，过滤，真空浓缩，得总多酚提取
物，并以相应浓度甲醇补足减失质量;分别精密吸取
1 mL置于 25 mL量瓶中，同质量分数甲醇稀释至刻
度，作为供试溶液。
1． 2． 5 总多酚含量的测定 参照文献［6-7］描述的
Folin-Ceocalteu法测定总多酚，结果以每克提取物中
含有相当于没食子酸的毫克数表示。精密称取没食
子酸对照品 10． 15 mg，加甲醇溶解并定容至 5 mL，
得质量浓度为 2． 03 mg /mL 的标准液。分别吸取标
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准液 0． 4、0． 6、0． 8、1． 0、1． 2、1． 4 mL置于 5 mL棕色
量瓶中，补足体积。从上述各量瓶中分别吸取 0． 5
mL不同浓度标准液，依次加入 2． 5 mL Folin-Ceocal-
teu 试液和 2． 0 mL 75 g /L Na2CO3 溶液，总反应体系
为 5 mL。将此混合液于 50 ℃水浴 5 min，在 760 nm
波长下测定吸光值。以吸光值对浓度进行线性回归
分析，得到没食子酸质量浓度(X，mg /mL)与吸光值
Y之间的回归方程为:Y = 1． 893 305X － 0． 119 67，相
关系数 r = 0． 999 3。没食子酸质量浓度在 0． 04 ～
0． 15 mg /mL之间与吸光值具有良好的线性关系。
同法测定各样品的吸光值，依照标准曲线计算相应
质量浓度，并依照下式计算样品中总多酚的含量
(W，mg /g) :
总多酚 W = (C·V·n)/m
式中，W为总多酚质量分数(mg /g) ;C 为菘蓝种子
中总多酚质量浓度(mg /mL) ;V 为体积(mL) ，n 为
稀释倍数;m为菘蓝种子粉末质量(g)。
1． 2． 6 DPPH法测总多酚的抗氧化活性 采用 DP-
PH法评价菘蓝种子总多酚的抗氧化活性。参照文
献［8，9］的方法，配制浓度为 1 × 10 －4 mol /L 的 DP-
PH·甲醇溶液。取最优工艺条件提取的总多酚提
取液 2． 0 mL，加入 2． 0 mL DPPH·甲醇溶液，摇匀，
室温静置 30 min，以提取溶剂调零，517 nm 处测定
吸光值，记为 As;同法取 2． 0 mL提取溶剂，加入 2． 0
mL DPPH·甲醇溶液，混匀，待反应稳定后，测吸光
值，记为 A0;取 2． 0 mL 总多酚提取液，加入 2． 0 mL
提取溶剂，混匀，待反应稳定后，测吸光值，记为 Ar。
每个浓度平行测 3 次，取平均值。以 BHT 作阳性对
照，依照上述方法测定，并按照下式计算菘蓝种子总
多酚和 BHT对 DPPH·的清除率(Y，%) :
Y(%)=(1 －(As － Ar)/A0)× 100%
式中，As 表示样品与 DPPH·作用后的吸光值;Ar 表
示样品自身的吸光值;A0 表示 DPPH·的吸光值。
2 结果与分析
2． 1 提取条件对菘蓝种子总多酚提取效率的影响
2． 1． 1 料液比对总多酚提取效率的影响 不同料
液比对总多酚的提取效率存在一定的影响。由图 1
可以看出，料液比在 1 ∶ 10 到 1 ∶ 25 之间，随着料液
比的增加，总多酚的提取效率不断增大;而当料液比
超过 1 ∶ 25 以后，总多酚含量的增加趋于平缓，并略
有下降。在超声提取过程中使用的溶剂量越大，所
产生的传质动力也越大，从而能够更大效率地使多
酚类化合物充分溶解在提取溶剂中。然而，由于溶
剂量的增大，在产生相同热量的前提下，提取温度相
对较低，从而使得提取效率由于固液两相存在的吸
附平衡而降低［10］。不同料液比对总多酚提取效率
的影响作用表现为随着料液比的增加，提取效率在
一定范围内不断增大;而当提取效率增大到一定水
平时，增加料液比将不再提高提取效率。因此，综合
考虑经济因素和实验结果，将正交试验中的料液比
确定为 1 ∶ 10、1 ∶ 20 和 1 ∶ 30 三个水平。
图 1 料液比对总多酚提取率的影响
Fig． 1 The effects of solid-liquid ratio on the
contents of total polyphones
2． 1． 2 甲醇浓度对总多酚提取效率的影响 提取
溶剂浓度不同，总多酚的提取效率也存在差异。从
图 2 可以看出，随着甲醇质量分数的升高，总多酚质
量分数也随之升高。当甲醇质量分数为 60%时，提
取的总多酚质量分数为 4． 76 mg /g，而当甲醇质量
分数上升至 80%时，总多酚质量分数达到 5． 89 mg /
g。但当甲醇质量分数大于 80%以后，总多酚质量
分数开始出现明显下降的趋势，至甲醇质量分数为
90%时，总多酚降至 4． 24 mg /g。综合考虑，正交试
验的甲醇质量分数水平确定为 40%、60%和 80%。
图 2 甲醇质量分数对总多酚提取率的影响
Fig． 2 The effects of methanol concentration on the
contents of total polyphones
2． 1． 3 提取温度对总多酚提取效率的影响 不同
温度对总多酚提取效率的影响结果见图 3。从图 3
可以看出，温度在 30 ～ 70 ℃之间，随着提取温度的
升高，总多酚从 2． 66 mg /g 升高到 7． 39 mg /g，呈现
不断升高的趋势。而当温度高于 80 ℃以后，总多酚
提取效率明显下降，最低下降至 5． 21 mg /g。随着
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温度的升高，总多酚在甲醇中的溶解度也随之升高;
但当温度升高至一定水平，甲醇开始逐渐挥发，总多
酚在甲醇中的溶解受到一定的影响，总多酚量开始
下降。因此，综合考虑温度对总多酚提取效率的影
响，正交试验的提取温度水平确定为 50、60 和 70
℃。
图 3 提取温度对总多酚质量分数的影响
Fig． 3 The effects of extraction temperature on the
contents of total polyphones
2． 1． 4 提取时间对总多酚提取效率的影响 从图
4 可以看出，提取时间不同，总多酚的提取效率不尽
相同。随着提取时间的延长，总多酚的量不断升高，
当提取时间达到 50 min时，总多酚质量分数最高达
到7． 39 mg /g;而当提取时间继续延长时，总多酚含
量开 始 下 降，60 min 时，总 多 酚 质 量 分 数 为
6． 21 mg /g，较最高值下降了 18． 8%。此外，提取时
间过长，酚类物质容易被氧化，不利于总多酚的提
取，因此，综合考虑提取时间对总多酚质量分数的影
响，正交试验的提取时间确定为 20、40 和 60 min 3
个水平。
图 4 提取时间对总多酚质量分数的影响
Fig． 4 The effects of extraction time on the
contents of total polyphones
2． 2 菘蓝种子总多酚提取的正交实验结果 在单
因素实验的基础上，分别确定了影响总多酚提取效
率各因素的合理水平，拟定四因素三水平的 L9(3
4)
正交设计方案进行菘蓝种子总多酚的提取。以总多
酚含量为考察指标，分析各因素的交互作用，确定最
佳工艺参数，正交试验以及方差分析结果详见表 3
和表 4。
从表的极差分析可知，菘蓝种子总多酚提取过
程中各因素的最佳组合水平为:A1B2C1 D2，即料液
比 1 ∶ 10，甲醇质量分数 60%，提取温度 50 ℃，提取
时间 40 min。各因素对总多酚提取效率的影响作用
大小依次为:B ＞ C ＞ D ＞ A。
通过直观分析发现，对菘蓝种子总多酚提取率
影响最小的因素是料液比，故以料液比为误差进行
方差分析，所得结果见表 4。从表 4 可以看出，对菘
蓝种子总多酚提取率具有较显著影响的因素是甲醇
浓度(P ＜ 0． 05)。
表 3 正交实验结果分析 (n =3)
Tab． 3 Results and analysis for orthogonal experiment
编号
因 素
A
料液比 /(g /mL)
B
甲醇质量分数 /%
C
提取温度 /℃
D
提取时间 /min
组合方式
总多酚
/(mg /g)
1 1 ∶ 10 40 50 20 A1B1C1D1 7． 23 ± 0． 06
2 1 ∶ 10 60 60 40 A1B2C2D2 9． 03 ± 0． 05
3 1 ∶ 10 80 70 60 A1B3C3D3 7． 80 ± 0． 11
4 1 ∶ 20 40 60 60 A2B1C2D3 6． 58 ± 0． 04
5 1 ∶ 20 60 70 20 A2B2C3D1 7． 21 ± 0． 08
6 1 ∶ 20 80 50 40 A2B3C1D2 8． 69 ± 0． 13
7 1 ∶ 30 40 70 40 A3B1C3D2 6． 36 ± 0． 09
8 1 ∶ 30 60 50 60 A3B2C1D3 7． 98 ± 0． 21
9 1 ∶ 30 80 60 20 A3B3C2D1 7． 46 ± 0． 06
K1 24． 06 20． 16 23． 91 21． 90
K2 22． 47 24． 21 23． 07 24． 09
K3 21． 81 23． 94 21． 36 22． 35
k1 8． 02 6． 72 7． 97 7． 30
k2 7． 49 8． 07 7． 69 8． 03
k3 7． 27 7． 98 7． 12 7． 45
R 0． 75 1． 35 0． 84 0． 73
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表 4 方差分析
Tab． 4 Variance analysis
变异来源 离差平方和 自由度 F值
A料液比 /(g /mL) 0． 90 2 1
B甲醇质量分数 /% 3． 42 2 3． 82*
C提取温度 /℃ 1． 11 2 1． 24
D提取时间 /min 0． 88 2 0． 98
误 差 0． 90 18
* P ＜ 0． 05，F0． 05(2，18)= 3． 55
在上述最佳提取工艺条件下，进行 3 次重复实
验，菘蓝种子总多酚得率如表 5 所示，其平均为
(8． 92 ± 0． 03)mg /g。因此，经过正交试验筛选得到
的最佳提取工艺条件具有可操作性，且重复性好，适
用于菘蓝种子总多酚的提取。
表 5 验证试验结果
Tab． 5 Results of validation experiment
提取工艺
重复次数
1 2 3
平均值 /
(mg /g)
A1B2C1D2 8． 89 8． 93 8． 95 8． 92 ± 0． 03
2． 3 菘蓝种子总多酚的抗氧化活性评价 用于样
品抗氧化活性评价的方法很多［11-12］，而 DPPH·清
除实验以其操作简单，耗时短等特点而成为当前广
泛应用的方法之一。本实验以菘蓝种子总多酚提取
物清除 DPPH·的能力作为抗氧化活性评价指标，
并以 BHT为阳性对照，考察不同质量浓度总多酚提
取物(0． 003 ～ 1． 000 μg /mL)对 DPPH·的清除活
性，测定结果见表 6。从表 6 可以看出，菘蓝种子总
多酚提取物对 DPPH·具有一定的清除能力，且清
除能力与质量浓度之间存在一定的量效关系;随着
表 6 菘蓝种子总多酚提取物与 BHT对 DPPH·
清除作用的比较 (n =3)
Tab． 6 Comparisons on capacity of DPPH· scavenging
between total polyphones extracts and BHT
质量浓度 /
(μg /mL)
清 除 率 /%
总多酚提取物 2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚 BHT
0． 003 9． 16 ± 0． 82 38． 31 ± 0． 56
0． 006 15． 08 ± 0． 14 46． 08 ± 0． 27
0． 009 25． 45 ± 0． 05 58． 16 ± 1． 06
0． 120 35． 67 ± 1． 16 79． 54 ± 0． 24
0． 150 36． 17 ± 0． 28 85． 38 ± 0． 39
0． 180 39． 69 ± 0． 43 91． 30 ± 0． 62
0． 600 68． 23 ± 0． 26 93． 87 ± 0． 11
0． 800 89． 92 ± 0． 41 94． 69 ± 0． 08
1． 000 92． 00 ± 0． 32 95． 58 ± 0． 35
总多酚质量浓度的不断升高，其对 DPPH·的清除
能力也不断增大;当总多酚提取物的质量浓度为
1． 0 mg /mL时，对 DPPH· 的 清 除 率 可 以 达 到
92． 00%，与 BHT的清除效率基本相当。因此，菘蓝
种子总多酚提取物具有一定的抗氧化活性，可以作
为天然的抗氧化剂予以适当的开发利用。
3 结论
本实验采用超声提取技术制备菘蓝种子总多
酚，同时考察料液比、甲醇质量分数、提取温度以及
提取时间等四个因素对总多酚提取效率的影响，并
最终确定其最佳提取工艺条件为:料液比 1 ∶ 10，甲
醇质量分数 60%，提取温度 50 ℃，提取时间 40
min。在此工艺条件下，菘蓝种子总多酚得率为
(8． 92 ± 0． 03)mg /g。抗氧化活性评价实验结果表
明，菘蓝种子总多酚具有一定的清除 DPPH·能力，
且当总多酚质量浓度为 1． 0 μg /mL 时，其清除活性
与人工抗氧化剂 BHT基本相当，具有作为天然抗氧
化剂开发利用的潜力。本研究工作为进一步揭示菘
蓝种子的化学成分及生物学活性奠定了基础，同时
也为菘蓝药材资源的合理开发利用提供了一定的实
验依据。
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茄蒂黄酮提取工艺及抗氧化性研究
安红钢， 林 敏， 任雪峰， 于文广， 吴冬青*
(河西学院化学化工学院，甘肃省高校河西走廊特色资源利用省级重点实验室，甘肃 张掖 734000)
收稿日期:2011-01-12
基金项目:甘肃省高等学校研究生导师科研项目(1009-08) ;甘肃省高校河西走廊特色资源利用省级重点实验室面上项目(XZ1008)
作者简介:安红钢(1954—) ，男，教授，研究方向:天然产物有效成分提取、纯化和分析。
* 通信作者:吴冬青，教授。研究方向:天然产物有效成分提取，纯化和分析。Tel:(0936)8282566，E-mail:hxuwdq@ 163． com
摘要:目的 研究茄蒂黄酮提取工艺及体外抗氧化能力。方法 在料液比、乙醇浓度和超声时间三个单因素实验基础
上，利用 Box-Behnken设计模型，研究三个自变量对茄蒂黄酮产量的影响。采用邻二氮菲-Fe2 + -H2O2 氧化法、邻苯三酚
自氧化法、二苯基苦味酰基苯肼自由基体系、还原力实验进行抗氧化活性测定。结果 提取最佳条件为:料液比 1 ∶ 26
(g /mL) ，乙醇质量分数 73%，超声时间 30 min。在此条件下黄酮产量为 37． 09 mg /g。其清除·OH、O －2 ·、DPPH·的
IC50值分别为 0． 47、0． 58、0． 068 mg /mL，还原力的 IC0． 5值为 0． 60 mg /mL。相比之下提取液对 DPPH·清除作用最为显
著。结论 茄蒂黄酮提取物具有较强的抗氧化活性。
关键词:茄蒂;黄酮;响应面法;提取工艺;抗氧化性
中图分类号:R294． 2 文献标志码:A 文章编号:1001-1528(2011)11-1900-05
Extraction of flavonoid and their antioxidant activity of Solanum melongena Sep-
al
AN Hong-gang， LIN Min， REN Xue-feng， YU Wen-guang， WU Dong-qing*
(School of Chemistry ＆ Chemical Engineering，Hexi College，Key Laboratory Hexi Corridor Resources Utilization of Gansu Provinical Universiy，Zhangye
734000，China)
ABSTRACT:AIM To investigate the optimal flavones extraction of Solanum melongena sepal using response
surface method，and to evaluate their antioxidant activity． METHODS On the basis of three single factor test，
the material liquid ratio，the ethanol density，the ultrasound time，the Box-Behnken design model was used to in-
vestigate the effect of three independent variables on flavones output of Solanum melongena Sepal flavonoid． The
antioxidant ability was detected by phenanthroline-Fe2 + -H2O2 reaction system，autoxidation reaction system of pyro-
gallol，1，1-dipheny，l-2-picryhydrazl free radical and reducing power systems． RESULTS The optimum extrac-
tion conditions were the material liquid ratio of 1 ∶ 26 (g /mL) ，73% of ethanol density，the ultrasound time 30
min． The test value was 37． 09 mg /g under the above conditions． The flavonoid of Solanum melongena Sepal exhib-
ited high antioxidant activities，the 50% elimination value to ·OH，O －2 ·，DPPH· were 0． 47 mg /mL，0． 58
mg /mL，0． 068 mg /mL，the reducing force IC0． 5 was 0． 60 mg /mL． The extract had more marked scavenging effect
on DPPH·． CONCLUSION The extraction from Solanum melongena Sepal has strong antioxidant activity．
KEY WORDS:Solanum melongena Sepal;flavonoid;response surface method;extraction technique;antioxidan-
tion
0091
2011 年 11 月
第 33 卷 第 11 期
中 成 药
Chinese Traditional Patent Medicine
November 2011
Vol． 33 No． 11