全 文 ：24 2016, Vol.37, No.20 食品科学 ※工艺技术
响应面试验优化辣木叶多酚超声辅助提取工艺
及其抗氧化活性
裴 斐，陶虹伶，蔡丽娟，魏琛琛，袁一鸣，杨文建，胡秋辉*
（南京财经大学食品科学与工程学院，江苏省现代粮食流通与安全协同创新中心，
江苏高校粮油质量安全控制及深加工重点实验室，江苏 南京 210023）
摘 要：为研究辣木叶多酚超声辅助提取工艺，明确辣木叶多酚体外抗氧化活性，选取超声功率、超声时间、超声
温度和料液比为考察指标，研究不同工艺参数对辣木叶多酚提取量的影响，并采用响应面法优化辣木叶多酚提取
工艺。此外，研究辣木叶多酚还原力及其对DPPH自由基、超氧阴离子自由基清除能力。结果表明，超声辅助提取
辣木叶多酚最优工艺为：超声时间19.5 min、料液比1∶30（g/mL）、超声温度20.2 ℃、超声功率250 W。在此条件
下，辣木叶多酚提取量为（25.14±0.46） mg/g。辣木叶多酚具有较强的体外抗氧化活性，其还原力、DPPH自由基
和超氧阴离子自由基清除能力分别达到同等质量浓度VC的81.25%、94.15%和75.05%。该研究为辣木叶多酚等生物
活性成分高效制备与抗氧化剂的深度开发提供理论依据。
关键词：辣木叶；多酚；超声辅助提取；响应面；抗氧化
Optimization of Polyphenols from Moringa oleifera Lam. Leaves by Ultrasound-assisted Extraction Using
Response Surface Methodology and Their Antioxidant Activities
PEI Fei, TAO Hongling, CAI Lijuan, WEI Chenchen, YUAN Yiming, YANG Wenjian, HU Qiuhui*
(Collaborative Innovation Center for Modern Grain Circulation and Safety, Key Laboratory of Grains and Oils Quality Control and Processing,
College of Food Science and Engineering, Nanjing University of Finance and Economics, Nanjing 210023, China)
Abstract: In order to obtain the best ultrasound-assistedextracting conditions for polyphenols from Moringa oleifera
Lam. leaves, and clarified their antioxidant activities. Response surface methodology was used to explore the effects of
ultrasonic power, extraction time, extraction temperature, and solid to liquid ratio on extraction rate. Moreover, the reducing
power, the DPPH radical scavenging activities and the O2-· scavenging effect of polyphenols from Moringa oleifera Lam.
leaves were also investigated. The results showed that the best extraction condition were as follows: the extraction time of
19.5 min, the solid to liquid ratio of 1:30 (g/mL), the extraction temperature of 20.2 ℃, and the ultrasonic power of 250 W.
Under the optimal extractions, the extraction rate of phycoerythrin was (25.14 ± 0.46) mg/g. In addition, the polyphenols
from Moringa oleifera Lam. leaves. have strong anti-oxidative, and the reducing power, the DPPH radical scavenging activities
and the O2-· scavenging effect were 81.25%, 94.15% and 75.05% of L-ascorbic acid, respectively. This research could provide the
theoretical basis for higher preparation and antioxidants development of Moringa oleifera Lam. leaves.
Key words: Moringa oleifera Lam.; polyphenols; ultrasound-assisted extraction; response surface methodology; antioxidant
activities
DOI:10.7506/spkx1002-6630-201620005
中图分类号：TS210.4 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2016）18-0024-07
引文格式：
裴斐, 陶虹伶, 蔡丽娟, 等. 响应面试验优化辣木叶多酚超声辅助提取工艺及其抗氧化活性[J]. 食品科学, 2016, 37(20):
24-30. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201620005. http://www.spkx.net.cn
PEI Fei, TAO Hongling, CAI Lijuan, et al. Optimization of polyphenols from Moringa oleifera Lam. leaves by ultrasound-
assisted extraction using response surface methodology and their antioxidant activities[J]. Food Science, 2016, 37(20):
24-30. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201620005. http://www.spkx.net.cn
收稿日期：2016-05-15
基金项目：江苏高校优势学科建设工程资助项目（PAPD）
作者简介：裴斐（1987—），男，讲师，博士，研究方向为农产品加工及储藏工程。E-mail：feipei87@163.com
*通信作者：胡秋辉（1962—），男，教授，博士，研究方向为食品营养与化学。E-mail：qiuhuihu@njue.edu.cn
※工艺技术 食品科学 2016, Vol.37, No.20 25
辣木（Moringa oleifera Lam.）又称鼓槌树，为辣木
科辣木属多年生植物，原产于印度西北部喜马拉雅山南
麓，目前广泛分布在印度、中国、日本等三十多个热带
及亚热带的国家和地区[1]。辣木营养丰富，含有多种蛋白
质、维生素和矿物质，其中辣木氨基酸种类较大豆更为
全面[2]，且VC、VA、钙、钾、铁等含量尤为突出[3-4]。除
此之外，辣木还具有抗氧化、降血压、降血脂、抑菌、
减肥等功效[5]。随着人们对于辣木营养与药用价值认识的
不断深入，以及对于自身健康和饮食质量日益关注，越
来越多的学者开始关注辣木营养与功能成分的综合开发
和利用。
辣木叶多酚是辣木中重要的生物活性成分，据研
究报道，辣木叶水提物或醇提物含有槲皮素、山奈酚、
绿原酸等多酚类物质，具有显著的抑菌性、抗炎症以及
免疫调节等活性 [6-7]。目前对辣木叶多酚的研究主要集
中在提取工艺和功能活性验证方面，经典的提取方法主
要是有机溶剂提取法、索氏提取法，但存在着产品安全
性低、耗时长、提取率低等缺点。近年来，超声波技术
因其理想的提取效果备受研究者关注，其优势在于用超
声波提取多酚可利用其空化效应、机械振动作用、热效
应等造成植物细胞壁的破碎，加快溶剂渗透速率，使有
效成分迅速溶解到溶剂里，从而提高了活性成分的浸
出率，还能避免一些热敏性成分由于温度过高而造成
的破坏现象[8]。目前，针对植物多酚的超声辅助提取技
术已有较多报道，如房玉林等[9]研究了石榴皮多酚超声
辅助提取技术，优化并确定了最优提取工艺为料液比
1∶20（g/mL）、超声功率100 W、提取时间20 min。朱德
文等[10]研究了超声辅助提取茶鲜叶中茶多酚提取工艺，
证明了与传统水浴浸提相比，提取得率显著提高。Wang
Wenjie等[11]研究了超声辅助水果多酚提取工艺，研究证明
超声通过在溶剂系统中分离聚合花色苷显著提升了水果
中单体花青素的提取率。
响应面法是一种应用广泛的试验优化方法，它可以
有效快速地确定多因子系统的最佳条件，已应用于多种
优化实践中[12-14]。Alessandro等[12]研究了超声提取野樱莓
多酚工艺，证明了超声辅助提取工艺是获得高抗氧化活
性野樱莓多酚的良好提取手段。然而，关于辣木叶多酚
的超声提取工艺及抗氧化活性评价研究较少。研究辣木
叶功效成分高效制备提取技术，获得提取率高、生物活
性高的辣木叶多酚具有重要的研究意义。
本实验以辣木叶超声辅助提取过程参数超声功率、
超声时间、超声温度和料液比为考察因素，研究不同提
取工艺参数对辣木叶多酚提取量的影响，通过响应面法
优化辣木叶多酚超声辅助提取工艺。此外，研究了辣木
叶多酚体外抗氧化活性，为辣木叶多酚等生物活性成分
高效制备与抗氧化剂的深度开发提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
辣木茎叶，产自云南楚雄州，叶龄45 d，由楚雄宏
桂绿色食品有限公司提供，新鲜辣木叶经除杂、清洗、
晾晒至半干后，置于热风烘箱在60 ℃条件下进行干燥，
烘干至水分含量6%以下，经粉碎机粉碎后，过80 目筛，
密封避光保存于－18 ℃冰箱备用。
没食子酸标准品 中国药品生物制品鉴定所；
碳酸钠（分析纯） 天津市科密欧化学试剂有限公司；
Folin-Ciocalteu试剂（分析纯） 上海摩尔生化试验有
限公司；VC、铁氰化钾、三氯乙酸、磷酸氢二钠、磷酸
二氢钠（均为分析纯） 国药集团化学试剂有限公司；
3635型96 孔紫外微孔板 美国Corning公司；1,1-二苯
基-2-苦肼基（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）、
Tris、EDTA-Na2 美国Sigma公司；乙醇、盐酸（均为
分析纯） 南京化学试剂股份有限公司；氯化铁（分
析纯） 上海光谱试剂有限公司；邻苯三酚（分析纯）
天津市科密欧化学试剂有限公司。
1.2 仪器与设备
HH-4数控恒温水浴锅 国华电器有限公司；GB204
电子分析天平 Mettler Toledo上海有限公司；WF-100型
高速万能粉碎机 北京市永光明医疗仪器厂；101-3A电
热鼓风干燥机 上海苏进仪器设备有限公司；TU-1810紫
外-可见分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司；
QTR-3120超声波清洗机 天津市瑞普电子仪器公司；
GL21M高速冷冻离心机 长沙英泰仪器有限公司；
i-mark酶标仪 美国Bio-Rad公司。
1.3 方法
1.3.1 辣木叶多酚含量测定
标准曲线的绘制：采用Folin-Ciocalteus比色法[13]测定
辣木叶中多酚类物质的含量。准确称取0.050 0 g没食子
酸标准品，溶解并转移到250 mL容量瓶中，用蒸馏水定
容、混匀，得到没食子酸标准液。分别取不同体积（0、
0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0 mL）的没食子
酸标准溶液各100 mL，分别加入双蒸水60 mL、Folin-
Ciocalteu试剂3 mL，摇匀后静置3 min后，再加入3 mL
质量分数10%的碳酸钠溶液，摇匀后在20 ℃水浴条件下
反应1 h。最后分别定容至100 mL容量瓶中，在760 nm
波长测定吸光度，并以没食子酸质量浓度为横坐标，吸
光度为纵坐标绘制标准曲线。通过标准曲线得到方程：
Y=65.892X－0.0083，R2=0.994 4。
辣木叶多酚含量测定：准确称取辣木叶粉样品
2.000 g，按一定料液比加入蒸馏水，常温浸泡30 min
后，采用超声波法进行提取。浸提液经冷却后在4 000×g
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转速条件下离心，收集上清液，测定其体积。吸取l.0 mL
样品液于100 mL容量瓶中（记录稀释因子），加入60 mL
蒸馏水，3 mL的Folin-Ciocalteu试剂，摇匀，放置3 min
后再加入10%的碳酸钠溶液3 mL，摇匀，并在20 ℃水
浴中反应l h后，用蒸馏水定容至刻度。以空白对照作为
参比液，于760 nm波长处测定吸光度，并由标准曲线方
程计算多酚含量。辣木叶多酚提取量计算参照陈纯等[14]
的方法，并略有改动，如公式（1）所示：ᦤপ䞣/˄mg/g˅˙h100chnhVm （1）
式中：c为辣木叶多酚质量浓度/（mg/mL）；n为稀
释因子；V为滤液体积/mL；m为样品质量/g。
1.3.2 单因素试验
前期研究报道表明，在多酚的超声波辅助提取过程
中，多酚提取得率受超声功率、超声时间、超声温度和
料液比提取工艺参数的影响[15]。因此，以多酚提取量为
考察指标，分别考察超声功率（200、250、300、350、
400 W）、超声时间（10、15、20、25、30 min）、超
声温度（20、30、40、50、60 ℃）和料液比（l∶30、
l∶35、l∶40、1∶45、1∶50（g/mL））对辣木叶多酚提取量
的影响。
1.3.3 响应面试验设计
根据单因素试验结果，以超声功率、超声时间、
超声温度和料液比为关键工艺参数，设计四因素三水平
Box-Behnken响应面试验，以辣木叶多酚提取量为考察指
标，共设计5 个中心点和29 个不同组合的试验，试验因
素水平设计如表1所示。
表 1 响应面试验的因素与水平
Table 1 Factors and levels of response surface experiments
因素 编码
水平
－1 0 1
超声时间/min X1 10 15 20
料液比（g/mL） X2 1∶30 1∶35 1∶40
超声温度/℃ X3 20 30 40
超声功率/W X4 250 300 350
1.3.4 体外抗氧化实验
根据响应面法分析确定的辣木叶多酚的最优提取工
艺进行辣木叶多酚提取，提取液经D101大孔树脂进行纯
化，并通过70%乙醇溶液洗脱后，将乙醇溶剂回收后并
冷冻干燥，得到辣木叶多酚冻干粉。将该样品配制不同
质量浓度进行抗氧化活性实验。
配制质量浓度分别为62.5、125、250、500、1 000、
2 000、4 000 μg/mL的辣木叶多酚溶液，对其进行总还原
能力、DPPH自由基清除率和超氧阴离子自由基清除率的
测定，以VC为阳性对照。
1.3.4.1 总还原力测定
参照袁娅等[16]的方法并略作修改，取不同质量浓度
的样品液1.0 mL，加入1.0 mL的磷酸缓冲液（0.2 mol/L，
pH 6.6）和1.0 mL 1%铁氰化钾溶液，混合均匀后置于
50 ℃的水浴锅中水浴20 min，随后取出冷却至室温，加
入1.0 mL 10%的三氯乙酸溶液，室温放置10 min，再向其
中加入1.0 mL蒸馏水及0.2 mL 0.1%的三氯化铁溶液混匀
后反应10 min，使用酶标仪测定其在700 nm波长条件下
的吸光度。
1.3.4.2 DPPH自由基清除率测定
表 1 DPPH自由基清除实验加样表
Table 1 DPPH sample table
编号 反应液
A0 1 mL DPPH＋1 mL 70%乙醇溶液
Ai 1 mL DPPH＋1 mL 样品溶液
Ai0 1 mL 70%乙醇溶液＋1 mL 样品溶液
参照Vattem等[17]的方法并略作修改，配制0.2 mmol/L
DPPH溶液和70%乙醇溶液备用。按表1加入试剂后置于
室温条件下避光反应30 min，测定不同样品液在517 nm
波长处的吸光度，并按公式（2）计算不同质量浓度样品
液及VC溶液对DPPH自由基的清除率。⏙䰸⥛/%＝ ×100A0－˄AiˉAi0˅A0 （2）
1.3.4.3 超氧阴离子自由基清除率测定
采用邻苯三酚自氧化法测定超氧阴离子自由基清
除能力并参照盖玉红[18]和陈晨等[19]的方法。取不同质量
浓度待测样品液1.0 mL，加入1.8 mL的Tris-HCl缓冲液
（50 mmol/L，pH 8.2），在25 ℃条件下保温10 min，再
加入100 μL预热好的0.01 mol/L邻苯三酚溶液，立即摇匀
并在320 nm波长条件下每隔30 s测定1 次吸光度，总时间
控制为4 min。用等体积蒸馏水替代样品液，10 mmol/L
的HCl代替邻苯三酚溶液测定空白值。邻苯三酚自氧化速
率记为A0，可通过吸光度的斜率表示；加入辣木叶多酚
样品后的邻苯三酚氧化速率记为A1，通过公式（3）可计
算出超氧阴离子自由基清除率。⏙䰸⥛/%＝ ×100A0A0－A1 （3）
1.4 数据分析
数据通过SPSS 18软件进行分析，ANOVA程序用于
方差分析，当P＜0.05时表示差异显著。最小显著差异法
用于数据多重比较分析。数据以3 次独立样品测定结果的
±s表示。
2 结果与分析
2.1 单因素试验结果
※工艺技术 食品科学 2016, Vol.37, No.20 27
200 250 300䍙ໄࡳ⥛/W 350 40020ᦤপ䞣/ ˄mg/g ˅ 2122232425 A
10 15 20䍙ໄᯊ䯈/min 25 3015ᦤপ䞣/ ˄mg/g ˅ 18212427 B
20 30 40䎵༠ᓖ/ć 50 6020ᨀਆ䟿/ ˄mg/g ˅ 2122232426 C25
1IJ30 1IJ35 1IJ40ᯉ⏢∄˄g/mL˅1IJ45 1IJ5022ᨀਆ䟿/ ˄mg/g ˅ 2324252627 D
图 1 超声功率（A）、超声时间（B）、超声温度（C）和料液比（D）
对辣木叶多酚提取量的影响
Fig. 1 Effect of ultrasonic power (A), extraction time (B), extraction
temperature (C), and solid to liquid ratio (D) on extraction rate of
polyphenols from Moringa oleifera Lam. leaves
由图1A可知，随着超声功率的增加，辣木叶多酚提
取量呈现先上升再下降的趋势，并在超声功率300 W时达
到最大。这可能是由于超声波引起的“空化效应”随着超
声功率的增加而增加，导致酚类物质渗透速率加快[20]。然
而，当微波功率超过300 W后，过高的“空化效应”产生
的高压环境会破坏辣木叶多酚的结构，同时杂质溶出增
加，导致辣木叶多酚提取量的下降。
由图1B可知，超声时间在10～15 min，多酚提取量
显著上升，在15 min以后辣木叶多酚得率趋于平稳。这
可能是由于超声提取初期，细胞破碎程度迅速增加，使
得浸提液中多酚含量不断增加。当超声15 min后，辣木
叶多酚已基本溶出，因此含量并未发生显著变化[8]。
由图1C可知，当超声温度上升至30 ℃时，辣木叶多
酚提取量显著上升，但随着温度的进一步提升，提取量
略有降低但变化并不显著。这是由于温度在一定范围内
升高时，多酚物质的溶解度会增加，同时分子之间的粘
滞度会有所下降，从而使更多的酚类物质溶出。但温度
过高，会破坏酚类物质结构的完整性[21]。
由图1D可知，料液比为1∶30～1∶35时，随着溶剂
用量的增加，多酚提取量显著上升，这是由于质量浓度
梯度增加有利于多酚提取物的溶出，但当料液比在1∶35
后，辣木叶多酚却呈现了下降的趋势。这可能是由于辣
木叶在提取过程中溶出了多糖等其他的物质，影响了辣
木叶多酚的提取分离，导致多酚提取量的减少。
2.2 Box-Behnken试验设计及结果
根据单因素试验结果，本研究通过响应面法中的
Box-Behnken试验设计对辣木叶多酚提取工艺进行优化。
以辣木叶多酚提取量为响应值，进行四因素三水平Box-
Behnken响应面优化试验。在29 个试验组合条件下，试
验设计方案及结果如表2所示。
表 2 Box-Behnken试验设计及其响应值
Table 2 Box-Behnken design matrix and the response values
试验号 X1 超声时间/min
X2料液比
（g/mL）
X3超声
温度/℃
X4超声
功率/W
Y提取量/
（mg/g）
1 15 1∶35 30 300 24.61
2 20 1∶35 30 250 24.08
3 10 1∶35 30 350 22.92
4 20 1∶30 30 300 23.58
5 15 1∶40 20 300 22.82
6 15 1∶35 20 350 22.55
7 20 1∶35 30 350 23.33
8 15 1∶30 30 350 22.62
9 15 1∶35 40 250 22.11
10 15 1∶35 30 300 24.48
11 10 1∶35 20 300 23.50
12 10 1∶35 40 300 22.52
13 15 1∶35 20 250 24.46
14 10 1∶30 30 300 22.35
15 15 1∶30 40 300 21.46
16 15 1∶30 20 300 23.72
17 10 1∶40 30 300 24.62
18 20 1∶35 20 300 23.78
19 20 1∶35 40 300 22.25
20 15 1∶35 30 300 24.52
21 15 1∶35 30 300 24.09
22 15 1∶35 40 350 23.40
23 15 1∶40 40 300 23.84
24 20 1∶40 30 300 23.61
25 15 1∶30 30 250 24.37
26 15 1∶40 30 250 23.65
27 15 1∶35 30 300 24.71
28 10 1∶35 30 250 22.67
29 15 1∶40 30 350 24.20
2.3 模型的建立及显著性分析
基于参数评估，运用Design-Expert V8.05b软件可得
28 2016, Vol.37, No.20 食品科学 ※工艺技术
出响应值与被检变量之间的逻辑关系。对这些试验数据
进行二次多元回归拟合，获得响应值与变量之间方程：
Y=24.48＋0 .17X 1＋0 .39X 2－0 .44X 3－0 .19X 4－
0.56X1X2－0.14X1X3－0.25X1X4＋0.82X2X3＋0.57X2X4＋
0.80X3X4－0.61X1
2－0.40X2
2－0.96X3
2－0.46X4
2
为检验建立模型的有效性，利用分析软件进一步对
其进行分析，其中辣木叶多酚提取量系数显著性结果见
表3，多元回归模型的方差分析结果见表4。
表 3 辣木叶多酚得率拟合多元二次方程模型的方差分析
Table 3 Analysis of variance for the fitted quadratic polynomial model
of extraction rateo of polyphenols from Moringa oleifera Lam. leaves
来源 系数评估 标准误差 方差和 均方差 P值 显著性
X1超声时间 0.35 1 0.35 3.07 0.101 7
X2料液比 1.80 1 1.27 15.93 0.001 3 **
X3超声温度 2.31 1 2.31 20.37 0.000 5 **
X4超声功率 0.45 1 0.45 3.94 0.067 2
X1X2 1.25 1 1.25 11.05 0.005 0 **
X1X3 0.075 1 0.075 0.66 0.430 6
X1X4 0.25 1 0.25 2.23 0.157 4
X2X3 2.70 1 2.70 23.89 0.000 2 **
X2X4 1.31 1 1.31 11.54 0.004 3 **
X3X4 2.55 1 2.55 22.53 0.000 3 **
X1
2 2.39 1 2.39 21.12 0.000 4 **
X2
2 1.05 1 1.05 9.26 0.008 8 **
X3
2 5.94 1 5.94 52.48 ＜0.000 1 **
X4
2 1.38 1 1.38 12.24 0.003 5 **
注：*. P＜0.05，差异显著；**. P＜0.01，差异极显著。表4同。
表 4 多元回归模型方差分析表
Table 4 Analysis of variance (ANOVA) for the quadratic polynomial model
来源 方差和 自由度 均方差 F值 P值 显著性
模型 20.62 14 1.47 13.01 ＜0.000 1 **
失拟项 1.36 10 0.14 2.42 0.204 1
纯误差 0.22 4 0.056
残差 1.58 14 0.11
相关之和 22.20 28
精密度=12.471
由表3可知，方程的一次项中X2、X3对辣木叶多酚提
取量的影响极显著；交互项X1X2、X2X3、X2X4和X3X4对辣
木叶多酚提取量的影响极显著。由此可知，各具体试验
因素对响应值的影响并非是简单的线性关系。各因素之
间均存在显著的交互作用。由表4可知，回归模型项极
为显著，响应值的决定系数R2达到0.928 6，说明模型的
拟合度良好，表明通过该模型能够很好地对辣木叶多酚
提取量做出预测。调整决定系数R2Adj达到0.857 3，说明
辣木叶多酚提取量模型分别能够在85.73%的程度上解释
试验结果，仅有14.27%不能用该模型表示。模型失拟项
不显著（P＞0.05），进一步说明此模型的拟合度良好。
离散系数表示试验的精确度[22]，本试验模型离散系数为
1.43%，说明模型方程能够较好地反映真实值。综上所
述，回归模型拟合程度良好，试验误差小，能够准确的
分析和预测辣木叶多酚提取量。
2.4 响应面分析ᨀਆ䟿/ ˄mg/g ˅ 22.022.523.023.524.024.525.0
－1.0－1.0
－0.5－0.5
0.00.0
0.50.5
1.01.0
X 1䎵༠ᰦ䰤X2ᯉ⏢∄
A.超声时间与料液比ᨀਆ䟿/ ˄mg/g ˅ 22.022.523.023.524.024.525.0
－1.0－1.0
－0.5－0.5
0.00.0
0.50.5
1.01.0
X 1䎵༠ᰦ䰤X3䎵༠ᓖ
B.超声时间与超声温度ᨀਆ䟿/ ˄mg/g ˅ 22.523.023.524.024.525.0
－1.0－1.0
－0.5－0.5
0.00.0
0.50.5
1.01.0
X 1䎵༠ᰦ䰤X4䎵༠࣏⦷
C.超声时间与超声功率ᨀਆ䟿/ ˄mg/g ˅ 2122232425
－1.0
－0.5
0.0
0.5
1.01.0
0.5
0.0
－0.5
－1.0 X 2ᯉ⏢∄X3䎵༠ᓖ
D.料液比与超声温度ᨀਆ䟿/ ˄mg/g ˅ 22.522.023.023.524.024.525.0
－1.0－1.0
－0.5－0.5
0.00.0
0.50.5
1.01.0
X 2ᯉ⏢∄X4䎵༠࣏⦷
E.料液比与超声功率
※工艺技术 食品科学 2016, Vol.37, No.20 29ᨀਆ䟿/ ˄mg/g ˅ 22.522.023.023.524.024.525.0
－1.0－1.0
－0.5－0.5
0.00.0
0.50.5
1.01.0
X 3䎵༠ᓖX4䎵༠࣏⦷
F.超声温度与超声功率
图 2 各因素交互作用对辣木叶多酚提取量影响的响应面图
Fig. 2 Response surface plots showing the effects of extraction
condition on the extraction rateof polyphenols from Moringa oleifera
Lam. leaves
响应面图是回归方程的形象描述，能够直观反映各
个因素与响应值之间的关系以及两因素间交互作用的类
型，然后进一步优化成生产条件[23]。运用Design-Expert
软件所获得的三维响应面图，由图2A可知，当料液比
为1∶30（g/mL）时，随着超声时间的延长辣木叶多酚
提取量不断上升而后逐渐趋于平稳，当料液比变化到
1∶40（g/mL）时，辣木叶多酚提取量呈现先上升再下降
的趋势，这与料液比单因素分析中结果一致，即在较高
的溶剂用量条件下，辣木叶提取量出现下滑现象；由图
2B、C可知，当超声时间一定时，辣木叶多酚提取量随
超声温度的升高，呈现先上升后下降的趋势。而当超声
温度或超声功率一定时，辣木叶多酚提取量呈现先上升
后趋于平稳的趋势；图2D、E与图2A类似，当料液比为
1∶30时，随着超声温度的升高或超声功率的增加辣木叶
多酚提取量不断上升而后逐渐趋于平稳，当料液比变化
到1∶40（g/mL）时，辣木叶多酚提取量随温度的升高
或超声功率的增加呈现先上升再下降的趋势；由图2F可
知，当一个因素值确定后，辣木叶多酚提取量随另一个
因素值的增加而呈现先上升后下降的趋势。
2.5 提取参数优化及模型验证
运用D e s i g n - E x p e r t软件求出被检变量的最优
值。即最优提取工艺为超声时间1 9 . 5 m i n、料液比
1∶30（g/mL）、超声温度20.2 ℃、超声功率250 W，此
时辣木叶多酚提取量为25.60 mg/g。在此条件下，通过
超声辅助提取法提取辣木叶多酚，3 次平行实验得出辣
木叶多酚实际提取量为（25.14±0.46）mg/g，与理论值
非常接近。因此，该多元二次回归方程能够准确对超声
辅助提取辣木叶多酚提取量预测。在与超声辅助提取最
优条件相同的温度（20.2 ℃）、料液比（1∶30）和时间
（19.5 min）条件下，对辣木叶多酚采用传统水浴浸提
法进行提取，3 次平行实验得出辣木叶多酚提取量仅为
（12.33±0.84）mg/g。因此，与传统提取方法相比，通
过本实验优化的超声辅助提取工艺对辣木叶多酚进行提
取，其提取量能够提高1 倍以上。
2.6 体外抗氧化活性测定结果
0
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5 A
1 000䍘䟿⎃ᓖ/˄µg/mL˅2 000 3 000 4 000䘈࣋ 䗓ᵘਦཊ䞊VC
0
0
20
40
60
80
100 B
1 000䍘䟿⎃ᓖ/˄µg/mL˅2 000 3 000 4 000DPPH 㠚⭡ส䲔⦷/% 䗓ᵘਦཊ䞊VC
0
0
20
40
60
80
100
C
1 000䍘䟿⎃ᓖ/˄µg/mL˅2 000 3 000 4 000䎵≗䱤ᆀ㠚⭡ส䲔⦷/% 䗓ᵘਦཊ䞊VC
图 3 辣木叶多酚的还原力（A）、DPPH自由基清除率（B）和
超氧阴离子自由基清除率（C）测定结果
Fig. 3 The reducing power (A), the DPPH radical scavenging activities (B)
and the O2
－· scavenging effect (C) of polyphenols from Moringa oleifera
Lam. leaves
由 图 3 A 可 知 ， 在 辣 木 叶 多 酚 质 量 质 量 浓 度
62.5～4 000 μg/mL的范围内，辣木叶多酚的还原力随着
多酚质量质量浓度增加而增加，当多酚质量质量浓度处
于最高点（4 000 μg/mL时），还原力（1.82±0.05）达到
了同等质量浓度VC还原力（2.24±0.02）的81.25%，证
明了辣木叶多酚具有良好的还原力。
由图3B可知，不同质量浓度的辣木叶多酚具有一定
的DPPH自由基清除能力，半数清除质量浓度（EC50）为
159.75 μg/mL。其中当质量浓度在62.5～500 μg/mL范围
内，DPPH自由基清除能力迅速上升，在辣木叶多酚质
量质量浓度达到500 μg/mL时，DPPH自由基清除率高达
（89.78±2.59）%，达到同等质量浓度VC的DPPH自由
基清除率（（95.36±0.72）%）的94.15%。当辣木叶多
酚质量质量浓度高于500 μg/mL时，DPPH自由基清除率
趋于平稳。
超氧阴离子自由基是反应性氧中间物的一种，其
与羟基结合后的产物会对细胞DNA造成一定程度的损
坏。因此，清除超氧阴离子自由基在抗氧化过程中起着
重要的作用。由图3C可知，辣木叶多酚的超氧阴离子
30 2016, Vol.37, No.20 食品科学 ※工艺技术
自由基EC50值为79.05 μg/mL。随着辣木叶多酚质量质
量浓度的升高，超氧阴离子自由基清除率升高，并在
质量浓度达到1 000 μg/mL后趋于平稳，在此质量浓度
条件下，辣木叶多酚的超氧阴离子自由基清除率高达
（74.92±2.68）%，是同质量浓度VC超氧阴离子自由基
清除率（（99.83±0.01）%）的75.05%。
通过辣木叶多酚的体外抗氧化实验，证明了辣木叶
多酚具有较强还原力、DPPH自由基清除能力和超氧阴离
子自由基清除能力，是一种潜在的抗氧化剂。
3 结 论
在单因素试验的基础上，通过Box-Behnken响应面试
验设计，优化得到了辣木叶多酚超声辅助提取最优工艺
参数为超声时间19.5 min、料液比1∶30（g/mL）、超声
温度20.2 ℃、超声功率250 W。在此条件下验证实验，
辣木叶多酚提取量达到（25.14±0.46）mg/g，证明应用
响应面法优化超声辅助提取辣木叶多酚是准确可行的。
此外，通过体外抗氧化实验充分证明了辣木叶多酚具有
较强的抗氧化活性，其还原力、DPPH自由基清除能力和
超氧阴离子自由基清除能力分别达到同等质量浓度VC的
81.25%、94.15%和 75.05%。该研究为辣木叶多酚进一步
工业化生产以及辣木活性成分抗氧化剂的深度开发提供
理论依据。
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