李凌娜,楊繼威,張麗芬,趙夢健,王振華,馬成俊
(煙臺大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,山東煙臺 264005)
迷迭香(Rosmarinus officinalisL.)是唇形科迷迭香屬植物[1],原產(chǎn)于地中海地區(qū)[2],我國多地均有種植,藥食兩用,是一種重要的香料,亦常用作化妝品、醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域的原料[3],在我國“迷迭香提取物”作為天然抗氧化食品添加劑(GB 1886.172-2016,食品安全國家標(biāo)準(zhǔn),食品添加劑)[4],廣泛應(yīng)用于油脂、肉類及海鮮等的運輸、貯藏和加工過程中的抗氧化和保鮮[5-9]。迷迭香提取物中抗氧化活性成分以萜類物質(zhì)為主[10],包括迷迭香酚、迷迭香酸、鼠尾草酚、鼠尾草酸等[11],其中代表性成分為水溶性的迷迭香酸(Rosmarinic acid,RA)和脂溶性的鼠尾草酸(Carnosic acid,CA)(化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖1)[12],在“迷迭香提取物”國家標(biāo)準(zhǔn)中,將迷迭香酸和鼠尾草酸的含量作為迷迭香提取物質(zhì)量控制的成分,許多研究也表明迷迭香酸和鼠尾草酸具有預(yù)防糖尿病和肥胖[13]、抗腫瘤[14]、神經(jīng)保護(hù)[15]、保肝[16]和抗菌[17]等作用。
圖1 鼠尾草酸和迷迭香酸化學(xué)結(jié)構(gòu)式Fig.1 Chemical structural formulae of carnosic acid and rosmarinic acid
目前,做為食品添加劑的“迷迭香提取物”提取方法主要有乙醇熱回流法、正己烷冷浸法和超臨界流體萃取法[4]。超臨界流體萃取法和正己烷冷浸提取法僅獲得脂溶性成分[18];乙醇加熱回流提取容易使其中鼠尾草酸氧化成中間產(chǎn)物鼠尾草酚,迷迭香酸也易氧化降解,使得提取物抗氧化性能顯著降低[19]??傊?,現(xiàn)有的提取方法存在設(shè)備成本高、提取耗能耗時、所用溶劑易燃易爆、提取效率低等問題[20-22]。
低共熔溶劑(Deep Eutectic Solvent,DESs)這一概念最早在2003 年由Abboot 等[23]提出,它是由氫鍵受體(Hydrogen Bond Acceptors,HBAs)和氫鍵供體(Hydrogen Bond Donors,HBDs)混合而成的兩組分或三組分低共熔混合物[24],因其具有無毒、易于合成、成本低、提取效率高、保護(hù)活性物質(zhì)、可回收降解、安全性高、節(jié)約能耗等特點[25-26],已被廣泛應(yīng)用于多酚[27-28]、黃酮[29-30]、有機酸[31]等天然活性物質(zhì)的提取。
Wojeicchowski 等[31]研究了疏水性DESs 提取迷迭香中的脂溶性成分鼠尾草酸和鼠尾草酚。Vladimir-Kne?evi?等[32]研究了親水性DESs 提取迷迭香中的水溶性成分迷迭香酸等。Vieira 等[33]研究了兩相(疏水性和親水性)DESs 同時提取迷迭香中脂溶性和水溶性成分。到目前為止,未見采用單相DESs 同時提取迷迭香中脂溶性和水溶性有效成分的報道。本研究以同時提取迷迭香中的代表成分迷迭香酸和鼠尾草酸為目標(biāo),從多種可能的DESs 組合中,篩選出組成和組分比例最優(yōu)的DESs 作為提取試劑,通過單因素實驗和響應(yīng)面法優(yōu)化探索迷迭香中主要抗氧化活性成分的提取工藝,為高效快速提取迷迭香抗氧化物及其資源開發(fā)提供參考依據(jù)。
迷迭香藥材 購自安徽亳州藥材市場,經(jīng)煙臺大學(xué)藥學(xué)院生藥室李桂生博士鑒定為迷迭香枝葉(Rosmarinus officinalisL.);迷迭香酸對照品 純度98.9%,中國食品藥品檢定研究院;鼠尾草酸對照品純度≥99%,成都瑞芬思德丹生物科技有限公司;乳酸、檸檬酸、氯化膽堿、甜菜堿、1,2-丙二醇、尿素、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、蘋果酸、葡萄糖、異丙醇、丙三醇、乙二醇、L 脯氨酸、L 精氨酸、薄荷醇、月桂酸、壬酸、癸酸、無水乙醇 均為國產(chǎn)分析純。
Agilent 1260 型高效液相色譜儀(配DAD 檢測器) 美國Agilent 公司;DF-101T 集熱式恒溫加熱磁力攪拌器 上海秋佐科學(xué)儀器有限公司;AR1140型電子天平 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;MS-12Pro 高速離心機 群安實驗儀器有限公司;AHA-A 數(shù)顯恒溫振蕩器 常州天瑞儀器有限公司。
1.2.1 低共熔溶劑的制備及篩選
1.2.1.1 低共熔溶劑的制備 分別選取氫鍵受體和氫鍵供體,二者混合后加入適量水,采用加熱震蕩方式進(jìn)行制備,在80 ℃水浴下進(jìn)行震蕩使其形成穩(wěn)定、均一體系的DESs[31],冷卻備用,不能互溶或者分層則不能形成DESs。
1.2.1.2 低共熔溶劑的篩選 分別以氯化膽堿、甜菜堿、檸檬酸和乳酸為HBA 和選擇的HBD 按照摩爾比1:2,含水量30%共計37 種組合(表1),組合包含親水性DESs 和疏水性DESs[34-35],以相同的提取條件進(jìn)行迷迭香中RA 和CA 的提取,考察不同DESs對RA 和CA 的提取得率,選擇提取得率最高的DESs做后續(xù)工藝優(yōu)化研究。
表1 不同組分DESs 的制備Table 1 Preparation of DESs with different components
1.2.2 迷迭香中RA 和CA 的提取 稱取經(jīng)粉碎過60 目篩的迷迭香粉末約0.1 g,按液固比20:1(mL/g)加入DESs,45 ℃加熱提取40 min,離心5 min(轉(zhuǎn)速12000 r/min),取上清液稀釋,用0.22 μm 微孔濾膜過濾,即待測樣品。
1.2.3 RA 和CA 含量的測定及標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制
1.2.3.1 RA 和CA 含量的測定 參考文獻(xiàn)[4],采用高效液相色譜法(HPLC)同時測定RA 和CA 的含量。色譜柱Symmetry C18(4.6×250 mm,5 μm);進(jìn)樣量20 μL,流速1 mL/min,柱溫35 ℃;流動相:A 相為0.2%磷酸水溶液,B 相為乙腈,梯度洗脫見表2。DAD 檢測器掃描范圍為230~360 nm。將待測樣品以上述色譜條件進(jìn)行HPLC 分析,按照下式計算RA 和CA 的得率。
表2 流動相梯度洗脫程序Table 2 Mobile phase gradient elution procedure
RA(CA)得率(mg/g)=提取液中RA(CA)濃度×提取液體積/迷迭香粉質(zhì)量(g)
1.2.3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制 精密稱取迷迭香酸標(biāo)準(zhǔn)品20.87 mg 和鼠尾草酸標(biāo)準(zhǔn)品34.78 mg,置于25 mL容量瓶中,以甲醇稀釋定容作為母液。分別吸取1、2、3、4、5 mL 于10 mL 容量瓶中并以甲醇稀釋定容,作為系列混合對照品溶液。分別吸取20 μL 上述混合對照品溶液,注入高效液相色譜儀中,記錄色譜峰面積。
1.2.4 單因素實驗 使用選擇的DESs 最優(yōu)組合,依照1.2.2 提取方法,固定提取溫度35 ℃,提取時間30 min,含水量30%,液固比20:1 g/mL,考察不同摩爾比(1:1、1:2、1:3、1:4)對RA 和CA 提取得率的影響,確定最佳摩爾比。分別設(shè)定含水量,液固比,提取時間,提取溫度4 個影響提取得率的因素在以下條件進(jìn)行單因素實驗:含水量0、10%、20%、30%、40%、50%(提取溫度35 ℃,提取時間30 min,液固比20:1 g/mL,摩爾比1:2);液固比10:1、20:1、30:1、40:1、50:1、60:1 g/mL(提取溫度35 ℃,提取時間30 min,摩爾比1:2,含水量10%);提取時間30、60、90、120 min(提取溫度35 ℃,含水量10%,液固比為20:1 g/mL,摩爾比1:2);提取溫度25、35、45、55、65 ℃(提取時間60 min,含水量10%,液固比20:1 g/mL,摩爾比1:2)。
1.2.5 響應(yīng)面優(yōu)選提取方法 參考單因素實驗結(jié)果,以提取時間(A),DESs 含水量(B),液固比(C),提取溫度(D)作為考察因素,以RA 和CA 的得率為考察指標(biāo),利用Box-Behnken Design(BBD)法設(shè)計四因素三水平的響應(yīng)面優(yōu)化試驗,試驗因素與水平見表3。
表3 響應(yīng)面因素水平設(shè)計Table 3 Factors and levels of response surface methodology
1.2.6 傳統(tǒng)有機溶劑提取迷迭香中的抗氧化成分參考文獻(xiàn)[3,36],采用80%乙醇回流提取和正己烷冷浸法提取迷迭香中的有效成分RA 和CA,和DESs提取液比較其提取率和體外清除DPPH 自由基的能力。取迷迭香0.5 g,加入80%乙醇25 mL,回流提取1 h,放冷后過濾,用80%乙醇定容至25 mL,作為乙醇回流提取液;取迷迭香0.5 g,用25 mL 正己烷室溫下浸提24 h,過濾,旋蒸除去溶劑,用80%乙醇溶解并定容至25 mL,作為正己烷冷浸提取液。按照1.2.3 項下“含量測定”方法,分別測定不同方法提取RA 和CA 的得率。
1.2.7 抗氧化活性測定 比較不同提取方法所得提取液DPPH 自由基清除能力。參考文獻(xiàn)[37],用無水乙醇配制0.1 mmol/L DPPH 溶液,避光備用,精密稱取3.0 mg 維生素C 定容于100 mL 容量瓶中,避光保存。取4 支試管,分別加入DESs、乙醇、正己烷提取液各1 mL,并加入3 mL 的DPPH 溶液,避光反應(yīng)30 min,此為樣品組,記為A1;取1 mL 提取液并加入3 mL 無水乙醇,此為空白組,記作A2;取1 mL 雙蒸水加入3 mL 的DPPH 溶液,此為對照組,記為A0。在517 nm 測吸光度。按照下列公式計算各自對DPPH 自由基清除率:
本實驗中所有實驗均重復(fù)3 次,單因素實驗數(shù)據(jù)處理使用SPSS 20.0 和Origin 8.0,響應(yīng)面試驗設(shè)計及數(shù)據(jù)處理使用Design expert 12。
以對照品濃度為橫坐標(biāo),色譜峰峰面積為縱坐標(biāo)進(jìn)行線性回歸分析,得到的迷迭香酸的回歸方程為:y=16593x+305.29,R2=0.9978,表明在0.03843~0.8348 mg/mL 范圍內(nèi)線性良好;鼠尾草酸的回歸方程為:y=16593x+305.29,R2=0.9978,表明在0.6956~1.39120 mg/mL 范圍內(nèi)線性良好。圖2 為高效液相含量測定色譜圖。
圖2 正己烷(A)、乙醇(B)和DESs(C)提取所得RA(1)和CA(2)及標(biāo)準(zhǔn)品(D)的HPLC 色譜圖Fig.2 HPLC chromatograms of RA (1) and CA (2) and standards (D) obtained by extraction with n-hexane (A), ethanol(B), and DESs (C)
經(jīng)過篩選舍去不能形成DESs 的組合,采用其余37 種組合以相同的方法提取迷迭香中的RA 和CA,以二者得率為考察指標(biāo),結(jié)果如圖3 所示。由圖3 得知,以乳酸作為氫鍵受體,1,4-丁二醇作為氫鍵供體,RA 和CA 的得率最高,分別達(dá)到11.78 和21.14 mg/g。因此選擇以乳酸/1,4-丁二醇構(gòu)成的DESs 體系提取迷迭香中的RA 和CA。
圖3 Ss 組合篩選Fig.3 DESs combination screening
2.3.1 摩爾比對提取的影響 以乳酸/1,4-丁二醇構(gòu)成的DESs 體系,考察二者摩爾比對RA 和CA 提取得率的影響,結(jié)果見圖4。由圖4 得知,隨著氫鍵受體乳酸和氫鍵供體1,4-丁二醇摩爾比的增加,RA 和CA 的得率均呈現(xiàn)先增加后略降低的趨勢。DESs 是由HBA 和HBD 通過分子間氫鍵形成的一種在室溫下均一穩(wěn)定的液態(tài)混合物,二者摩爾比影響DESs 的電導(dǎo)率和凝固點[28],從而影響到DESs 的形成和提取效果,在摩爾比1:2 時,RA 和CA 的得率均較高,可能是1,4-丁二醇增強了溶劑離子對RA 和CA 的親和力,從而增強了其溶出速率;隨著供體的增加,DESs 中氫鍵受體的比例降低,相對減弱了其對RA和CA 的分子作用力,使得兩者的得率均下降。因此選擇乳酸/1,4-丁二醇的摩爾比為1:2。
圖4 摩爾比對提取的影響Fig.4 Effect of molar ratio on extraction
2.3.2 含水量對提取的影響 含水量對RA 和CA提取得率的影響見圖5。由圖5 得知,當(dāng)DESs 的含水量從0%至10%時,RA 和CA 得率均逐漸提高,當(dāng)含水量達(dá)到10%,RA 和CA 的得率分別達(dá)到最大值17.24 和29.88 mg/g,之后隨著含水量的繼續(xù)增加,RE 和CA 的得率均下降,其中CA 的下降明顯快于RA。乳酸/1,4-丁二醇為親水性DESs,本身具有一定的流動性,適當(dāng)增加含水量,可以進(jìn)一步降低DESs 的黏度從而增加了溶劑的傳效率,有利于CA和RA 的溶出,然而隨著含水量的不斷增加,DESs的極性進(jìn)一步增強,極性過大會引起分子間氫鍵的斷裂,降低了DESs 和CA 及RA 之間的相互作用[34],這種影響對脂溶性的CA 最為突出。因此選擇含水量10%作為提取條件。
圖5 含水量對提取的影響Fig.5 Effect of water content on extraction
2.3.3 液固比對提取的影響 考察了不同液固比對CA 和RA 提取效率的影響,結(jié)果如圖6 所示,隨著液固比的增加,DESs 對CA 和RA 的提取得率均呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢,當(dāng)液固比達(dá)到40:1 g/mL時,RA 和CA 的得率達(dá)到最高,分別為18.81 和30.02 mg/g,以后隨著溶劑的增加,二者得率逐步下降??赡苁请S著提取液增加,逐步增大了迷迭香粉末及細(xì)胞與提取液的接觸機會,有利于CA 和RA 的溶出;但當(dāng)液固比增加到一定程度后,二者在DESs 中的溶解達(dá)到飽和,繼續(xù)增加液固比會降低它們的濃度,導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)外滲透壓下降,影響其溶出[28,35],進(jìn)而使CA 和RA 的得率下降,提取量降低,故選擇液固比40:1 g/mL 進(jìn)一步優(yōu)化。
圖6 液固比對提取的影響Fig.6 Effect of liquid-solid ratio on extraction
2.3.4 提取時間對提取的影響 一般來說,提取時間長短決定被提取物能否充分溶出。提取時間對CA 和RA 的影響見圖7。由圖7 可知,提取時間短時,RA 和CA 的溶出量少,得率低,當(dāng)提取時間增加到60 min 時,RA 和CA 的得率分別為22.18 和37.49 mg/g,達(dá)到最大值,以后隨著提取時間的延長,二者得率呈現(xiàn)下降趨勢。這種現(xiàn)象可能是隨著提取時間的增加,溶劑透過細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞內(nèi),使得目的物在細(xì)胞內(nèi)外產(chǎn)生濃度差,目的物溶出度加大,提取時間達(dá)到60 min 時,大多數(shù)目的物溶出,繼續(xù)延長提取時間,會造成大量雜質(zhì)溶出而使目標(biāo)物溶出受限;另外,由于CA 和RA 結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,過長的提取時間造成其氧化降解[28]。因此,提取時間選擇為60 min。
圖7 提取時間對提取的影響Fig.7 Effect of extraction time on extraction
2.3.5 溫度對提取的影響 溫度是影響提取效果的重要因素,因為溫度影響DESs 的擴散系數(shù)、黏度,從而影響DESs 對RA 和CA 的得率。不同溫度對RA 和CA 得率的影響結(jié)果如圖8 所示,隨著溫度的升高,RA 和CA 的得率呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,當(dāng)溫度從25 ℃上升到45 ℃時,RA 和CA 的提取得率隨著溫度提高而上升,可能是因為溫度升高降低了DESs 的黏度同時增加了RA 和CA 的溶解度和擴散系數(shù)[28],使得RA 和CA 的得率增加,溫度在45 ℃時,得率最高,分別為18.79 和32.54 mg/g。當(dāng)溫度超過45 ℃,RA 的得率基本保持不變,但CA 的得率逐步降低,這可能是由于CA 的化學(xué)結(jié)構(gòu)相對于RA 不穩(wěn)定,溫度的升高加速了CA 的氧化從而導(dǎo)致CA 的得率下降[36]。
圖8 提取溫度對提取的影響Fig.8 Effect of extraction temperature on extraction
2.4.1 回歸模型建立與方差分析 在單因素實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上,確定以提取時間(A)、含水量(B)、液固比(C)和提取溫度(D)4 個因素,每個因素3 水平,以RA 和CA 的得率為指標(biāo),共計29 組進(jìn)行BBD 實驗,通過Design-Expert 12 軟件進(jìn)行二次響應(yīng)面回歸分析,其結(jié)果見表4~表6。
表4 響應(yīng)面試驗設(shè)計與結(jié)果Table 4 Response surface experimental design and results
根據(jù)表4 得出的RA 得率的回歸方程如下:
方差分析結(jié)果如表5 所示,模型P<0.01,表示模型顯著有效;R2=0.9590,校正決定系數(shù)R2Adj=0.9180,失擬項P>0.05 不顯著,表明模型擬合度好,預(yù)測值與真實值偏差不大,實驗誤差對于實驗結(jié)果影響較小。在設(shè)定的四個因素中,各因素對RA 的提取影響:含水量(B)>液固比(C)>提取時間(A)>提取溫度(D),說明在所設(shè)因素范圍內(nèi),含水量和液固比對RA 的提取影響是極顯著的,其次是提取時間,提取溫度對其影響不顯著。
表5 迷迭香酸得率的方差分析結(jié)果Table 5 Analysis of variance of rosmarinic acid
圖9 為不同因素交互作用對RA 得率影響的響應(yīng)面,由圖9 可知,各因素之間的交互作用對RA 的得率有著較大的影響,對模型中的各因素進(jìn)行交互分析發(fā)現(xiàn),AB、AC、CD 之間交互作用對響應(yīng)值的影響是顯著的,只改變提取時間時,RA 的得率先上升再趨于平緩,可見隨著時間的增加RA 已經(jīng)基本提取完全。當(dāng)固定其他因素時,RA 的得率隨著含水量的增加呈現(xiàn)先上升再平緩再下降的趨勢,原因是RA 是水溶性良好的成分,在一定范圍內(nèi)含水量的增加會使得RA 的得率增加,但過多的水會破壞DESs 體系從而影響RA 的得率。當(dāng)其他因素不變時,RA 的得率隨著液固比的改變變化較小,原因可能是RA 在DESs 溶劑中達(dá)到飽和。當(dāng)其他因素固定時,提取溫度改變時,RA 的得率先增加后減小但總體變化不大,原因是溫度升高可以降低DESs 的粘度,增加其與迷迭香的接觸和分子間的碰撞,但溫度過高會導(dǎo)致RA 不穩(wěn)定,可能會影響得率,但變化不大可能是RA 已經(jīng)飽和。影響RA 得率的交互作用影響順序AC>AB>CD>AD>BD>BC。
圖9 迷迭香酸得率各因素交互作用響應(yīng)面圖Fig.9 Rosmarinic acid response surface of interaction of various factors
根據(jù)表4 得出的CA 的回歸方程如下:
方差分析如表6 所示,模型P<0.01,表示模型顯著可靠,R2=0.9422,校正決定系數(shù)R2Adj=0.8844,失擬項P>0.05,不顯著,證明模型相關(guān)度良好,擬合度良好。由上表可知,四種因素中,料液比和提取溫度對鼠尾草酸的提取影響是顯著的,各因素對鼠尾草酸提取的影響:提取溫度(D)>含水量(B)>液固比(C)>提取時間(A)。對模型中各因素交互作用分析發(fā)現(xiàn),各因素交互作用對鼠尾草酸提取的影響順序BC>AB>AC>AD>CD>BD,其中BC、AB 和AC 的交互作用對鼠尾草酸的提取效果影響顯著。
表6 鼠尾草酸得率的方差分析Table 6 Analysis of variance of carnosic acid
圖10 為不同因素交互作用對DESs 提取迷迭香中CA 得率的影響的響應(yīng)面圖,當(dāng)其他因素固定不變時,CA 得率隨著提取時間的增加呈現(xiàn)輕微的先增后降的趨勢,這可能是因為DESs 具有高效的提取效率,能夠短時間溶解迷迭香中的有效成分,但隨著時間的延長,CA 具有的不穩(wěn)定性和強氧化性會使得自身轉(zhuǎn)變成為其他成分,從而降低得率。當(dāng)其他因素不變時,CA 的得率隨著含水量的增加而減少,因為CA 本身為脂溶性物質(zhì),水的增多不利于CA 的提取[38]。當(dāng)其他因素不變時,液固比對CA 得率的影響較小,但隨著液固比的增加,CA 的得率也有所增加,因為DESs 溶劑的增多更能夠?qū)⒚缘阒械腃A 有效提取,但過多的溶劑反而可能將其余雜質(zhì)提出。當(dāng)其他因素不變,提取溫度改變時,對CA 得率,呈現(xiàn)隨著溫度的上升先升后降的情況,原因是CA 對于溫度比較敏感,過高的溫度可能會破壞CA 的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致得率的下降。
2.4.2 驗證實驗 通過Design Expert 12.0 軟件優(yōu)化得到的最佳的DESs 提取RA 和CA 的工藝為:提取時間59.44 min,含水量11.54%,液固比43.84:1 mL/g,提取溫度39.23 ℃,預(yù)測RA 理論上的得率是20.761 mg/g,CA 理論上的得率是34.357 mg/g。但考慮實際情況,最后設(shè)定提取時間60 min,含水量12%,液固比為44:1,提取溫度為40 ℃,平行三組實驗最后測得RA 的得率是20.247 mg/g,與軟件預(yù)測誤差為2.476%,CA 的實際得率為34.086 mg/g,與軟件預(yù)測誤差為0.795%,實際與模型誤差較小,證明模型的有效性。
在相同的液固比條件下,比較了80%乙醇回流提取1 h、正己烷冷浸提取24 h 和優(yōu)選出的DESs提取迷迭香中的RA 和CA,結(jié)果見表7。
表7 傳統(tǒng)提取方法提迷迭香中RA 和CA 的得率Table 7 Yields of RA and CA from Rosmarinus officinalis L.by traditional extraction methods
由表7 可知,傳統(tǒng)的正己烷冷浸提取僅能提出脂溶性的CA,根據(jù)相似相溶原理,作為非極性有機溶劑的正己烷很難提出水溶性的RA。DESs 是依靠氫鍵供體和氫鍵受體結(jié)合產(chǎn)生的氫鍵作用力,并且不同的組合對提取物具有不同的選擇性,十分靈活。Vieira 等[33]研究了親水性和疏水性DESs提取迷迭香中化學(xué)成分的差異,以薄荷醇/月桂酸(摩爾比2:1)組成的疏水性DESs 從迷迭香中提到的是脂溶性的鼠尾草酸和鼠尾草酚;以乳酸/葡萄糖(摩爾比5:1)組成的親水性DESs 從迷迭香中提取得到的是水溶性的迷迭香酸;將兩種DESs 溶劑按照1:1 比例混合形成雙相DESs,可以將迷迭香中的鼠尾草酸和迷迭香酸同時提出,分別分布在上下兩相中。本試驗采用的乳酸/1,4-丁二醇(摩爾比1:2)單相DESs體系,能夠?qū)⑹笪膊菟岷兔缘闼嵬瑫r提出,表明極性和80%乙醇相近,但是相較于DESs 提取,80%乙醇回流因其過高的提取溫度,RA 和CA 不同程度的氧化,使得得率顯著低于DESs 提取。
不同提取方法所得提取液DPPH 自由基清除能力實驗結(jié)果見圖11。由圖11 可知,迷迭香DESs 提取物、80%乙醇回流提物、正己烷冷浸提取物(三者均為0.625 mg/mL 迷迭香提取液)和維生素C(0.03 mg/mL)的DPPH 清除率分別為73.17%、66.93%、62.57%和89.77%。從抗氧化方面進(jìn)一步驗證了建立的DESs 提取工藝相較于傳統(tǒng)的迷迭香提取方法,更好的保留了抗氧化活性成分RA 和CA。
圖11 不同提取方法所得提取液與維生素C 的DPPH 清除能力Fig.11 DPPH scavenging capacity of extracts obtained by different extraction methods
本實驗研究建立了DESs 同時提取迷迭香中水溶性成分RA 和脂溶性成分CA 的新工藝。以RA和CA 的最高提取得率為指標(biāo),從合成的37 種DESs體系中,篩選出以乳酸/1,4-丁二醇(摩爾比1:2)構(gòu)成的最適DESs 體系。在單因素實驗的基礎(chǔ)上,采用響應(yīng)面法優(yōu)化出了同時提取迷迭香中RA 和CA 的最佳提取工藝(含水量12%、液固比44:1 mL/g、提取時間60 min,提取溫度40 ℃),在此條件下,RA 和CA 的得率分別為20.247 和34.086 mg/g,相較于乙醇回流和正己烷冷浸傳統(tǒng)提取工藝,DESs 提取RA 和CA 總得率分別提高了1.4 倍和1.5 倍;通過DPPH 自由基清除實驗,進(jìn)一步驗證了DESs 提取迷迭香所得迷迭香抗氧化物,其質(zhì)量明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的有機溶劑提取。和已有文獻(xiàn)[31-33]報道的DESs 提取迷迭香抗氧化物成分工藝相比,能夠?qū)崿F(xiàn)單相DESs同時將水溶性迷迭香酸和脂溶性鼠尾草酸提出。本研究為高效快速提取迷迭香抗氧化物及其資源開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。