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刺玫果醇提物制备及其主要活性成分与抗氧化相关性

符群 吴桐 廖声玲 王梦丽

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刺玫果醇提物制备及其主要活性成分与抗氧化相关性

    作者简介: 符群,博士,高级工程师。主要研究方向:天然产物活性成分研究。Email:nefufuqun@163.com 地址:150040黑龙江省哈尔滨市香坊区和兴路26号.

Preparation of alcohol extract of Rosa davurica and the correlations between its main active components and antioxidant

  • 摘要: 目的 通过对北方林区刺玫果醇提物的制备及其主要活性成分进行研究,为刺玫果的进一步合理利用提供参考。方法 采用高剪切乳化技术辅助乙醇提取刺玫果活性成分,在单因素试验基础上,以醇提物得率为指标,采用响应面法对主要工艺参数进行优化。对刺玫果醇提取物中总多酚、总黄酮、槲皮素和绿原酸进行提取,与DPPH·、OH·和·ABTS+的清除能力利用Pearson法做相关性研究。结果 回归模型较好的反映了刺玫果黄酮醇提物与料液比、剪切转速、剪切时间的关系;确定最佳提取工艺为:料液比为1:25 g/mL,剪切转速为18 000 r/min,剪切时间为3 min,得率为(14.94 ± 0.47)%,回归模型的失拟值不显著,说明该回归模型模拟较好。绿原酸对DPPH·清除能力最强,在0.150 μg/mL时清除率达到80.84%;总黄酮对OH·清除能力最强,在0.484 μg/mL时清除率为82.32%;槲皮素对·ABTS+清除能力最强,在4.7 μg/mL时清除率达到91.32%。总黄酮与DPPH·、·OH、·ABTS+这3种自由基清除率相关系数最大,并与这3者清除能力的相关系数分别为 0.886、0.976、0.989(P < 0.01)。结论 采用高剪切乳化技术辅助乙醇提取的刺玫果醇提物得率比普通超声辅助醇提法效果更好,醇提物得率增加了(2.11 ± 0.51)%,且不破坏刺玫果主要成分活性,刺玫果中总黄酮含量与抗氧化能力相关性最强。
  • 图 1  料液比对醇提物得率的影响

    Figure 1.  Effects of solid-liquid ratio on the yield of alcohol extracts

    图 2  剪切转速对醇提物得率的影响

    Figure 2.  Effects of shear speed on the yield of alcohol extracts

    图 3  剪切时间对醇提物得率的影响

    Figure 3.  Effects of shear time on yield of alcohol extracts

    图 4  料液比及剪切转速对得率的响应面及等高线

    Figure 4.  Response surface and contour line of material-liquid ratio and shear speed on yield

    图 5  料液比及剪切时间对得率的响应面及等高线

    Figure 5.  Response surface and contour lines for yield ratio and shear time on yield

    图 6  剪切时间及剪切转速对得率的响应面及等高线

    Figure 6.  Response times and contour lines for shear rate and shear speed versus yield

    表 1  响应面因素水平设计表

    Table 1.  Design table of response surface factor level

    水平 Level 因素 Factor
    料液比Solid-liquid ratio/(g·mL− 1) 剪切转速
    Shear speed/(r·min− 1)
    剪切时间
    Shear time/min
    − 1 1∶20 15 000 2
    0 1∶25 18 000 3
    1 1∶30 21 000 4
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    表 2  响应面试验设计及结果

    Table 2.  Response surface test design and results

    试验号
    Test No.
    料液比
    Solid-liquid ratio
    剪切转速
    Shear speed
    剪切时间
    Shear time
    得率
    Yield/%
    1 0 1 1 12.37
    2 − 1 1 0 11.78
    3 0 0 0 14.68
    4 − 1 − 1 0 11.30
    5 0 1 − 1 8.40
    6 − 1 0 1 11.90
    7 1 − 1 0 11.10
    8 0 − 1 1 10.09
    9 0 0 0 14.32
    10 1 0 1 11.90
    11 1 0 − 1 11.80
    12 − 1 0 − 1 10.40
    13 1 1 0 11.20
    14 0 0 0 15.43
    15 0 − 1 − 1 10.01
    16 0 0 0 15.24
    17 0 0 0 15.87
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    表 3  方差分析表

    Table 3.  ANOVA of regression analysis

    方差来源
    Source of
    variance
    平方和
    Sum of
    squares
    自由度
    Degrees of
    freedom
    均方
    Mean
    square
    F
    模型 Model 71.42 9 7.94 19.48**
    A 0.048 1 0.048 0.12
    B 0.20 1 0.20 0.48
    C 3.99 1 3.99 9.80*
    AB 0.036 1 0.036 0.089
    AC 0.49 1 0.49 1.20
    BC 3.78 1 3.78 9.29*
    A2 6.48 1 6.48 15.90**
    B2 26.80 1 26.80 65.79**
    C2 23.61 1 23.61 57.95**
    残差 Residual 2.85 7 0.41
    失拟项 Lack of fit 1.35 3 0.45 1.19
    纯误差 Pure error 1.51 4 0.38
    总和 Total 74.27 16
    注:**为差异极显著(P < 0.01),*为差异显著(P < 0.05)。A. 料液比;B. 剪切转速;C. 剪切时间。下同。Notes: ** means extremely significant difference, * means significant difference. A, solid-liquid ratio; B, shear speed; C, shear time. Same as below.
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    表 4  刺玫果主要成分抗氧化活性的IC50

    Table 4.  IC50 values of antioxidant activity of each substance

    项目
    Item
    总多酚
    Total polyphenols
    总黄酮
    Total flavonoids
    槲皮素
    Quercetin
    绿原酸
    Chlorogenic acid
    DPPH· 6.831 1.675 0.218 0.064
    OH· 102.000 0.317 1.417 0.819
    ·ABTS+ 32.000 8.000 0.509 138.000
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    表 5  刺玫果主要成分与抗氧化活性的相关性

    Table 5.  Correlations between main components and antioxidant activity of Rosa davurica

    项目
    Item
    DPPH·清除能力
    DPPH· scavenging capacity
    OH·清除能力
    OH· scavenging capacity
    ·ABTS+清除能力
    ·ABTS+ scavenging capacity
    总黄酮
    Total flavonoids
    0.886** 0.976** 0.989**
    总多酚
    Total polyphenols
    0.965** 0.884** 0.797**
    槲皮素
    Quercetin
    0.365 0.920** 0.595*
    绿原酸
    Chlorogenic acid
    0.683* 0.807** 0.840**
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  • [1] 于新, 李小华. 药食同源物品使用手册[M]. 北京: 中国轻工业出版社, 2012.Yu X, Li X H. Medicinal and herbal products handbook[M]. Beijing: China Light Industry Press, 2012.
    [2] 方家选, 杨志欣, 梁新武, 等. 南阳中草药名典[M]. 西安: 三秦出版社, 2004.Fang J X, Yang Z X, Liang X W, et al. Nanyang Chinese herbal medicine[M]. Xi’an: Sanqin Publishing House, 2004.
    [3] 李倬林, 曾宪鹏, 郑丽, 等. 刺玫果资源的开发利用现状[J]. 科技资讯, 2016, 160(30):160−161.Li Z L, Zeng X P, Zheng L, et al. Development and utilization status of Rosa davurica Pall. resources[J]. Science & Technology Information, 2016, 160(30): 160−161.
    [4] 冯杉杉, 金哲雄. 刺玫果研究进展[J]. 黑龙江医药, 2014, 27(4):785−788.Feng S S, Jin Z X. Research progress of Fructus rosae davuricae[J]. Heilongjiang Medicine Journal, 2014, 27(4): 785−788.
    [5] 何媛媛, 陈凡, 孙爱东. 刺玫果功效及食品开发研究进展[J]. 中国食物与营养, 2015, 21(6):25−28. doi: 10.3969/j.issn.1006-9577.2015.06.006He Y Y, Chen F, Sun A D. Research progress on health function and food exploitation of Rosa davurica[J]. Food and Nutrition in China, 2015, 21(6): 25−28. doi: 10.3969/j.issn.1006-9577.2015.06.006
    [6] Li Y H, Jiang B, Zhang T, et al. Antioxidant and free radical-scavenging activities of chickpea protein hydrolysate (CPH)[J]. Food Chemistry, 2008, 106(2): 444−450. doi: 10.1016/j.foodchem.2007.04.067
    [7] 钟方丽, 陈帅, 关晓侠. 微波法提取刺玫果总黄酮工艺研究[J]. 江苏农业科学, 2010(6):449−451. doi: 10.3969/j.issn.1002-1302.2010.06.179Zhong F L, Chen S, Guan X X. Microwave extraction of total flavonoids from Rosa davurica Pall.[J]. Jiangsu Agricultural Sciences, 2010(6): 449−451. doi: 10.3969/j.issn.1002-1302.2010.06.179
    [8] 张澈, 陈俊亮, 张春雨, 等. 正交试验优选刺玫果总黄酮提取工艺研究[J]. 食品与药品, 2016, 18(6):397−400. doi: 10.3969/j.issn.1672-979X.2016.06.007Zhang C, Chen J L, Zhang C Y, et al. Optimization of extraction technology of total flavonoids in Rosa fruit by orthogonal test[J]. Food and Drug, 2016, 18(6): 397−400. doi: 10.3969/j.issn.1672-979X.2016.06.007
    [9] 王晓林, 钟方丽, 薛健飞, 等. 酶法提取刺玫果总黄酮工艺研究[J]. 北方园艺, 2015(4):136−139.Wang X L, Zhong F L, Xue J F, et al. Study on the extraction technology of total flavonoids in fruit of Rosa davurica Pall. with enzymes method[J]. Northern Horticulture, 2015(4): 136−139.
    [10] 魏颖, 谷瑞增, 林峰, 等. 刺玫果提取物缓解油酸诱导的HepG2细胞脂肪堆积作用[J]. 食品科技, 2013, 38(7):230−234.Wei Y, Gu R Z, Lin F, et al. The effect of rose hip extraction on oleic acid-induced fat accumulation in HepG2 cells model[J]. Food Science and Technology, 2013, 38(7): 230−234.
    [11] 魏鉴腾, 裴栋, 刘永峰, 等. 高速剪切辅助提取浒苔多糖的工艺研究[J]. 食品工业科技, 2014, 35(19):267−269, 377.Wei J T, Pei D, Liu Y F, et al. Study on extraction process of Enteromorpha polysaccharide by high-speed shear technique[J]. Food Industry Technology, 2014, 35(19): 267−269, 377.
    [12] 杨诗斌, 徐凯, 张志森. 高剪切及高压均质机理研究及其在食品工业中的应用[J]. 粮油加工与食品机械, 2002(4):33−35.Yang S B, Xu K, Zhang Z S. Study on high shear and high pressure homogeneous mechanism and its application in food industry[J]. Grain and Oil Processing and Food Machinery, 2002(4): 33−35.
    [13] 许继华. 基于高剪切分散乳化技术的黄芪中黄酮类化合物提取方法及动力学研究[J]. 河北医药, 2013, 35(7):1090−1092.Xu J H. Study on extraction methods and kinetics of flavonoids from Astragalus membranaceus based on high shear dispersion emulsification technology[J]. Hebei Medical Journal, 2013, 35(7): 1090−1092.
    [14] 王领弟, 李艳荣, 张晓峰, 等. 刺玫果的研究近况[J]. 承德医学院学报, 2011, 28(4):416−417. doi: 10.3969/j.issn.1004-6879.2011.04.040Wang L D, Li Y R, Zhang X F, et al. Recent research on Rosa davurica Pall.[J]. Journal of Chengde Medical College, 2011, 28(4): 416−417. doi: 10.3969/j.issn.1004-6879.2011.04.040
    [15] 庄志军, 钟方丽, 杨英杰, 等. 刺玫果中总黄酮的提取与分析[J]. 中成药, 2007, 29(9):1394−1395. doi: 10.3969/j.issn.1001-1528.2007.09.053Zhuang Z J, Zhong F L, Yang Y J, et al. Extraction and analysis of total flavonoids in Rosa davurica Pall.[J]. Chinese Traditional Patent Medicine, 2007, 29(9): 1394−1395. doi: 10.3969/j.issn.1001-1528.2007.09.053
    [16] 郭海欢. 刺玫果提取物化学成分分离及黄酮苷元的制备[D]. 吉林: 吉林化工学院, 2016.Guo H H. Study on component separation of the Rosa davurica Pall. extracts and flavonoid aglycones preparation[D]. Jilin: Jilin Institute of Chemical Technology, 2016.
    [17] 田佳鑫. 软枣猕猴桃茎皮中槲皮素的提取纯化及抗氧化作用研究[D]. 沈阳: 沈阳农业大学, 2016.Tian J X. Study on the extraction and purification and antioxidant activitiy of quercetin from the stem bark of Actinidia arguta[D]. Shenyang: Shenyang Agricultural University, 2016.
    [18] 李万林. 向日葵花盘中绿原酸的微波辅助提取工艺条件研究[J]. 皮革与化工, 2013, 30(3):14−18. doi: 10.3969/j.issn.1674-0939.2013.03.004Li W L. Study on the microwave-assisted extraction of chlorogenic acid from sunflower[J]. Leather and Chemicals, 2013, 30(3): 14−18. doi: 10.3969/j.issn.1674-0939.2013.03.004
    [19] 鲁晓翔. 黄酮类化合物抗氧化作用机制研究进展[J]. 食品研究与开发, 2012, 33(3):220−224. doi: 10.3969/j.issn.1005-6521.2012.03.064Lu X X. Research progress in antioxidant mechanism of flavnonids[J]. Food Research and Developent, 2012, 33(3): 220−224. doi: 10.3969/j.issn.1005-6521.2012.03.064
    [20] Marian N, Ryszard A, Ryszard Z, et al. Antioxidant activity of crude phenolic extracts from wild blueberry leaves[J]. Polish Journal of Food and Nutrition Sciences, 2003, 53(12): 166−169.
    [21] Amarowicz R, Pegg R B, Rahimi-Moghaddam P, et al. Free-radical scavenging capacity and antioxidant activity of selected plant species from the Canadian prairies[J]. Food Chemistry, 2004, 84(4): 551−562. doi: 10.1016/S0308-8146(03)00278-4
    [22] 孟庆焕, 王化, 王洪政, 等. 牡丹种皮黄酮提取及对ABTS自由基清除作用[J]. 植物研究, 2013, 33(4):504−507.Meng Q H, Wang H, Wang H Z, et al. Extraction of total flavonoids from peony episperm and ABTS radical scavenging activity[J]. Bulletin of Botanical Research, 2013, 33(4): 504−507.
    [23] 黄国霞, 黄姿梅, 汪青, 等. 高剪切乳化技术在柚子皮总黄酮提取中的应用[J]. 中国食品添加剂开发应用, 2017(10):124−129.Huang G X, Huang Z M, Wang Q, et al. Application of high-speed shearing technique in extraction process of total flavonoids from pomelo peel[J]. Development and Application of Chinese Food Additives, 2017(10): 124−129.
    [24] Tania M S S, Celso A, Camar A B, et al. Chemical composition and free radical scavenging activity of pollen loads from stingless bee Melipona subnitida Ducke[J]. Journal of Food Composition and Analysis, 2006, 19(11): 507−511.
  • [1] 郭庆启张娜李梦云张智王振宇 . 落叶松松塔多酚成分和抗氧化能力与海拔的相关性研究. 北京林业大学学报, 2013, 10(1): 59-63.
    [2] 王小丹赵晓松戴松香李黎黄华国郭明辉贺庆棠高岩邵海荣李雪玲田晶会曹世雄张德荣董运斋黄荣凤王瑞刚华丽马宇飞关德新闫丽张晓丽于志明陈少良贺康宁古川郁夫王四清金幼菊李俊清习宝田贺庆棠阎海平李文彬冷平生陈斌如陈少良邹祥旺任云卯杨永福刘力源阎海平李建章王百田高双林高攀鲍甫成吴家兵李海英陈莉王蕾侯智赵有科陈华君金昌杰郝志勇侯智金小娟张卫强陈源泉程根伟王金满韩士杰杜建军翁海娇李涛尹婧高旺盛李鹤赵琼杨爽段杉 . 盐胁迫下3种杨树的抗氧化能力与耐盐性研究. 北京林业大学学报, 2005, 2(3): 47-52.
    [3] 王昌禄江慎华陈志强陈勉华王玉荣刘常金夏廉法 , . 香椿老叶总黄酮提取工艺及其抗氧化活性的研究. 北京林业大学学报, 2008, 5(4): 28-33.
    [4] 周杏子王子娜曾红胜夏尔东陈林任迪峰鲁军 . 核桃发酵乳的制备工艺及抗氧化活性研究. 北京林业大学学报, 2013, 10(5): 139-143.
    [5] 刘美芹范丙友王丰俊石娟周章义段旭良雷庆哲张玲曲红郝晨隋金玲贺窑青李在留王莉姚娜陈佳孙青胡海英李艳华刘丽胡晓丹孙月琴欧阳杰金莹程堂仁熊丹李莉乔海莉冯秀兰张艳霞骆有庆陈发菊陈晓阳沈昕郭锐李云郑彩霞张德权骆有庆周燕阎伟尹伟伦康向阳张志毅武彦文续九如孙爱东李凤兰张香田呈明陆海路端正王建中冯菁尹伟伦赵亚美王华芳马钦彦梁华军吴晓成高述民阎晓磊赵蕾安新民卢存福骆有庆沈繁宜武海卫姜金仲王晓东郝俊李忠秋骆有庆蒋湘宁史玲玲王百田梁宏伟郑永唐胡晓丹胡德夫孙爱东冯晓峰吴坚赵兵邹坤高荣孚骈瑞琪李凯严晓素王玉兵温秀凤3郭晓萍谢磊王冬梅冯仲科崔彬彬
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    [6] 姚琨练从龙王菁菁王厚领刘超尹伟伦夏新莉 . 胡杨PePEX11基因参与调节盐胁迫下拟南芥的抗氧化能力. 北京林业大学学报, 2018, 40(5): 19-28. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180086
    [7] 樊梓鸾张艳东张华王振宇包怡红 . 红松松针精油抗氧化和抑菌活性研究. 北京林业大学学报, 2017, 39(8): 98-103. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160265
    [8] 瓮岳太薛煜徐硕张国亮刘悦邸雪颖 . 松栎柱锈菌春孢子总黄酮提取及抗氧化活性. 北京林业大学学报, 2017, 39(3): 38-47. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160269
    [9] 程嘉莉马江肖爱华朱仲龙桑子阳马履一 . 红花玉兰挥发油萃取及抗氧化、抗菌活性研究. 北京林业大学学报, 2020, 42(2): 96-105. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190249
    [10] 郭庆启张娜刘奕兵王振宇 . 微波和超声波对落叶松树皮多酚浸提及其抗氧化效果影响. 北京林业大学学报, 2015, 12(1): 134-138. doi: 10.13332/j.cnki.jbfu.2015.01.018
    [11] 符群徐明慧王振宇 . 红松种鳞多酚超声波辅助提取优化工艺及其抗氧化性研究. 北京林业大学学报, 2015, 12(11): 128-135. doi: 10.13332/j.1000-1522.20140251
    [12] 郭庆启张娜李梦云张智王振宇 . 落叶松松塔多酚含量、抗氧化能力与生长坡向的相关性. 北京林业大学学报, 2014, 11(1): 62-65.
    [13] 邓心蕊王振宇刘冉刘敬华欧阳乐 . 红皮云杉球果乙醇提取物的抗氧化功能研究. 北京林业大学学报, 2014, 11(2): 94-101.
    [14] 路祺刘文俊祖元刚杨磊祖柏实李汶罡张宝友朱明华 . 刺五加根茎高沸醇木质素的分离及抗氧化活性. 北京林业大学学报, 2011, 8(4): 124-129.
    [15] 路祺朱明华祖元刚张莹张晓南李汶罡祖柏实张宝友 . 高沸醇有机木质素微粉制备及抗氧化性能. 北京林业大学学报, 2011, 8(5): 69-74.
    [16] 朱明华方桂珍韩世岩张彦华荣海宏郭军史永纯 . 刺五加根茎剩余物丙酮有机溶剂提取木质素及抗氧化活性. 北京林业大学学报, 2012, 9(1): 135-140.
    [17] 张亚亭李德海包怡红 . 橡子壳色素抗氧化活性研究. 北京林业大学学报, 2017, 39(4): 94-100. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160281
    [18] 罗书勤张相张明张力平 . 兴安落叶松树皮超临界CO2 萃取物的成分研究. 北京林业大学学报, 2014, 11(5): 142-145. doi: 10.13332/j.cnki.jbfu.2014.05.003
    [19] 母军于志明李黎周文瑞 . 木材剩余物的木酢液制备及其成分分析. 北京林业大学学报, 2008, 5(2): 129-132.
    [20] 段琼芬马李一余建兴张重权王有琼安鑫南 , . 辣木油的抗氧化稳定性研究. 北京林业大学学报, 2009, 6(6): 112-115.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-07-12
  • 录用日期:  2018-10-11
  • 网络出版日期:  2019-05-23
  • 刊出日期:  2019-08-01

刺玫果醇提物制备及其主要活性成分与抗氧化相关性

    作者简介: 符群,博士,高级工程师。主要研究方向:天然产物活性成分研究。Email:nefufuqun@163.com 地址:150040黑龙江省哈尔滨市香坊区和兴路26号
  • 东北林业大学林学院,黑龙江 哈尔滨 150040

摘要: 目的通过对北方林区刺玫果醇提物的制备及其主要活性成分进行研究,为刺玫果的进一步合理利用提供参考。方法采用高剪切乳化技术辅助乙醇提取刺玫果活性成分,在单因素试验基础上,以醇提物得率为指标,采用响应面法对主要工艺参数进行优化。对刺玫果醇提取物中总多酚、总黄酮、槲皮素和绿原酸进行提取,与DPPH·、OH·和·ABTS+的清除能力利用Pearson法做相关性研究。结果回归模型较好的反映了刺玫果黄酮醇提物与料液比、剪切转速、剪切时间的关系;确定最佳提取工艺为:料液比为1:25 g/mL,剪切转速为18 000 r/min,剪切时间为3 min,得率为(14.94 ± 0.47)%,回归模型的失拟值不显著,说明该回归模型模拟较好。绿原酸对DPPH·清除能力最强,在0.150 μg/mL时清除率达到80.84%;总黄酮对OH·清除能力最强,在0.484 μg/mL时清除率为82.32%;槲皮素对·ABTS+清除能力最强,在4.7 μg/mL时清除率达到91.32%。总黄酮与DPPH·、·OH、·ABTS+这3种自由基清除率相关系数最大,并与这3者清除能力的相关系数分别为 0.886、0.976、0.989(P < 0.01)。结论采用高剪切乳化技术辅助乙醇提取的刺玫果醇提物得率比普通超声辅助醇提法效果更好,醇提物得率增加了(2.11 ± 0.51)%,且不破坏刺玫果主要成分活性,刺玫果中总黄酮含量与抗氧化能力相关性最强。

English Abstract

  • 刺玫果为蔷薇科(Rosaceae)植物山刺玫(Rosa davurica)的果实,刺玫果是东北地区一种比较特有的山野果,广布于东北和华北地区林地,资源丰富且价廉易得,果实含有多种功效成分,具有较高的保健、医药价值[1]。刺玫果含有14种人体必需的矿质元素,多种维生素、氨基酸、多不饱和脂肪酸、黄酮、皂苷、多糖、鞣质等化合物,其中研究较多的为黄酮类化合物,已鉴定的单体成分有芦丁、金丝桃苷、银锻苷、橙皮苷、槲皮素、山奈素等,刺玫果实具有药食同源的开发价值[2]

    近年来林下浆果在世界范围内受到关注,其产品研发成为热点,但对于刺玫果中活性成分的构效关系及作用机理研究报道较少,市场推广度及民众认知度有限,目前已有的产品形式仅限刺玫果叶茶、复合饮料、果醋及果酒,初级产品的研发对于刺玫果原料的利用率很低,更多的刺玫果资源处于落果荒山的现状,导致北方林区野生刺玫果资源未被开发利用。

    由于内源性自由基的影响,人体会被其氧化损害,而抗氧化剂在一定程度上会抵制这种氧化现象。化学合成抗氧化剂普遍具有一定肌体毒副作用,植物源的天然抗氧化剂食品安全性高,愈来愈受到研究者及消费者的关注,从野生浆果中开发天然抗氧化剂具有重要意义。已有研究表明,刺玫果具有多种生理活性,在抗衰老、抗氧化、抗肿瘤、耐缺氧、提高免疫活性和调节心脑血管疾病等方面起到特殊作用[3-6]

    目前刺玫果的提取方法有微波辅助提取法[7]、浸提回流法[8]、酶法辅助提取[9]等。魏颖等[10]通过超声辅助醇提法获得的醇提物得率为6.86%,本研究采用高剪切分散乳化技术对刺玫果醇提物和其主要成分进行提取,这种技术近几年被人们熟知并且渐渐开始使用,亦被许多医学、药物行业等研究[11],在定子和转子的极速旋转下,物料在其中往复受力,最终,成分从破碎的细胞壁中被提取出来,方便易行、节省时间[12]。设备结构简单,工业可行性强。许继华[13]通过色谱分析,得出高剪切乳化提取黄酮明显高于普通超声提取。本研究旨在通过刺玫果醇提物制备方法的研究,获得低成本、高效率的生产工艺,以刺玫果抗氧化成分与抗氧化效果的相关研究为理论基础,为刺玫果的综合利用和深度开发提供依据[14-15]

    • 刺玫果鲜果:采集自萝北县林业局下属林场。

      试剂:没食子酸标准品(≥ 95%)、芦丁对照品(≥ 98%)、绿原酸标准品(≥ 98%)、槲皮素标准品(≥ 98%)、1,1-二苯基-2-苦肼基(自由基)、ABTS+、邻二氮菲、福林酚试剂、无水乙醇、FeSO4、K2S2O8、Na2CO3、NaNO2、Al(NO3)3,均为分析纯。

      仪器:XSE204电子天平(瑞士梅特勒−托利多仪器(中国)有限公司);T6新世纪紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司);FA25高剪切分散乳化机(上海弗鲁克流体机械制造有限公司)。

    • 鲜刺玫果经清洗去杂,低温干燥后,破碎为60目粉末,冷藏备用。

    • 在前期预试验基础上,选择对醇提物得率有显著影响的因素进行研究,即:料液比(1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30 g/mL),剪切转速(12 000、15 000、18 000、21 000、24 000 r/min),剪切时间(1、2、3、4、5 min),分别考察不同水平条件对醇提物得率(AE)的影响。

      $ {\rm AE}= m/{m_{0}} $

      式中:m为去除溶剂后残渣的质量,mg;m0为用于提取的刺玫果质量,g。

    • 根据单因素试验结果,以影响得率的主要因素,料液比、剪切转速、剪切时间为变量,以醇提物的得率为响应值,采取Box-Behnken试验设计方法,利用Design-Expert来设计三因素三水平的响应面工艺优化试验,优化高剪切辅助提取刺玫果醇提物工艺参数,其水平设计见表1

      表 1  响应面因素水平设计表

      Table 1.  Design table of response surface factor level

      水平 Level 因素 Factor
      料液比Solid-liquid ratio/(g·mL− 1) 剪切转速
      Shear speed/(r·min− 1)
      剪切时间
      Shear time/min
      − 1 1∶20 15 000 2
      0 1∶25 18 000 3
      1 1∶30 21 000 4
    • 刺玫果中总多酚含量的测定:采用“福林酚”法测定[16]。刺玫果中总黄酮含量的测定:采用“NaNO2-Al(NO33-NaOH”比色法[17]测定。刺玫果中槲皮素含量的测定:根据相关文献[18]测定。刺玫果中绿原酸含量的测定:根据相关文献[19]测定。

    • 取不同浓度的供试品溶液4.0 mL,加入0.2 mmoL/L DPPH·溶液2.0 mL,反应完全后,以50%乙醇作为空白,在波长517 nm处测定光密度值(OD样品)。用蒸馏水代替供试品溶液,测定光密度值(OD空白)。用2.0 mL无水乙醇代替DPPH·溶液,测定光密度值(OD对照[20]

      $ {\rm{DPPH}} \cdot {\text{清除率}} \!=\! ({{\rm{OD}}_{{\text{空白}}}} \!-\! {{\rm{OD}}_{{\text{样品}}}} \!+\! {{\rm{OD}}_{{\text{对照}}}})/{{\rm{OD}}_{{\text{空白}}}} \! \times \! 100{\text{% }} $

    • 加入适量邻二氮菲无水乙醇溶液、磷酸盐缓冲液、蒸馏水、硫酸亚铁溶液、H2O2溶液于10 mL试管中,反应完全后于536 nm处测其光密度值(ODp)。用不同质量浓度的供试品溶液替代上述步骤中的蒸馏水,测其光密度值(ODs)。用蒸馏水替代H2O2溶液,于536 nm处测其光密度值(ODb[21]

      $ \cdot {\rm{OH}}{\text{清除率}} = ({{\rm{OD}}_{\rm{s}}} - {{\rm{OD}}_{\rm{p}}})/({{\rm{OD}}_{\rm{b}}} - {{\rm{OD}}_{\rm{p}}}) \times 100 {\text{% }} $

    • 取0.2 mL不同质量浓度的供试品溶液于10 mL具塞试管,再加入7.8 mL·ABTS+工作液,均匀混合,反应完全后,以蒸馏水为空白,测其在734 nm处的光密度值(OD)[22]

      $ \cdot {\rm{ABTS}}{\text{清除率}} = ({{\rm{OD}}_{{\text{空白}}}} - {\rm{OD}})/{{\rm{OD}}_{{\text{空白}}}} \times 100{\text{% }} $

    • 采用Excel和SPSS18.0对2.2.7的数据进行分析(显著性界值为P < 0.05,极显著性界值为P < 0.01),利用Pearson法进行刺玫果生物活性物质含量与抗氧化能力的相关性分析。

    • 不同剪切转速、料液比、剪切时间对刺玫果醇提物得率的影响,结果见图1 ~ 3

      图  1  料液比对醇提物得率的影响

      Figure 1.  Effects of solid-liquid ratio on the yield of alcohol extracts

      图  2  剪切转速对醇提物得率的影响

      Figure 2.  Effects of shear speed on the yield of alcohol extracts

      图  3  剪切时间对醇提物得率的影响

      Figure 3.  Effects of shear time on yield of alcohol extracts

      图1 ~ 3可知,随着剪切转速、剪切时间的增加和料液比的减小,醇提物得率增加,这可能是由于前期剪切转速和剪切时间的增加,可以更充分地破坏刺玫果组织细胞壁,与此同时也使温度升高,这两者都促使了刺玫果中活性物质溶出。而溶剂的增加,使原料与溶剂接触面积增大,促进刺玫果中的活性成分的溶出并向溶剂扩散,得率呈上升趋势;但当剪切转速、剪切时间分别大于21 000 r/min、3 min和料液比小于1∶25 g/mL时,继续改变因素水平值,醇提物的得率下降或变化不显著,这可能是由于剪切速转过高或剪切时间较长时,产生的热量促进活性物质发生了分解氧化等副反应,导致得率降低。而随着溶剂的增加,也使高剪切的刀头与原料的有效接触剪切的概率降低,得率呈下降的趋势。

    • 根据单因素的试验结果,以刺玫果醇提物得率为响应值,以料液比、剪切转速、时间为自变量,进行三因素三水平的17组响应面分析试验,经过Design-Expert 8.0.6 trial设计出的方案及结果如表2所示。

      表 2  响应面试验设计及结果

      Table 2.  Response surface test design and results

      试验号
      Test No.
      料液比
      Solid-liquid ratio
      剪切转速
      Shear speed
      剪切时间
      Shear time
      得率
      Yield/%
      1 0 1 1 12.37
      2 − 1 1 0 11.78
      3 0 0 0 14.68
      4 − 1 − 1 0 11.30
      5 0 1 − 1 8.40
      6 − 1 0 1 11.90
      7 1 − 1 0 11.10
      8 0 − 1 1 10.09
      9 0 0 0 14.32
      10 1 0 1 11.90
      11 1 0 − 1 11.80
      12 − 1 0 − 1 10.40
      13 1 1 0 11.20
      14 0 0 0 15.43
      15 0 − 1 − 1 10.01
      16 0 0 0 15.24
      17 0 0 0 15.87

      采用Design-Expert 8.0.6软件对试验数据进行回归拟合,回归方程:刺玫果醇提物得率 = 15.11 + 0.077A + 0.16B + 0.71C − 0.095AB − 0.35AC + 0.97BC − 01.24A2 − 2.52B2 − 2.37C2,对模型进行回归分析。

      式中:A表示料液比,B表示剪切转速(r/min),C表示剪切时间(min)。

      回归模型的R2 = 0.961 6,R2Adj = 0.912 3说明该模型预测结果与实际结果吻合较好,由表3可知,ABC 3个因素对得率的影响顺序为:C(剪切时间) > B(剪切转速) > A(料液比)。

      表 3  方差分析表

      Table 3.  ANOVA of regression analysis

      方差来源
      Source of
      variance
      平方和
      Sum of
      squares
      自由度
      Degrees of
      freedom
      均方
      Mean
      square
      F
      模型 Model 71.42 9 7.94 19.48**
      A 0.048 1 0.048 0.12
      B 0.20 1 0.20 0.48
      C 3.99 1 3.99 9.80*
      AB 0.036 1 0.036 0.089
      AC 0.49 1 0.49 1.20
      BC 3.78 1 3.78 9.29*
      A2 6.48 1 6.48 15.90**
      B2 26.80 1 26.80 65.79**
      C2 23.61 1 23.61 57.95**
      残差 Residual 2.85 7 0.41
      失拟项 Lack of fit 1.35 3 0.45 1.19
      纯误差 Pure error 1.51 4 0.38
      总和 Total 74.27 16
      注:**为差异极显著(P < 0.01),*为差异显著(P < 0.05)。A. 料液比;B. 剪切转速;C. 剪切时间。下同。Notes: ** means extremely significant difference, * means significant difference. A, solid-liquid ratio; B, shear speed; C, shear time. Same as below.
    • 通过三维响应曲面图中曲面陡峭度及等高线密集度分析影响因素与其交互作用的显著性。

      图4a可以得出,对得率的影响程度:转速 > 料液比。转速的提高,反应充分,过而高转速导致活性物质的分解,进而影响得率。由图4b可知,料液比(A)和转速(B)等高线图显示两因素交互作用不显著。

      图  4  料液比及剪切转速对得率的响应面及等高线

      Figure 4.  Response surface and contour line of material-liquid ratio and shear speed on yield

      图5a可以得出,对得率的影响程度:时间 > 料液比。剪切时间的延长,有利于提取刺玫果醇提物反应更充分,而料液比过大导致原料在溶剂中较分散,降低得率。由图5b可知,料液比(A)和时间(C)两因素交互作用不显著。

      图  5  料液比及剪切时间对得率的响应面及等高线

      Figure 5.  Response surface and contour lines for yield ratio and shear time on yield

      图6a可以得出,由陡峭的程度可得,对得率的影响程度:时间 > 转速。由图6b可知,转速(B)和时间(C)等高线图密集且呈椭圆形,说明两因素交互作用显著。

      图  6  剪切时间及剪切转速对得率的响应面及等高线

      Figure 6.  Response times and contour lines for shear rate and shear speed versus yield

    • 由Design-Expert软件计算可得出理论最佳工艺条件:料液比为1∶25.03,剪切转速为18 185.57 r/min,时间为3.16 min,得率为(15.17 ± 0.58)%。考虑生产实践中的易操作性,将料液比取值1∶25,剪切转速18 000 r/min,时间3 min,通过验证试验,平均得率为(14.94 ± 0.47)%,结果符合,说明模型优化提取工艺可靠。

    • 采用1.4方法分析提取物的抗氧化活性,并计算其IC50值,结果如表4所示。

      表 4  刺玫果主要成分抗氧化活性的IC50

      Table 4.  IC50 values of antioxidant activity of each substance

      项目
      Item
      总多酚
      Total polyphenols
      总黄酮
      Total flavonoids
      槲皮素
      Quercetin
      绿原酸
      Chlorogenic acid
      DPPH· 6.831 1.675 0.218 0.064
      OH· 102.000 0.317 1.417 0.819
      ·ABTS+ 32.000 8.000 0.509 138.000

      IC50值是指被测量的拮抗剂的半抑制浓度。IC50值越低,表明该物质抗氧化性越强,由表4可知,各物质在DPPH·清除方面的活性:绿原酸 > 槲皮素 > 总黄酮 > 总多酚;在OH·清除方面的活性:总黄酮 > 绿原酸 > 槲皮素 > 总多酚;在·ABTS+清除方面的活性:槲皮素 > 总黄酮 > 总多酚 > 绿原酸。

      刺玫果的抗氧化能力与总黄酮、总多酚、槲皮素和绿原酸4者相关性见表5

      表 5  刺玫果主要成分与抗氧化活性的相关性

      Table 5.  Correlations between main components and antioxidant activity of Rosa davurica

      项目
      Item
      DPPH·清除能力
      DPPH· scavenging capacity
      OH·清除能力
      OH· scavenging capacity
      ·ABTS+清除能力
      ·ABTS+ scavenging capacity
      总黄酮
      Total flavonoids
      0.886** 0.976** 0.989**
      总多酚
      Total polyphenols
      0.965** 0.884** 0.797**
      槲皮素
      Quercetin
      0.365 0.920** 0.595*
      绿原酸
      Chlorogenic acid
      0.683* 0.807** 0.840**

      通过表5中各主要成分与抗氧化活性的纵向比可知,总黄酮、总多酚含量与DPPH·清除能力、·OH清除能力、·ABTS+的清除能力之间存在极显著相关性;槲皮素与DPPH·清除能力无显著相关性,与·ABTS+的清除能力存在较强相关性,但与·OH清除能力相关性却极显著;绿原酸与DPPH·清除能力相关性较强(P < 0.05),与·OH、·ABTS+的清除能力存在极显著相关。

      综上,在3种抗氧化试验中,总黄酮的抗氧化能力强于其余3种活性物质。由此可知,刺玫果在生理上能够发挥其功效,主要原因可能是其具有优于其他物质的抗氧化性。黄酮可以通过抑制自由基产生、直接清除自由基、激活机体抗氧化的体系等方式进行体内的抗氧化作用,并且黄酮类化合物的含量与其抗氧化活性呈正相关,这与相关文献研究结论相符[23-24]

    • 本课题通过响应面法优化了刺玫果醇提物的高剪切乳化制备方法。得到了最佳工艺条件:料液比为1∶25 g/mL,剪切转速为18 000 r/min,时间为3 min,得率为(14.94 ± 0.47)%,该方法的运用较普通超声辅助醇提法提高了(2.11 ± 0.51)%。通过对刺玫果醇提取物中总多酚、总黄酮、槲皮素和绿原酸含量与DPPH·、OH·和·ABTS+清除能力做相关性研究,显示出刺玫果中总黄酮与DPPH·清除能力、·OH清除能力和·ABTS+清除能力的相关系数最高(P < 0.01),说明刺玫果中总黄酮含量与抗氧化能力之间的相关性最强。

      综上所述,采用高剪切乳化辅助乙醇制备的刺玫果醇提物抗氧化活性得以很好的保持,该工艺投资低,较传统超声提取法效率有所提高,且大大缩短了生产周期,对降低生产成本有积极意义,适宜基层林区初期建设采用。本文为刺玫果资源的综合利用提供理论依据,为刺玫果实现产业转化奠定指导性的研究基础。

参考文献 (24)

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