郭淼，宋江峰,豆海港

（1.南陽(yáng)農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院，河南南陽(yáng)473003；2.南陽(yáng)市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心，河南南陽(yáng)473003；3.周口職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南周口466001）

超聲波輔助提取草果精油及其抗氧化活性研究

郭淼1，宋江峰2,豆海港3，*

（1.南陽(yáng)農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院，河南南陽(yáng)473003；2.南陽(yáng)市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心，河南南陽(yáng)473003；3.周口職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南周口466001）

主要研究超聲波輔助草果精油提取優(yōu)化工藝及其清除自由基作用，同時(shí)對(duì)正交試驗(yàn)進(jìn)行方差分析，結(jié)果表明：各因素及模型對(duì)提取率的影響均達(dá)到了極顯著水平，最佳工藝參數(shù)為提取次數(shù)為4次，料液比為1∶15（g/mL），乙醇濃度為75%，超聲時(shí)間50 min。草果精油清除DPPH自由基、清除ABTS＋自由基及絡(luò)合Fe2＋能力試驗(yàn)表明，草果精油在濃度2 mg/mL～10mg/mL的DPPH自由基清除率、ABTS＋自由基清除率及Fe2＋絡(luò)合率都隨著提取物的濃度增加而增大的變化趨勢(shì)，但2 mg/mL草果精油清除ABTS+自由基效果好于同濃度的BHT。

超聲波；草果精油；自由基

植物精油，作為一類(lèi)天然植物添加劑，不僅賦予食品特殊香氣，還能提供更高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，具有防腐、抗菌、抗氧化、抗腫瘤等作用。因此，植物精油通常作為天然防腐劑和殺菌劑，可廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥及化妝品等領(lǐng)域[1]。

草果（Amomum tsao-ko），又名草果子，系姜科豆蔻屬（Amomum）植物草果的干燥成熟果實(shí)，主產(chǎn)于我國(guó)廣西、云南、貴州等地，系藥食同源物品[2]，具有健脾、溫胃止痛和止嘔截瘧等功能[3]。目前草果研究主要集中于揮發(fā)油，其揮發(fā)油主要有α-蒎烯、β-蒎烯、桉油精、香葉醇、檸檬醛、松油醇、香葉醇和橙花叔醇等[4-5]。

為更好地利用開(kāi)發(fā)草果資源，筆者采用超聲波輔助提取草果精油工藝，優(yōu)選出最佳的提取工藝，同時(shí)對(duì)草果精油抗氧化活性進(jìn)行了初步研究，以期為草果的開(kāi)發(fā)利用提供一定的參考依據(jù)。

1 材料與設(shè)備

1.1 材料與試劑

草果：當(dāng)?shù)爻?，置于?0±1）℃干燥箱干燥6 h，經(jīng)粉碎后過(guò)40目篩，備用。

1，1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl radical 2，2-Diphenyl-1-（2，4，6-trinitrophenyl）hydrazyl（DPPH）、2，2'-Azinobis-（3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate）（ABTS）、鐵試劑（Ferrozine）：西格瑪奧德里奇（上海）貿(mào)易有限公司；其它試劑均為分析純。

1.2 主要儀器

HR287迷你攪拌機(jī)：飛利浦家庭電器有限公司；R214B旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海申順生物科技有限公司；HHS-2S電熱恒溫水浴鍋、FA2104電子分析天平：上海天平儀器廠；JY92-IIDN超聲波發(fā)生器：寧波新芝生物科技有限公司；UV-754型分光光度計(jì)：上海楚定分析儀器有限公司。

2 試驗(yàn)方法

2.1 草果精油超聲波輔助提取優(yōu)化

正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，根據(jù)單因素的結(jié)果，選定草果精油得率為考察目標(biāo)。根據(jù)實(shí)際要求，采用食用乙醇為提取溶劑，以料液比（g/mL）、乙醇濃度、提取次數(shù)、超聲時(shí)間為因素，采用L9（34）正交試驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化條件的探索。因素水平見(jiàn)表1。

表1 因素水平表Table 1 Factor level table

2.2 體外抗氧化能力測(cè)定

DPPH自由基清除能力（DPPH法），參考許宗運(yùn)等[6]的方法；ABTS+自由基清除能力（ABTS法），參考莫開(kāi)菊等[7]的方法；Fe2+絡(luò)合能力的測(cè)定，參考Dinis等[8]的方法。上述3種抗氧化方法均以BHT（2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚，butylated hydroxytoluene）為對(duì)照，試驗(yàn)均進(jìn)行3次重復(fù)，結(jié)果表示為均值±標(biāo)準(zhǔn)差（X±SD）。

3 結(jié)果與討論

3.1 草果精油超聲輔助提取工藝正交試驗(yàn)

采用2.1的試驗(yàn)方法，選用L9（34）的正交試驗(yàn)方案進(jìn)行，以獲得最佳提取條件，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。正交試驗(yàn)結(jié)果采用統(tǒng)計(jì)軟件SAS（8.20）進(jìn)行分析，正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析見(jiàn)表3。

表2 草果精油超聲輔助提取工藝正交試驗(yàn)Table 2 Orthogonal test of ultrasonic assisted extraction on essential oils of Amomum tsao-ko

表3 正交試驗(yàn)方差分析表Table 3 Analysis of variance of orthogonal test

從表2結(jié)果可看出，各因素對(duì)提取率的影響由大到小依次為C＞A＞B＞D，即乙醇濃度＞提取次數(shù)＞料液比＞處理時(shí)間。草果精油提取率最好的是A3B1C2D3，即提取次數(shù)為4次，料液比為1：15（g/mL），乙醇濃度為75%，超聲時(shí)間50 min。經(jīng)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證，草果精油提取率為1.72%，證明了正交試驗(yàn)結(jié)果的合理性。表3正交試驗(yàn)結(jié)果分析，各因素及模型對(duì)提取率的影響均達(dá)到了極顯著水平，這表明選取的正交試驗(yàn)確定的提取條件合理。

3.2 體外抗氧化活性研究

3.2.1 清除DPPH自由基能力的測(cè)定

DPPH自由基是一種穩(wěn)定的自由基，廣泛應(yīng)用于測(cè)定天然抗氧化劑的自由基清除能力[8]，當(dāng)它遇到還原性物質(zhì)時(shí)，自由基被清除，顏色從紫色變?yōu)辄S色，其在517 nm處的吸光度值減小，根據(jù)吸光度變化可測(cè)得DPPH自由基的清除程度[9]。清除DPPH自由基能力見(jiàn)圖1。

圖1 清除DPPH自由基能力Fig.1 The radicals scavenging activity of DPPH

如圖1所示，隨著濃度的增加，DPPH自由基的清除率呈逐漸增大變化趨勢(shì)，草果精油對(duì)DPPH自由基清除率值顯著低于BHT。這種差異可能是由于物質(zhì)的還原能力和濃度造成的。近來(lái)，許多研究表明，草果精油[9-10]具有一定的清除自由基能力。

3.2.2 清除ABTS+能力的測(cè)定

ABTS[2，2′-Azino-bis-（3-ethylbenzthiazoline-6-sulphoniate）]是目前使用最廣泛的測(cè)定樣品的總抗氧化能力，在反應(yīng)體系中，ABTS經(jīng)氧化形成穩(wěn)定的ABTS+自由基。被測(cè)物質(zhì)加入ABTS+自由基溶液后，與ABTS+自由基反應(yīng)后使溶液褪色，在734 nm有特征吸收峰[11]。不同濃度的草果精油清除ABTS+自由基能力結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 ABTS＋自由基清除能力Fig.2 The scavenging activity of ABTS＋

從圖2中看出，隨著精油濃度的增加，ABTS+自由基的清除率呈逐漸增大變化趨勢(shì)，但2 mg/mL草果精油的清除ABTS+自由基的效果好于同濃度BHT。

3.2.3 絡(luò)合Fe2+能力的測(cè)定

絡(luò)合能力是評(píng)價(jià)抗氧化劑活性的一個(gè)重要指標(biāo)。在生物體內(nèi)，F(xiàn)e2+可以催化脂質(zhì)過(guò)氧化并能和活性氧反應(yīng)產(chǎn)生羥基自由基，來(lái)破壞生物體的大分子物質(zhì)。Ferrozine試劑與Fe2+生成藍(lán)色物質(zhì)，當(dāng)反應(yīng)體系加入抗氧化劑時(shí)，使溶液藍(lán)色變淺[12]。以BHT為對(duì)比，草果精油對(duì)Fe2+絡(luò)合能力測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 Fe2＋絡(luò)合能力Fig.3 The complexing capacity of Fe2＋

從圖3中表明，草果精油隨著濃度的增加，絡(luò)合率也逐漸增大，但絡(luò)合率低于同濃度的BHT。

4 結(jié)論

1）利用超聲波輔助提取草果工藝的優(yōu)化研究表明，從草果提取精油的最佳工藝條件為：提取次數(shù)為4次，料液比為1∶15（g/mL），乙醇濃度為75%，超聲時(shí)間50 min。

2）正交試驗(yàn)方差分析結(jié)果表明各因素對(duì)提取率的影響由大到小依次為乙醇濃度＞提取次數(shù)＞料液比＞處理時(shí)間。

3）草果精油清除DPPH自由基、清除ABTS+自由基及絡(luò)合Fe2+能力試驗(yàn)表明，草果精油在濃度2mg/mL～10 mg/mL的DPPH自由基清除率、ABTS+自由基清除率及Fe2+絡(luò)合率都隨著提取物的濃度增加而增大的變化趨勢(shì)，但2 mg/mL草果精油清除ABTS+自由基效果好于同濃度的BHT。

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Study on Essential Oils of Amomum tsao-ko Ultrasonic Assisted Extraction and Its Antioxidant Activity

GUO Miao1，SONG Jiang-feng2，DOU Hai-gang3，*
（1.Nanyang Vocational College of Agriculture，Nanyang 473003，Henan，China；2.Nanyang Quality and Technical Supervision and Testing Center，Nanyang 473003，Henan，China；3.Zhoukou Vocational&Technical College，Zhoukou 466001，Henan，China）

This paper mainly studies the ultrasonic assisted essential oils of Amomum tsao-ko extraction and optimization process and its effect on the free radicals，and variance analysis of orthogonal experiment，the results showed that the models and the factors influence on extraction yield were reached extremely significant level，the best process parameters：extraction times for four times，and solid-liquid ratio was 1∶15（g/mL），75%ethanol concentration，ultrasonic time 50 min.Essential oils of Amomum tsao-ko scavenging DPPH free radical，remove ABTS+free radical and complexing ability of Fe2+test showed that essential oils of Amomum tsao-ko at the concentration of 2 mg/mL-10 mg/mL of DPPH free radical clearance，ABTS+free radical clearance and Fe2+complexing rate are the change trend of the activity was increased with the concentration of the extract，but 2 mg/mL essential oils of Amomum tsao-ko removal ABTS+free radical better than with the concentration of butylated hydroxyl toluene.

ultrasonic assisted extraction（UAE）；essential oils of Amomum tsao-ko；free radical

2016-11-16

郭淼（1968—），女（漢），副教授，本科，主要從事高職食品專(zhuān)業(yè)的教學(xué)和科學(xué)研究工作。

*通信作者

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.16.013