全 文 ： 2010, Vol. 31, No. 18 食品科学 ※工艺技术120
微波辅助萃取葫芦巴茎叶挥发油工艺优化及
抗氧化性研究
王 雅，赵 萍，任海伟，张锦琇，赵丽娟
(兰州理工大学生命科学与工程学院，甘肃 兰州 730050)
摘 要：采用微波辐助萃取法对葫芦巴茎叶挥发油提取工艺进行单因素和正交试验研究，用还原力、DPPH自由
基清除能力和Rancimat法对其抗氧化活性进行研究。结果表明：以乙醚为萃取溶剂，从葫芦巴茎叶中萃取挥发油
的最佳工艺条件：微波功率为低火、萃取时间 30s、料液比 1:4(g/mL)、提取前浸泡时间 20min，在此条件下挥发
油得率达 3.374%；各因素对挥发油得率影响的主次顺序为料液比＞浸泡时间＞微波功率＞微波萃取时间；葫芦巴
茎叶挥发油有较强的还原能力，对DPPH自由基有较强的清除能力，当质量浓度为 200mg/L时对猪油的抗氧化活性
最强，但其抗氧化活性小于同质量浓度的 VC。
关键词：葫芦巴茎叶；挥发油；微波；工艺优化；抗氧化性能
Microwave-assisted Extraction Optimization and Antioxidant Activity Studies of
Essential Oil from the Stems and Leaves of Fenugreek
WANG Ya，ZHAO Ping，REN Hai-wei，ZHANG Jin-xiu，ZHAO Li-juan
(School of Life Science and Engineering, Lanzhou University of Technology，Lanzhou 730050, China)
Abstract ：In the present study, we optimized the microwave-assisted diethyl ether extraction process of essential oil from the
stems and leaves of fenugreek using single factor and orthogonal array design methods. In addition, reducing power, DPPH
radical scavenging and Rancimat assays were used to see whether the extracted oil has antioxidant effect. The optimal extraction
conditions were found to be: microwave power, low fire; length of extraction time, 30 s; solid/liquid ratio (g/mL), 1:4; and length
of pre-extraction soaking time, 20 min. An oil yield of 3.374% was obtained under such conditions. Solid/liquid ratio had the most
important effect on oil yield, followed by length of pre-extraction soaking time, microwave power and length of extraction time
in decreasing order. The extracted oil had strong reducing power and DPPH radical scavenging activity and presented the highest
protective effect against lipid peroxidation in lard at a concentration of 200 mg/L, which, however, smaller than that of vitamin
C at the same concentration.
Key words：the stems and leaves of fenugreek；essential oil；microwave-assisted extraction；process optimization；
antioxidant activity
中图分类号：TS201.1 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2010)18-0120-04
收稿日期：2010-06-29
基金项目：兰州理工大学优秀青年教师培养计划项目(0908ZXC164)
作者简介：王雅(1974 —)，女，副教授，博士研究生，主要从事食品、生物工程研究。E-mail：wangya502@163.com
葫芦巴(Trigonella foenum-graecum L.)，英文名 se-
men tr igonellae，fenugreek，别名香苜蓿、香豆子，
为一年生豆科葫芦巴属草本芳香植物，主要种植于西北
地区[ 1]。葫芦巴不仅是一种蔬菜，也是一种药材，据李
时珍编撰的《本草纲目》一书中记载：葫芦巴苦、温，
入肾、膀胱二经，功用为补肾阳，祛寒湿、治寒病即
腹胁胀满，治冷气疝窿、寒湿脚气，益在肾[2- 3]。目前，
对其挥发油成分研究及采用超声波辅助法提取工艺已有
研究报道[4]，而采用微波辅助萃取法对葫芦巴油进行提
取及葫芦巴油的抗氧化活性研究未见报道，本实验采用
微波辐助萃取法提取胡芦巴茎叶挥发油，并对其抗氧化
性能进行研究，为葫芦巴茎叶的药用和食用研究提供一
定的理论依据。
1 材料与方法
121※工艺技术 食品科学 2010, Vol. 31, No. 18
1.1 材料、试剂与仪器
葫芦巴茎叶：2 0 0 8 年 9 月新鲜采自甘肃武威，自
然风干后粉碎过 40 目筛，备用；新鲜猪板油 市购。
乙醚 天津市风船化学试剂有限公司；VC 天津市
医药工业技术研究所；铁氰化钾 国药集团化学试剂有
限公司；所用试剂均为分析纯。
743型Rancimat食用油氧化稳定性测定仪 瑞士万
通公司；UV-9000紫外分光光度计 北京瑞丽分析仪器
公司；WP750型微波炉 顺德市格兰仕微波炉电器有限
公司。
1.2 方法
1.2.1 提取工艺优化[5-6]
5.00g葫芦巴茎叶粉置于烧杯中，加一定体积的乙
醚，浸泡一定时间，按设定的微波萃取时间和微波功
率在微波炉中萃取后，萃取液过滤，滤液中加入无水
硫酸钠脱水，然后再过滤于已称质量的烧杯，置烧杯
于通风橱中，待乙醚挥发完全后，称烧杯与挥发油总
质量，计算葫芦巴茎叶挥发油(以下简称葫芦巴挥发油)
得率。
　　
挥发油质量
挥发油得率 /%=——————× 100
　　 原料质量
1.2.2 抗氧化性能
1.2.2.1 DPPH自由基清除能力[7-12]
待测液的制备：以无水乙醇为溶剂配制质量浓度为
0.025mg/mL的DPPH溶液和质量浓度为0.2mg/mL的VC溶
液。以无水乙醇为溶剂先配制 0.1mg/mL的葫芦巴挥发油
溶液，然后稀释成 0.01、0.02、0.03、0.04mg/mL和
0.05mg/mL的溶液备用。
以无水乙醇为对照，取DPPH溶液 2.5mL与 2.5mL
无水乙醇混合，测定溶液在 517nm的吸光度(A 0)，
抗氧化活性测定：精确吸取上述不同质量浓度的挥
发油溶液 2.5mL，与质量浓度 0.025mg/mL的DPPH溶液
2.5mL混合，摇匀后放置 30min。以无水乙醇为对照，
测定上述溶液在最大吸收峰处吸光度(A i)；精确吸取上
述不同质量浓度挥发油溶液 2.5mL，分别与 2.5mL无水
乙醇混合均匀后，以无水乙醇为对照，测定各溶液在
最大吸收峰波长处的吸光度(A j)，分别测得 A j，按下式
计算清除率：
　　
Ai－Aj
清除率 /%=(1－————)× 100
　　 A0
用同样的方法测定VC清除DPPH自由基能力，并得
到在一定质量浓度范围内的回归方程，通过线性方程计
算 IC50(自由基清除率为 50%时所对应的样液质量浓度)。
1.2.2.2 还原力测定[4,13]
采用铁氰化钾还原法评价挥发油还原能力。在不同
质量浓度的挥发油溶液中加入 2.5mL (0.2mol/L，pH6.6)
磷酸盐缓冲液，加入 2.5mL质量分数 1%六氰合铁酸钾
溶液，混匀，50℃恒温 20min，快速冷却后加入 2.5mL
质量分数 10%三氯乙酸，3000r/min离心 10min，取上
清液 2.5mL，依次加入 2.5mL蒸馏水，0.5mL质量分
数 0.1%三氯化铁，于 700nm处测定吸光度，以吸光度
表示还原能力，然后根据回归方程计算 EC50(EC50为吸光
度为 0.5时对应的质量浓度)，EC50越大，物质的抗氧化
活性越小。并用对应质量浓度的VC作还原力比较试验。
1.2.2.3 油氧化稳定性测定[14-15]
精确称取 3.00g猪油，配制不同浓度的葫芦巴挥发
油溶液，用 743型Rancimat仪 110℃、空气流量 20L/h
下测定其诱导时间，诱导时间越长，说明油样抗氧化
性能越好。用同质量浓度 V C 溶液做对比试验。
2 结果与分析
2.1 单因素试验
2.1.1 料液比对葫芦巴挥发油得率的影响
在浸泡时间 15min、微波功率低火、萃取时间 30s
的条件下，分别用 1:2、1:3、1:4、1:5、1:6(g/mL)的
料液比萃取葫芦巴挥发油。由图 1可知，随萃取液用量
增大，挥发油得率增大，当料液比小于 1 : 4 时，挥发
油得率基本不变，因此，取最佳料液比为 1 : 4。
2.1.2 微波萃取时间对葫芦巴挥发油得率的影响
图 2 萃取时间对挥发油得率的影响
Fig.2 Effect of length of extraction time on oil yield
2.8
2.4
2.0
1.6
挥
发
油
得
率
/%
提取时间 /s
0 10 20 30 40 50
图 1 料液比对挥发油得率的影响
Fig.1 Effect of solid/liquid ratio on oil yield
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
挥
发
油
得
率
/%
料液比(g/mL)
1:2 1:3 1:4 1:5 1:6 1:7
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水平 A微波功率 B 萃取时间 /s C浸泡时间 /min D料液比(g/mL)
1 低火 20 15 1:3
2 中低火 30 20 1:4
3 中火 40 25 1:5
表 1 正交试验因素水平表
Table 1 Factors and levels in the orthogonal array design
试验号 A B C D 挥发油得率 /%
1 低火 20 15 1:3 2.714
2 低火 30 20 1:4 3.374
3 低火 40 25 1:5 2.721
4 中低火 20 20 1:5 2.984
5 中低火 30 25 1:3 2.699
6 中低火 40 15 1:4 2.911
7 中火 20 25 1:4 2.178
8 中火 30 15 1:5 2.675
9 中火 40 20 1:3 2.805
K1 8.81a 7.88 8.30b 8.22
K2 8.59b 8.75 9.16a 8.46 最佳组合
K3 7.66c 8.44 7.60c 8.38 A1B2C2D2
R 0.38 0.29 0.52 0.08
表 2 正交试验因素水平及设计与结果
Table 2 Orthogonal array design arrangement and experimental
results
注：同列不同字母表示差异显著(P＜ 0.05) 。
从表 2极差 R值看出：RA＞ RB＞ RC＞ RD，即影
响因素主次顺序为：浸泡时间＞微波功率＞微波萃取时
间＞料液比，最佳组合为 A1B2C 2D2，即微波功率低火、
微波萃取时间 30s、料液比 1:4、提取前浸泡时间 20min，
在此最优条件下挥发油得率达(3.374± 0.058)%。
对正交试验结果进行方差分析，结果表明微波功
率、浸泡时间两个因素不同水平有显著差异(P＜ 0.05)，
微波萃取时间和料液比无显著差异。经过 LSR多重比较
分析，微波功率、浸泡时间两个因素不同水平间都有
显著差异(P＜ 0.05)。
方差来源 离差平方和 自由度 均方 F值
A 0.25 2 0.12 24.12*
B 0.13 2 0.07 12.58
C 0.41 2 0.20 39.58*
D 0.01 2 0.01 1.00
误差 0.01 2 0.01
表 3 方差分析
Table 3 Analysis of variances for oil yield with various extraction
conditions
注：F 0.05( 2,2 )=19.00，F 0.01( 2,2 )=99.00；* .差异显著，P＜ 0 .05。
样品 线性回归方程 IC50/(g/L)
葫芦巴挥发油 y=959.64x+6.7458(R2 = 0.9964) 0.0451
VC y=1406.9x+16.568(R2 = 0.9964) 0.0238
表 4 挥发油和 VC对 DPPH自由基清除能力比较
Table 4 Comparison on DPPH scavenging capacity between the
extracted oil and vitamin C
在葫芦巴浸泡时间 15min、微波功率低火、料液比
1 : 4 条件下，研究萃取时间对葫芦巴挥发油得率的影
响。由图 2 可知，当微波萃取时间 3 0s 时，挥发油得
率达最高，萃取时间继续增加，由于溶剂沸腾，造成
低沸点挥发油成分挥发损失，得率下降，所以取最佳
微波萃取时间为 30s。
2.1.3 浸泡时间对葫芦巴挥发油得率的影响
图 3 浸泡时间对挥发油得率的影响
Fig.3 Effect of length of pre-extraction soaking time on oil yield
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
挥
发
油
得
率
/%
浸泡时间 /min
0 5 10 15 20 25 30
在微波功率低火、料液比 1:4、萃取时间 30s条件
下，研究浸泡时间对葫芦巴挥发油得率的影响。由图 3
可知，随萃取前浸泡时间的延长，挥发油得率也增大，
当浸泡时间达 20min时，挥发油得率达最高，所以最佳
浸泡时间为 20min。
2.1.4 微波功率对葫芦巴挥发油萃取效果的影响
图 4 微波功率对挥发油得率的影响
Fig.4 Effect of microwave power on oil yield
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
挥
发
油
得
率
/%
功率
底火 中低火 中火
在浸泡时间 20min、微波萃取时间 30s、料液比
1:4条件下，由图 4可知，随微波功率的增大，挥发油
得率反而降低，在微波功率为低火时挥发油得率达最
高；当功率为中低火和中火时，由于溶剂沸腾，使得
挥发油中一些低沸点成分随介质的沸腾而挥发损失，得
率下降，所以最佳微波功率为低火。
2.2 正交试验设计及结果
2.3 最佳萃取条件下得到葫芦巴挥发油抗氧化活性
2.3.1 DPPH自由基清除能力
由图 5和表 4可知，葫芦巴挥发油对DPPH自由基
123※工艺技术 食品科学 2010, Vol. 31, No. 18
有较强的清除能力，且清除能力与质量浓度线性正相
关，葫芦巴挥发油的 IC 50值小于 VC，说明葫芦巴挥发
油对 DPPH自由基的清除能力小于 VC。
2.3.2 还原力测定结果
样品 回归方程 EC50/(g/L)
葫芦巴挥发油 y=0.8148x +0.00(R2=0.9955) 0.6132
VC y=1.2484x+ 0.00(R2=0.9965) 0.3999
表 5 挥发油和 VC还原力 EC50 比较
Table 5 Comparison on reducing power between the extracted oil and
vitamin C
注：y 为吸光度，x 为质量浓度。
由表 5 可看出，葫芦巴茎叶挥发油的 EC 50 值大于
VC，说明葫芦巴茎叶挥发油的抗氧化活性小于 VC。
2.3.3 对油脂的抗氧化活性
由图 7 可知，随质量浓度的增大，葫芦巴挥发油
对油脂的抗氧化诱导时间增大，当浓度为 200mg/L其诱
导时间最大，说明此时其抗氧化活性最强；另外，在
相同质量浓度下，葫芦巴挥发油对油脂的抗氧化诱导时间小于
VC，说明相同质量浓度下葫芦巴挥发油的抗氧化活性小于VC。
3 结 论
以乙醚为溶剂，微波辅助萃取葫芦巴挥发油的最佳
工艺条件为：微波功率低火、微波萃取时间 30s、料液
比 1:4、提取前浸泡时间 20min。因素的主次顺序为：浸
泡时间＞微波功率＞微波萃取时间＞料液比。经方差分
析，微波功率、浸泡时间两个因素不同水平有显著差异
(P＜ 0.05)；葫芦巴挥发油有较强的还原能力，对DPPH
自由基有较强的清除能力，当质量浓度为200mg/L时对猪
油的抗氧化活性最强，但其抗氧化活性小于同浓度的VC。
参 考 文 献 ：
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图 5 挥发油和 VC对 DPPH 自由基的清除能力
Fig.5 Concentration dependent DPPH scavenging effect of the
extracted oil and vitamin C
100
80
60
40
20
0
清
除
率
/%
质量浓度 /(g/L)
0.01 0.02 0.03 0.04 0.05
葫芦巴挥发油
VC
图 6 葫芦巴挥发油与 VC 还原力比较
Fig.6 Concentration dependent reducing power of the extracted oil
and vitamin C
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
吸
光
度
质量浓度 /(g/L)
0.00 0.08 0.16 0.24 0.32 0.40
葫芦巴挥发油
VC
图 7 葫芦巴茎叶挥发油和 VC 对油脂诱导时间比较
Fig.7 Comparison on induction time for lard between the extracted oil
and vitamin C
12
10
8
6
4
2
0
诱
导
时
间
/h
质量浓度 /(g/L)
0 150 200 250
葫芦巴挥发油
VC
由图 6可知，葫芦巴挥发油具有较强的还原力，说
明葫芦巴挥发油具有较强的抗氧化性能。挥发油还原能
力在一定质量浓度下呈线性相关，且随着质量浓度的增
大挥发油和 VC的还原力都增大，但是，在相同质量浓
度下挥发油还原力小于 VC，说明相同质量浓度下葫芦
巴挥发油抗氧化活性小于VC。