羅平小黃姜多糖提取工藝的優(yōu)化及抗氧化活性測定

趙叢叢，彭春艷

(曲靖師范學(xué)院，云南 曲靖 655011)

羅平小黃姜多糖提取工藝的優(yōu)化及抗氧化活性測定

趙叢叢，彭春艷

(曲靖師范學(xué)院，云南 曲靖 655011)

采用水提醇沉法提取羅平小黃姜中的多糖，正交試驗(yàn)顯示最佳提取工藝為料液比1∶20、提取溫度90 ℃、提取時(shí)間160 min，在此條件下羅平小黃姜多糖的得率達(dá)到6.16%。此外，當(dāng)多糖濃度達(dá)到1.0 mg/mL時(shí)，對(duì)DPPH·和·OH的清除率分別可達(dá)57.1%和44.5%，清除DPPH·的IC50為0.96 mg/mL。

羅平小黃姜；多糖；抗氧化

羅平小黃姜是云南省羅平縣傳統(tǒng)的出口產(chǎn)品之一，曾獲國家對(duì)外經(jīng)濟(jì)貿(mào)易部優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品稱號(hào)。研究表明生姜含多種氨基酸，水提取物和醇提取物中含有可溶性多糖、姜酚和黃酮等有效成分，具有降血脂、抗氧化、降膽固醇、治療心血管疾病等功效[1-4]。生姜具有重要的藥用價(jià)值及廣闊的發(fā)展前景[5-7]，但對(duì)羅平小黃姜的研究甚少，本文利用水提醇沉法提取羅平小黃姜中的多糖，并對(duì)其抗氧化性進(jìn)行了研究，為羅平小黃姜資源的開發(fā)利用提供了一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

羅平小黃姜：羅平農(nóng)貿(mào)市場；抗壞血酸：食品級(jí)；葡萄糖、水楊酸、DPPH·、乙醇、苯酚、濃硫酸等：均為分析純。

1.2 主要儀器和設(shè)備

CP114型分析天平 美國奧豪斯天平有限公司；TU-1810型紫外可見分光光度計(jì) 北京普析通用儀器有限公司；FW135型中藥粉碎機(jī) 天津市泰斯特儀器有限公司；3200LHC型超聲儀 上海科導(dǎo)超聲儀器有限公司；RE-52A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海亞榮生化儀器廠。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 小黃姜預(yù)處理

將新鮮羅平小黃姜切片，80 ℃烘干，用粉碎機(jī)粉碎后過60目篩得生姜粉。將羅平小黃姜粉先按1∶5加入無水甲醇于70 ℃條件下回流2 h，再加石油醚于50 ℃回流2 h脫去脂質(zhì)和色素，重復(fù)操作2次，過濾后風(fēng)干備用[8]。

1.3.2 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備[9]

稱取10 mg葡萄糖，105 ℃干燥至恒重置于100 mL容量瓶中，定容，得到0.1 mg/mL的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液。吸取葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液0.0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0 mL，分別放置于10 mL容量瓶中，分別加入1.0 mL 5%的苯酚溶液，混勻后加入4 mL的濃硫酸，定容，室溫條件下放置30 min， 490 nm處測定吸光度(A)。以葡萄糖濃度(C，mg/mL)為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線方程y=1.259x+0.001，R2=0.999，見圖1。

圖1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 The standard curve of glucose

1.3.3 羅平小黃姜多糖的提取

稱取預(yù)處理后的羅平小黃姜粉5.000 g，加入適量蒸餾水，混勻，在恒溫水浴鍋中提取一段時(shí)間后進(jìn)行抽濾，濾渣用相同體積的蒸餾水進(jìn)行第2次提取，合并2次濾液，將其濃縮定容至一定的體積。移取2.0 mL羅平小黃姜多糖提取液置于10 mL容量瓶中， 490 nm處測定吸光度，計(jì)算出羅平小黃姜多糖的得率。

多糖得率(%)=(C×V)/(W×1000)×100%。

式中：C為羅平小黃姜提取液中多糖的濃度(mg/mL)；V為羅平小黃姜提取液的總體積(mL)；W為羅平小黃姜的質(zhì)量(g)。

1.3.4 單因素試驗(yàn)

本文選取提取溫度、料液比、提取時(shí)間3個(gè)因素，研究其對(duì)羅平小黃姜多糖提取率的影響，單因素水平表見表1。

表1 單因素水平表Table 1 Single factor-level table

1.3.5 羅平小黃姜多糖的抗氧化性研究

1.3.5.1 羅平小黃姜多糖對(duì)DPPH·的清除作用

參照劉海英、馬利華、李順峰等的研究[10-12]，配制不同濃度的多糖樣品液5，4，3，2，1，0.1 mg/mL，研究羅平小黃姜多糖對(duì)DPPH·的清除作用。

1.3.5.2 羅平小黃姜多糖對(duì)·OH自由基的清除作用

參照嚴(yán)軍等[13]的研究，配制一系列不同濃度的羅平小黃姜多糖溶液，研究羅平小黃姜多糖對(duì)·OH自由基的清除作用。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 提取溫度對(duì)羅平小黃姜多糖得率的影響

圖2 提取溫度的影響Fig.2 The effect of extraction temperature

由圖2可知，羅平小黃姜多糖的得率隨提取溫度的升高而增大，當(dāng)溫度超過90 ℃后，提取率增高得不明顯，因?yàn)榇藭r(shí)水對(duì)多糖的溶解度已達(dá)到飽和?？紤]到多糖在高溫下會(huì)發(fā)生水解及升高溫度對(duì)設(shè)備的要求等因素，因此提取溫度確定在90 ℃為宜。

2.1.2 料液比對(duì)羅平小黃姜多糖得率的影響

圖3 料液比的影響Fig.3 The effect of solid-liquid ratio

由圖3可知，當(dāng)料液比小于1∶18時(shí)，多糖得率隨料液比的升高而顯著增加，當(dāng)料液比超過1∶20時(shí)，羅平小黃姜多糖的得率變化不明顯。顯著增加的原因可能是相似相溶的原理，使羅平小黃姜多糖的提取率上升；料液比達(dá)到1∶18時(shí)，多糖的溶解達(dá)到平衡，多糖得率最大，因此選擇料液比1∶18為宜。

2.1.3 提取時(shí)間對(duì)羅平小黃姜多糖得率的影響

圖4 提取時(shí)間的影響Fig.4 The effect of extraction time

由圖4可知，提取時(shí)間在150 min之前，多糖的提取率速度變快，曲線斜率變大；在150 min之前10 min內(nèi)，斜率變化尤為明顯，之后速度減慢；在150 min之后，多糖的得率變化不明顯。表明提取時(shí)間過短，多糖提取不充分；提取時(shí)間過長，多糖在水中溶解達(dá)到平衡，多糖提取率變化逐漸不明顯，同時(shí)溶液中其他物質(zhì)的溶解量增加，也會(huì)阻礙多糖類物質(zhì)的溶出。綜上得出150 min作為提取時(shí)間最為合適。

2.2 正交試驗(yàn)

采用 L9(33)正交試驗(yàn)確定羅平小黃姜多糖的最佳提取條件，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表2。

表2 正交試驗(yàn)因素水平Table 2 The factors and levels of orthogonal experiment

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果Table 3 The results of orthogonal experiment

續(xù) 表

由表3可知，在3個(gè)因素中，提取溫度(A)極差最大，料液比(B)其次，提取時(shí)間(C)最小。表明影響多糖得率的主次因素順序?yàn)椋禾崛囟?料液比>提取時(shí)間。由K值可知A2B3C3為最優(yōu)組合，即多糖提取最優(yōu)條件為：提取溫度90 ℃，料液比1∶20，提取時(shí)間160 min。在此條件下，做驗(yàn)證試驗(yàn)，多糖得率為6.16%。

2.3 羅平小黃姜多糖抗氧化性研究

2.3.1 羅平小黃姜多糖對(duì)DPPH·的清除能力

評(píng)價(jià)自由基清除劑效果常用IC50值，其值越小，自由基清除效果越好。

圖5 多糖對(duì)DPPH·自由基的清除作用Fig.5 The scavenging effect of polysaccharideson DPPH free radical

由圖5可知，當(dāng)提取液濃度達(dá)到1.0 mg/mL時(shí)，對(duì)DPPH·的清除率達(dá)到57.1%，清除DPPH·的IC50為0.96 mg/mL，比抗壞血酸的IC50值(0.85 mg/mL)小一些，結(jié)果顯示在一定濃度范圍內(nèi)羅平小黃姜多糖具有較強(qiáng)的清除DPPH·能力。

2.3.2 羅平小黃姜多糖對(duì)·OH的清除能力

圖6 多糖對(duì)·OH自由基的清除作用Fig.6 The scavenging effect of polysaccharides on·OH free radical

由圖6可知，羅平小黃姜多糖對(duì)·OH有一定的清除作用，隨著小黃姜多糖濃度的增加，清除能力逐漸增強(qiáng)，呈現(xiàn)遞增關(guān)系。當(dāng)提取液濃度達(dá)到1.0 mg/mL時(shí)，提取液對(duì)·OH自由基的清除作用達(dá)到44.5%。

3 結(jié)論

最佳提取工藝參數(shù)為料液比1∶20、提取溫度90 ℃、提取時(shí)間160 min，在此條件下羅平小黃姜多糖的得率達(dá)到6.16%。此外，羅平小黃姜多糖對(duì)DPPH·和·OH 2種自由基都存在清除效果，當(dāng)羅平小黃姜多糖提取液濃度達(dá)到1.0 mg/mL時(shí)，對(duì)DPPH·和·OH的清除率分別可達(dá)57.1%和44.5%，清除DPPH·的IC50為0.96 mg/mL。

[1]盧傳堅(jiān).姜的化學(xué)成分分析研究概述[J].中藥新藥與臨床藥理,2003(3):215-217.

[2]Ahmed R S,Seth V,Pasha S T,et al.Influence of dietary ginger on oxidative stress induced by malation in rats[J].Food Chem Toxieol,2000,38(5):443-445.

[3]劉雪梅.生姜的藥理作用研究進(jìn)展[J].中成藥,2002,24(7):539-541.

[4]鄧勝國，尹愛武，陳鐵壁.羅平小黃姜多糖的提取工藝及抗氧化活性的研究[J].湖南科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2013,34(4):66-73.

[5]營大禮．干姜化學(xué)成分及藥理作用的研究[J].中國藥房，2008,19(18)：1435-1436.

[6]鄭燦龍，張?jiān)旅?，王良．姜茶保健飲料開發(fā)研究[J].食品工業(yè)科技，2006,27(2)：112-114.

[7]王曉梅，張忠山，鄭衛(wèi)紅，等.羅平小黃姜多糖的提取工藝純化及鑒定[J].中國調(diào)味品，2011,36(5)：44-51.

[8]侯英梅,吳少福,沈勇根.羅平小黃姜多糖的提取工藝研究[J].江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2007(3):466-469.

[9]馬猛華,崔波,于海峰,等.苯酚-硫酸法測定玫瑰花渣中多糖含量的研究[J].山東輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2008,22(4):23-25.

[10]劉海英,張運(yùn)峰,范永山,等.平菇、杏鮑菇和白靈菇菌絲多糖對(duì)·OH、DPPH·和NO2-的體外清除作用[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào),2010(17):26-30.

[11]馬利華,秦衛(wèi)東.羅平.小黃姜多糖抗氧化性及其組分的研究[J].食品工業(yè)科技,2010(7):120-124.

[12]李順峰,張麗華,付娟妮.真姬菇子實(shí)體多糖體外抗氧化特性研究[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2008(4):302-305.

[13]顏軍,茍小軍,鄒全付.分光光度法測定Fenton反應(yīng)產(chǎn)生的羥基自由基[J].成都大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2009(2):93-103.

OptimizationofExtractionProcessandDeterminationofAntioxidantActivityofPolysaccharidesfromLuopingYellowGinger

ZHAO Cong-cong，PENG Chun-yan

(Qujing Normal University, Qujing 655011, China)

The polysaccharides of Luoping yellow ginger are extracted by water-extraction and alcohol-precipitation method. The optimal extraction conditions are determined by orthogonal test as follows: solid-liquid ratio is 1∶20, extraction temperature is 90 ℃, extraction time is 160 min. Under the optimum conditions, the yield of Luoping yellow ginger reaches 6.16%. In addition, when the polysaccharides concentration reaches 1.0 mg/mL, the scavenging rates of DPPH·and·OH are 57.1% and 44.5% respectively, and the IC50of scavenging DPPH·is 0.96 mg/mL.

Luoping yellow ginger；polysaccharide；antioxidation

TS207.3

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.11.030

1000-9973(2017)11-0133-04

2017-05-01

云南省教育廳科學(xué)研究一般項(xiàng)目(2015C088Y)

趙叢叢(1986-)，女，講師，研究方向：保健功能食品。