芒果核酚類物質(zhì)提取工藝優(yōu)化及其抗氧化活性研究

康超，李燕，2，段振華，覃盛，帥良，伍淑婕，羅楊合，*

（1.賀州學(xué)院食品科學(xué)與工程技術(shù)研究院，廣西賀州542899；2.大連工業(yè)大學(xué)，遼寧大連116034）

芒果核酚類物質(zhì)提取工藝優(yōu)化及其抗氧化活性研究

康超1，李燕1，2，段振華1，覃盛1，帥良1，伍淑婕1，羅楊合1，*

（1.賀州學(xué)院食品科學(xué)與工程技術(shù)研究院，廣西賀州542899；2.大連工業(yè)大學(xué)，遼寧大連116034）

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上應(yīng)用正交試驗(yàn)方法對芒果核多酚提取條件進(jìn)行優(yōu)化并初步評價其體外抗氧化活性。試驗(yàn)確定乙醇為最佳提取溶劑；各因素對多酚物質(zhì)提取量的影響依次為料液比＞乙醇提取濃度=提取時間＞提取溫度；用乙醇溶液提取芒果果核中多酚物質(zhì)的最佳工藝條件為乙醇濃度70%，料液比1∶25（g/mL），提取時間120min，提取溫度60℃，芒果核多酚物質(zhì)提取含量可達(dá)4.36mg/g?？寡趸钚栽囼?yàn)結(jié)果表明芒果核多酚物質(zhì)對羥基自由基、超氧陰離子自由基及DPPH自由基的清除率分別為90.9%、83.3%、90%。優(yōu)化的芒果核多酚提取工藝合理、可行，芒果核多酚物質(zhì)具有較強(qiáng)的抗氧化性。

芒果核；多酚物質(zhì)；抗氧化活性

芒果中化學(xué)成分種類繁多[1-2]，主要以多酚物質(zhì)為主，沒食子酸、香豆素、芒果苷、香草醛、單寧等，并且90%的多酚存在于占芒果總重20%～60%的芒果核中，國外針對果核活性成分做了較多研究，發(fā)現(xiàn)芒果核中的酚類物質(zhì)具有很高的研究價值[3-9]。但長期以來，我國芒果深加工過程中常將芒果核作為廢渣拋棄，造成了環(huán)境的極大污染和資源嚴(yán)重浪費(fèi)[10]。廣西是中國第二大的芒果生產(chǎn)省份，目前省內(nèi)最大的芒果加工企業(yè)是廣西合浦果香園食品有限公司，每年加工芒果約1萬t，約產(chǎn)生3 000 t果核廢棄物無法得到利用。有研究表明芒果核中多酚類物質(zhì)的含量和抗氧化作用能力均高于芒果果實(shí)，且抑菌光譜范圍較寬，可有效抑制脂質(zhì)過氧化和誘導(dǎo)紅細(xì)胞氧化損傷抑制作用等[11-15]。筆者通過了解我國芒果及芒果加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了芒果核多酚的多重功效，采用溶劑法對芒果核多酚物質(zhì)的提取工藝進(jìn)行了研究，以期為芒果核中多酚物質(zhì)的開發(fā)利用提供基礎(chǔ)資料。

1材料與方法

1.1材料

芒果果核：由廣西合浦果香園食品有限公司提供，于60℃恒溫烘干并粉碎后，貯于干燥避光處備用。

1.2試劑和儀器

無水碳酸鈉、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、福林酚試劑、沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品等：均由柳州蘇利有限責(zé)任公司提供。萬能粉碎機(jī)、電熱恒溫干燥箱、恒溫水浴鍋、電子天平、分光光度計(jì)等：均由賀州學(xué)院食品科學(xué)與工程技術(shù)研究院提供。

1.3方法

1.3.1沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

準(zhǔn)確稱取50mg沒食子酸，用70%乙醇溶液定容至50mL，即得濃度為1.0mg/mL沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液。取9支50mL容量瓶，分別移取0、1、2、3、4、5、7.5、10、12.5mL上述沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，將其稀釋后配成0、0.02、0.04、0.06、0.08、0.10、0.15、0.20、0.25 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)液。用福林法測定吸光度值。以沒食子酸濃度為橫坐標(biāo)，765 nm處的吸光度值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，并進(jìn)行回歸分析。

1.3.2總酚含量的測定

準(zhǔn)確移取待測液2.0mL于50mL容量瓶中，加入福林試劑1.0mL，充分混合后靜置2min，加入10mL 7%的碳酸鈉溶液，充分混合后用蒸餾水定容，置30℃恒溫水浴中反應(yīng)1 h，不斷振蕩。取出，在波長765 nm處測定吸光度值（以蒸餾水為空白對照）。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線及其回歸方程求出待測液中的多酚含量，然后計(jì)算出1 g芒果核樣品中多酚類物質(zhì)的含量（以沒食子酸計(jì)，mg/g）。

1.3.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

通過單因素試驗(yàn)，確定影響提取效果的最佳溶劑、主要因素及水平，然后利用正交試驗(yàn)對芒果核多酚類物質(zhì)提取條件進(jìn)行優(yōu)化。

1.3.4抗氧化活性的測定

1.3.4.1清除羥基自由基能力測定

分別取不同質(zhì)量濃度的待測樣液于5只試管中，各加入硫酸亞鐵、雙氧水，靜置，10min后加入水楊酸，靜置后在510 nm處測定吸光度A1，用蒸餾水替代水楊酸按照上述方法測定吸光度值A(chǔ)2，用蒸餾水代替待測液按上述方法測定吸光度值A(chǔ)0，VC做對照，按照下列公式計(jì)算多酚物質(zhì)對羥自由基的清除率：

1.3.4.2清除超氧陰離子自由基能力測定

取4.5mLTris-HCl緩沖溶液，于20℃水浴中預(yù)熱20min，分別加入1mL不同濃度的樣品液和0.4mL 25mmol/L的鄰苯三酚溶液，混勻后，于25℃水浴中反應(yīng)5min，然后加入8mol/L的HCl溶液1mL終止反應(yīng)，然后在325 nm處測定吸光度A1，空白以蒸餾水代替樣品液，測定吸光度A0。按照下列公式計(jì)算樣品對超氧陰離子自由基的清除率：

1.3.4.3清除DPPH自由基能力測定

分別取2.0mL不同質(zhì)量濃度芒果核活性成分樣液于試管中，各加入2mL DPPH（0.04mg/mL），靜置20min在517 nm檢測吸光度A1；以無水乙醇代替DPPH，按照上述方法測定吸光度A2；做空白組按上述方法測定吸光度A0，以VC做對照，按照下列公式計(jì)算樣品對DPPH自由基的清除率：

DPPH清除率/%=[1-（A1-A2）/A0]×100

2結(jié)果與分析

2.1沒食子酸的標(biāo)準(zhǔn)曲線

根據(jù)1.3.1的方法回執(zhí)出福林酚法測定總酚的標(biāo)準(zhǔn)曲線（圖1）。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 Thestandard curveof gallic acid

結(jié)果表明，沒食子酸在濃度0～0.25mg/mL內(nèi)與其吸光值呈良好的線性關(guān)系，在此范圍內(nèi)的線性回歸方程為：y=4.297 4x+0.056，R2=0.999 4。

2.2不同溶劑提取對芒果核多酚提取效果的影響

不同有機(jī)溶劑對多酚提取量的影響見圖2。

由圖2可知，濃度為60%的有機(jī)溶劑中，丙酮提取效果最佳，乙醇次之，甲醇、乙酸乙酯再次之，蒸餾水提取效果最差。

圖2 不同有機(jī)溶劑對多酚提取量的影響Fig.2 Effectof reagentson extraction yield of polyphenol

2.3不同濃度有機(jī)溶劑對芒果核多酚提取效果的影響

考慮到丙酮和乙醇提取芒果核多酚效果相差不是很大，且丙酮毒性較大，成本較高，因此我們以不同濃度的丙酮和甲醇進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)（見圖3）。

圖3 不同濃度丙酮和乙醇對多酚提取量的影響Fig.3 Effectof acetoneand ethanolon extraction yield of polyphenol

結(jié)果顯示盡管整體上丙酮提取效果較佳，但是60%乙醇對芒果核多酚效果（4.03mg/g）跟60%丙酮提取效果（4.08mg/g）相差不大。另外，多酚是易溶于乙醇的，并且有機(jī)溶劑與水的混合液可以打斷多酚類物質(zhì)-蛋白質(zhì)（多糖）復(fù)合物的結(jié)合鍵，從而釋放多酚物質(zhì)。經(jīng)綜合分析，乙醇作為提取劑時多酚提取量和安全性都較高，因此，后續(xù)試驗(yàn)考慮乙醇為最佳提取溶劑。

2.4乙醇溶劑提取芒果核多酚物質(zhì)工藝的研究

2.4.1單因素試驗(yàn)

2.4.1.1溫度對多酚物質(zhì)含量的影響

以乙醇作為最佳溶劑，分別考察在不同提取溫度（30、40、50、60、70、80℃）條件下對多酚提取量的影響（見圖4）。

圖4 不同溫度對多酚提取量的影響Fig.4 Effectof temperatureon extraction yield of polyphenol

結(jié)果表明，在溫度達(dá)到60℃之前，芒果核多酚提取量隨著溫度的增加而逐步提高，可能由于高溫增強(qiáng)分子運(yùn)動能力，使得多酚類物質(zhì)易于溶出，但當(dāng)溫度到60℃以后，多酚提取量開始出現(xiàn)下降趨勢，應(yīng)該是多酚物質(zhì)在高溫下結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的緣故，但總體提取效果也較低溫提取效果好。鑒于以上原因，最終確定以乙醇為提取溶劑從芒果核中提取多酚類物質(zhì)的正交試驗(yàn)的水浴溫度范圍為50℃～70℃。

2.4.1.2時間對多酚物質(zhì)含量的影響

不同提取時間對多酚提取量的影響見圖5。

圖5 不同時間對多酚提取量的影響Fig.5 Effectof timeon extraction yield of polyphenol

由圖5可以看出，在60min時芒果核多酚提取量達(dá)到最高，60min以后芒果核提取物中的多酚含量逐漸略微減少，當(dāng)提取時間達(dá)到120min后，提取量又略微上升，但之后基本又持平。從理論上來說，提取時間的加長更容易使多酚充分溶解于溶劑中，但過長的時間也會破壞多酚的分子結(jié)構(gòu)。所以，最終確定以乙醇為提取溶劑從芒果核中提取多酚類物質(zhì)的正交試驗(yàn)的提取時間范圍為60min～120min。

2.4.1.3料液比對多酚物質(zhì)含量的影響

不同料液比對多酚提取量的影響見圖6。

由圖6可以看出，料液比的提高并非有利于多酚物質(zhì)的提取，當(dāng)料液比為1∶20（g/mL），多酚提取效果最佳。因此，考慮到提取溶劑的用量過多造成試劑的浪費(fèi)以及盡量減少提取過程中的能耗等，確定以乙醇作為提取溶劑時，芒果核多酚物質(zhì)的正交試驗(yàn)中，料液比范圍確定為1∶15（g/mL）～1∶25（g/mL）。

圖6 不同料液比對多酚提取量的影響Fig.6 Effectof ration ofmaterial towater on extraction yield of polyphenol

2.4.2正交試驗(yàn)

由上述試驗(yàn)結(jié)果，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考察乙醇濃度、提取溫度、提取時間、料液比對芒果核多酚提取效果的影響，設(shè)計(jì)四因素三水平L9（34）的正交試驗(yàn)（表1）優(yōu)化工藝參數(shù)，采用極差分析法確定最佳方案，表2為正交試驗(yàn)及分析結(jié)果。

表1 正交試驗(yàn)因素水平Tab le1 Orthogonalexperimental factor level

表2 正交試驗(yàn)及多酚的得率Table2 Orthogonalexperim entaland polyphenolyield

由表2可知，乙醇濃度及液料比對芒果核多酚物質(zhì)的提取有較大影響，各因素對芒果核多酚提取影響大小順序?yàn)椋築＞A=D＞C，即料液比＞乙醇濃度=提取時間＞提取溫度，提取溫度影響不大。由正交試驗(yàn)結(jié)果可以得出最佳試驗(yàn)組合為A3B3C3D3，即乙醇濃度70%，料液比1∶25（g/mL），提取時間120min，提取溫度60℃。由于最佳組合沒有在參加正交表的組合中，所以需要做驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果表明當(dāng)組合為A3B3C3D3時，芒果核多酚提取量為4.36mg/g。

2.5芒果核多酚物質(zhì)抗氧化活性研究

羥基是活性最強(qiáng)的活性氧化自由基，會誘發(fā)機(jī)體產(chǎn)生氧化損傷，其清除率常常是反應(yīng)藥物抗氧化作用的重要指標(biāo)。同樣的，超氧陰離子也是生物體主要的活性氧自由基，由其引起的體內(nèi)脂質(zhì)過氧化是機(jī)體衰老、心血管疾病及腫瘤發(fā)生的重要原因。因此，本論文選擇羥基自由基及超氧陰離子自由基清除率作為考察芒果核多酚抗氧化活性的指標(biāo)。芒果核多酚羥基自由基清除能力如圖7所示，芒果核多酚超氧陰離子自由基清除能力如圖8所示，芒果核多酚提取物DPPH自由基清除能力結(jié)果如圖9所示。

圖7 芒果核多酚對羥基自由基的清除作用Fig.7 The scavenging activity of polyphenolon hydroxyl radicals

圖8 芒果核多酚對超氧陰離子自由基的清除作用Fig.8 The scavenging activity of polyphenolon superoxideanion radicals

圖9 芒果核多酚對DPPH自由基的清除作用Fig.9 Thescavenging activity ofpolyphenolon DPPH radicals

由圖7可知，清除能力隨著多酚濃度增加而增加，當(dāng)濃度達(dá)到0.6mg/mL時清除率能達(dá)到約90%，說明芒果核多酚具有較強(qiáng)的清除羥基自由基作用。由圖8可知，多酚濃度越高，清除超氧陰離子自由基的能力越強(qiáng)，當(dāng)濃度達(dá)到0.5mg/mL～0.6mg/mL，清除能力趨于平穩(wěn)，清除率達(dá)到83%，但是清除能力較VC弱些。由圖9可知，清除DPPH自由基能力隨著多酚濃度增加而增加，當(dāng)濃度達(dá)到0.6mg/mL以上時，其對DPPH自由基的清除率能達(dá)到90%，說明芒果核多酚具有較強(qiáng)的清除DPPH自由基作用。以上數(shù)據(jù)說明芒果果核多酚對羥基自由基、超氧陰離子自由基及DPPH自由基均具有較好的清除能力，研究結(jié)果將為芒果核資源的綜合利用及其相應(yīng)的功能性食品開發(fā)提供參考借鑒。

3結(jié)論

采用單因素和正交試驗(yàn)對芒果核多酚物質(zhì)的提取條件進(jìn)行優(yōu)化，確定乙醇為最佳提取溶劑，各因素對多酚物質(zhì)提取量的影響依次為料液比＞乙醇提取濃度=提取時間＞提取溫度，最佳工藝條件為乙醇濃度70%，料液比1∶25（g/mL），提取時間120min，提取溫度60℃。此條件下，芒果核多酚物質(zhì)提取含量可達(dá)4.36mg/g?？寡趸钚栽囼?yàn)表明，芒果核多酚對羥基自由基、超氧陰離子自由基及DPPH清除作用明顯，說明芒果核多酚具有很好的抗氧化活性。

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Optim ization of Extraction Process of Polyphenol from M ango Kernel Seeds and Evaluation of Antioxidative Activity

KANGChao1，LIYan1，2，DUAN Zhen-hua1，QINSheng1，SHUAILiang1，WUShu-jie1，LUOYang-he1，*
（1.Research Instituteof Food Science&Engineering Technology，Hezhou University，Hezhou 542899，Guangxi，China；2.Dalian Polytechnic University，Dalian 116034，Liaoning，China）

Based on the single factorexperiments，orthogonalexperimentaldesignwasemployed tooptimize the extraction conditionsofpolyphenol frommango kernelseedsand itsantioxidativeactivitywasevaluated.The results revealed the ethanol to be the best extraction solvent extraction and determined the factors affect the amountof time for the extraction as followed：ratio of rawmaterial towater＞concentration ofethanol=time＞temperature.Theoptimum extraction conditionwere：concentration ofethanol70%，ratio ofwater to rawmaterial1∶25（g/mL），extraction time 120min，extraction temperature 60℃.Under these conditions，the extraction yield of polyphenolwas 4.36mg/g.The results of antioxidation experiments showed that the highest scavenging capacity of polyphenolagainst·OH，O2-·and DPPH free radicalwas 90.9%，83.3%and 90%，respectively.The optimization of polyphenolextraction process technologywas reasonable and feasible，polyphenol frommango kernelseedshad strongerantioxidantactivity.

mangokernelseeds；polyphenol；antioxidativeactivity

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.05.011

2016-06-13

國家自然科學(xué)基金（21365011）；廣西自然科學(xué)基金（2013 GXNSFAA019046）；賀州學(xué)院博士啟動基金（HZUBS201515）

康超（1985—），女（漢），講師，博士，研究方向：食品工程和天然產(chǎn)物研究與開發(fā)。

*通信作者：羅楊合（1969—），男，教授，博士。