西蘭花莖中硫苷的提取工藝研究

賈治勇，張素敏，賈陽希

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，山西 太谷 030801)

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西蘭花莖中硫苷的提取工藝研究

賈治勇，張素敏，賈陽希

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，山西 太谷 030801)

摘要：[目的]以西蘭花莖為研究對象，研究硫代葡萄糖苷的最佳提取條件，從而提高西蘭花莖的綜合利用價(jià)值。[方法]試驗(yàn)以乙醇濃度、料液比、提取溫度、提取時(shí)間為因素，通過單因素和正交試驗(yàn)，得到硫苷的最佳提取條件。[結(jié)果]本試驗(yàn)得出在乙醇濃度為75%、料液比為1∶15、提取溫度為70 ℃、提取時(shí)間為30 min的條件下硫苷的提取量最大。[結(jié)論]提取量可達(dá)601.24 μmol·g-1。

關(guān)鍵詞：西蘭花莖；硫代葡萄糖苷；單因素；正交試驗(yàn)

西蘭花中營養(yǎng)物質(zhì)豐富，有碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪、Vc和胡蘿卜素、硫苷等，并且含有豐富的礦物質(zhì)[1]。根據(jù)科學(xué)研究，盡管西蘭花中的總硫代葡萄糖苷含量在十字花科植物中不排第一，但是其活性較大[2]。硫代葡萄糖苷，簡稱硫苷，是在十字花科植物中的一類含硫次級代謝產(chǎn)物[3]。硫苷及其降解產(chǎn)物在食物風(fēng)味的形成、抗菌抑蟲、引發(fā)生物抗癌抑癌等方面具有極高的研究價(jià)值[4,5]。到目前為止對硫代葡萄糖苷的研究主要是從油菜或油菜籽中提取，而且主要研究方向側(cè)重于對硫代葡萄糖苷的單體結(jié)構(gòu)鑒定和分析，在以西蘭花莖為原料來提取硫苷的研究還相對較少[6～9]。由于西蘭花中硫苷的活性較大，但是在普通的烹調(diào)過程中容易使活性物質(zhì)受到破壞，而且有時(shí)人們會將西蘭花莖切除掉再食用，比較浪費(fèi)。因此，本文選擇以西蘭花莖為原材料，研究對其中的硫苷提取的工藝，不僅可以提高西蘭花莖原料的利用率，而且鑒于硫苷中各種活性物質(zhì)抗癌、防癌的特性，可以為人類的健康做出更大的貢獻(xiàn)。

1試驗(yàn)材料設(shè)備

1.1試驗(yàn)材料

新鮮西蘭花(市售)。

1.2試驗(yàn)試劑

鹽酸(分析純)、氯化鋇(分析純)、乙醇(分析純)。

1.3試驗(yàn)儀器

電子天平(北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司)；抽濾裝置(SHB-Ⅲ 鄭州長城科工貿(mào)有限公司)；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(DHG-9243BS-Ⅲ 上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司)；數(shù)顯恒溫水浴鍋(HH-8 國華電器有限公司)；箱式電阻爐(SX2-4-10 中國上海實(shí)驗(yàn)電爐廠)。

2試驗(yàn)方法

2.1試驗(yàn)前處理

2.1.1西蘭花莖的清洗

將購買的新鮮西蘭花莖用流動水將西蘭花莖上帶著的泥沙、農(nóng)藥殘留等雜質(zhì)徹底沖洗干凈后備用。

2.1.2西蘭花莖的切分

使用不銹鋼制造的鋒利的刀將西蘭花莖切成2～3mm的薄片。

2.1.3西蘭花莖的滅酶處理

當(dāng)西蘭花莖被切分后，細(xì)胞內(nèi)硫苷將與分布于細(xì)胞不同位置的黑芥子酶發(fā)生接觸，使硫苷降解[10]，會影響硫苷含量的測定，因此在西蘭花莖切分后要迅速進(jìn)行滅酶處理。本試驗(yàn)采用熱燙的方式進(jìn)行滅酶。

2.1.4西蘭花莖的烘干及磨粉

將熱燙滅酶后的西蘭花莖薄片放入恒溫烘箱中進(jìn)行干燥。然后使用80目粉碎機(jī)將烘干的西蘭花莖磨成粉狀備用。

2.1.5硫苷的檢測方法

硫酸根離子沉淀法[11]：在提取的硫苷濃縮液中加入10mL,濃度為6mol·L-1鹽酸，置于70 ℃恒溫水浴箱中。逐滴加入30mL， 濃度為5%氯化鋇溶液,邊加邊攪拌。在70 ℃恒溫水浴鍋中保溫2h，放置過夜。用濾紙過濾，將濾紙連同沉淀物置于預(yù)先恒重的坩堝中，使用馬弗爐灰化，恒重后稱重。

公式中：m為硫酸鋇的質(zhì)量/g；ms為樣品的質(zhì)量/g；233為硫酸鋇的摩爾質(zhì)量/g·mol-1。

2.2西蘭花莖中的提取硫苷單因素試驗(yàn)

2.2.1乙醇濃度對硫苷提取的影響

準(zhǔn)確稱量5份2g的西蘭花莖粉末，按照料液比1∶10分別加入濃度為55%、65%、75%、85%、95%的乙醇，之后用保鮮膜將小燒杯包裹后在70 ℃恒溫水浴鍋中提取30min。使用抽濾裝置進(jìn)行過濾，分別收集濾液、濾渣。浸提3次，合并3次濾液，濃縮，用蒸餾水溶解并定容至20mL。

2.2.2料液比對硫苷提取的影響

準(zhǔn)確稱量5份2g的西蘭花莖粉末，分別放入5個(gè)小燒杯中。分別按照料液比1∶5,1∶7.5,1∶10,1∶12.5,1∶15往小燒杯中加入75%的乙醇，之后用保鮮膜將小燒杯包裹后在70 ℃恒溫水浴鍋中分別提取30min。使用抽濾裝置進(jìn)行過濾，分別收集濾液、濾渣。浸提3次，合并3次濾液，濃縮，再用蒸餾水溶解并定容至20mL。

2.2.3提取溫度對硫苷提取的影響

準(zhǔn)確稱量5份2g的西蘭花莖粉末，按照料液比1∶10往小燒杯中加入75%的乙醇，之后用保鮮膜將小燒杯包裹后分別在50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃、90 ℃恒溫水浴鍋中提取30min。使用抽濾裝置進(jìn)行過濾，分別收集濾液、濾渣。浸提3次，合并3次濾液，濃縮，再用蒸餾水溶解并定容至20mL。

2.2.4提取時(shí)間對硫苷提取的影響

準(zhǔn)確稱量5份2g的西蘭花莖粉末，按照料液比1∶10往小燒杯中加入75%的乙醇，之后用保鮮膜將小燒杯包裹后在70 ℃恒溫水浴鍋中分別提取10、20、30、40、50min。使用抽濾裝置進(jìn)行過濾，分別收集濾液、濾渣。浸提3次，合并3次濾液，濃縮，再用蒸餾水溶解并定容至20mL。

3結(jié)果與分析

3.1乙醇濃度對硫苷提取的影響

由圖1可見，乙醇濃度在55%～75%之間，隨著乙醇濃度的增大，硫苷提取量呈上升趨勢，在乙醇濃度為75%時(shí)硫苷提取量達(dá)到最大；之后，隨著乙醇濃度繼續(xù)增大到95%，硫苷提取量略有下降。這可能是由于溶劑與硫苷極性的相似程度降低所致。

圖1　乙醇濃度對硫苷提取的影響Fig.1　The influence of different ethanol concentration of glucosinolates yield

3.2料液比對硫苷提取的影響

由圖2可見，料液比由1∶5增加到1∶10的過程中，硫苷提取量逐漸增加，西蘭花莖中的硫苷幾乎完全溶出。之后料液比由1∶10到1∶15，隨著料液比增加，提取的硫苷提取量沒有明顯增加，逐漸趨于平緩。

圖2　料液比對硫苷提取的影響Fig.2　The influence of different solid-liquid ratio on glucosinolates yield

3.3提取溫度對硫苷提取的影響

由圖3可知，提取溫度由50 ℃上升至70 ℃的過程中，硫苷提取量明顯增加，到70 ℃時(shí)硫苷提取量為最大。隨后繼續(xù)提升高溫度到90 ℃，提取的硫苷含量逐漸下降，可能是由于高溫影響使硫苷降解。

圖3　提取溫度對硫苷提取的影響Fig.3　The influence of different processing temperature of glucosinolates yield

3.4提取時(shí)間對硫苷提取的影響

由圖4可見，在10～30min的提取時(shí)間內(nèi)提高提取時(shí)間，硫苷提取量會增加，但之后隨著提取時(shí)間的增加到50min，硫苷提取量不會再增加，甚至有略微下降。這可能是部分硫苷發(fā)生酶解反應(yīng)而使其穩(wěn)定性下降。

圖4　提取時(shí)間對硫苷提取的影響Fig.4　The influence of extraction time of glucosinolates yield

3.5西蘭花莖中的硫苷提取正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

通過單因素試驗(yàn)，以乙醇濃度(A)、料液比(B)、提取溫度(C)、提取時(shí)間(D)，4個(gè)因素，設(shè)置3個(gè)水平進(jìn)行L9(34)正交試驗(yàn)(表1)，根據(jù)提取硫苷提取量，確定提取硫苷的最佳條件。

表1　西蘭花莖中提取硫苷正交試驗(yàn)因素水平表

3.6西蘭花莖中的硫苷提取正交試驗(yàn)結(jié)果

由正交試驗(yàn)結(jié)果極差分析表(表2)，根據(jù)極值Rj的大小，進(jìn)行因素的主次排隊(duì)。比較本實(shí)驗(yàn)中A、B、C、D，4個(gè)因素中Rj值的大小，可以看出A因素即乙醇濃度為最重要因素，然后依次為C因素即提取溫度，D因素即提取時(shí)間，B因素即料液比。

根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果，選出最優(yōu)組合為A2B3C1D3而實(shí)際最優(yōu)結(jié)果為A2B3C1D2，所以需要進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。通過驗(yàn)證試驗(yàn)確定最終的最優(yōu)組合A2B3C1D3。

4結(jié)論與討論

本試驗(yàn)采用醇提的方法來提取西蘭花莖中的硫代葡萄糖苷。硫苷的提取量受乙醇濃度、提取時(shí)間、提取溫度和料液比的影響。通過單因素和正交試驗(yàn)，得到提取硫苷的最佳工藝條件為：乙醇濃度75%、料液比為1∶15、提取溫度為70 ℃、提取時(shí)間為30min，在此條件下提取物中硫苷的提取量為601.24μmol·g-1。說明西蘭花莖中富含硫代葡萄糖苷，用醇提的方法提取硫苷的效率也較高。這為提取和生產(chǎn)硫苷成品提供了理論依據(jù)，并為以后硫苷在醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。

表2　正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

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(編輯：馬榮博)

收稿日期：2015-11-25 修回日期：2016-05-05

作者簡介：賈治勇(1981-)，男(漢)，山西原平人，碩士，研究方向：食品加工

中圖分類號：TS255.36

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-8151(2016)08-0586-04

ProcessforExtractionofGlucosinolatesfromBroccoliStems

JiaZhiyong,ZhangSumin,JiaYangxi

(College of Food science and Engineering,Shanxi Agricultural University,Taigu 030801,China)

Abstract:[Objective] In this paper, we chose the broccoli residues as the research object, the optimum extraction conditions of glucosinolates were studied, so as to improve its comprehensive utilization value. [Methods]The optimal extraction conditions of sulfur were obtained by single factor and orthogonal experiment, the factors of ethanol concentration, extraction time, solid-liquid ratio and extraction temperature were obtained. [Results]The results showed that when the concentration of ethanol was 75%, extraction time was 30 min, solid to liquid ratio was 1∶15, extraction temperature of 70 ℃ ,the extraction of the glucosinolate was the most. [Conclusion] It could reach to 601.24 μmol/g.

Key words:Broccoli stems; Glucosinolates; Single factor experiment; Orthogonal experiment