超声波辅助提取草果精油及其抗氧化活性研究

郭淼，宋江峰,豆海港

（1.南阳农业职业学院，河南南阳473003；2.南阳市质量技术监督检验测试中心，河南南阳473003；3.周口职业技术学院，河南周口466001）

超声波辅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.南阳农业职业学院，河南南阳473003；2.南阳市质量技术监督检验测试中心，河南南阳473003；3.周口职业技术学院，河南周口466001）

主要研究超声波辅助草果精油提取优化工艺及其清除自由基作用，同时对正交试验进行方差分析，结果表明：各因素及模型对提取率的影响均达到了极显著水平，最佳工艺参数为提取次数为4次，料液比为1∶15（g/mL），乙醇浓度为75%，超声时间50 min。草果精油清除DPPH自由基、清除ABTS＋自由基及络合Fe2＋能力试验表明，草果精油在浓度2 mg/mL～10mg/mL的DPPH自由基清除率、ABTS＋自由基清除率及Fe2＋络合率都随着提取物的浓度增加而增大的变化趋势，但2 mg/mL草果精油清除ABTS+自由基效果好于同浓度的BHT。

超声波；草果精油；自由基

植物精油，作为一类天然植物添加剂，不仅赋予食品特殊香气，还能提供更高的营养价值，具有防腐、抗菌、抗氧化、抗肿瘤等作用。因此，植物精油通常作为天然防腐剂和杀菌剂，可广泛应用于食品、医药及化妆品等领域[1]。

草果（Amomum tsao-ko），又名草果子，系姜科豆蔻属（Amomum）植物草果的干燥成熟果实，主产于我国广西、云南、贵州等地，系药食同源物品[2]，具有健脾、温胃止痛和止呕截疟等功能[3]。目前草果研究主要集中于挥发油，其挥发油主要有α-蒎烯、β-蒎烯、桉油精、香叶醇、柠檬醛、松油醇、香叶醇和橙花叔醇等[4-5]。

为更好地利用开发草果资源，笔者采用超声波辅助提取草果精油工艺，优选出最佳的提取工艺，同时对草果精油抗氧化活性进行了初步研究，以期为草果的开发利用提供一定的参考依据。

1 材料与设备

1.1 材料与试剂

草果：当地超市，置于（80±1）℃干燥箱干燥6 h，经粉碎后过40目筛，备用。

1，1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl radical 2，2-Diphenyl-1-（2，4，6-trinitrophenyl）hydrazyl（DPPH）、2，2'-Azinobis-（3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate）（ABTS）、铁试剂（Ferrozine）：西格玛奥德里奇（上海）贸易有限公司；其它试剂均为分析纯。

1.2 主要仪器

HR287迷你搅拌机：飞利浦家庭电器有限公司；R214B旋转蒸发仪：上海申顺生物科技有限公司；HHS-2S电热恒温水浴锅、FA2104电子分析天平：上海天平仪器厂；JY92-IIDN超声波发生器：宁波新芝生物科技有限公司；UV-754型分光光度计：上海楚定分析仪器有限公司。

2 试验方法

2.1 草果精油超声波辅助提取优化

正交试验设计，根据单因素的结果，选定草果精油得率为考察目标。根据实际要求，采用食用乙醇为提取溶剂，以料液比（g/mL）、乙醇浓度、提取次数、超声时间为因素，采用L9（34）正交试验进行优化条件的探索。因素水平见表1。

表1 因素水平表Table 1 Factor level table

2.2 体外抗氧化能力测定

DPPH自由基清除能力（DPPH法），参考许宗运等[6]的方法；ABTS+自由基清除能力（ABTS法），参考莫开菊等[7]的方法；Fe2+络合能力的测定，参考Dinis等[8]的方法。上述3种抗氧化方法均以BHT（2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚，butylated hydroxytoluene）为对照，试验均进行3次重复，结果表示为均值±标准差（X±SD）。

3 结果与讨论

3.1 草果精油超声辅助提取工艺正交试验

采用2.1的试验方法，选用L9（34）的正交试验方案进行，以获得最佳提取条件，试验结果见表2。正交试验结果采用统计软件SAS（8.20）进行分析，正交试验结果方差分析见表3。

表2 草果精油超声辅助提取工艺正交试验Table 2 Orthogonal test of ultrasonic assisted extraction on essential oils of Amomum tsao-ko

表3 正交试验方差分析表Table 3 Analysis of variance of orthogonal test

从表2结果可看出，各因素对提取率的影响由大到小依次为C＞A＞B＞D，即乙醇浓度＞提取次数＞料液比＞处理时间。草果精油提取率最好的是A3B1C2D3，即提取次数为4次，料液比为1：15（g/mL），乙醇浓度为75%，超声时间50 min。经对试验结果的验证，草果精油提取率为1.72%，证明了正交试验结果的合理性。表3正交试验结果分析，各因素及模型对提取率的影响均达到了极显著水平，这表明选取的正交试验确定的提取条件合理。

3.2 体外抗氧化活性研究

3.2.1 清除DPPH自由基能力的测定

DPPH自由基是一种稳定的自由基，广泛应用于测定天然抗氧化剂的自由基清除能力[8]，当它遇到还原性物质时，自由基被清除，颜色从紫色变为黄色，其在517 nm处的吸光度值减小，根据吸光度变化可测得DPPH自由基的清除程度[9]。清除DPPH自由基能力见图1。

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

如图1所示，随着浓度的增加，DPPH自由基的清除率呈逐渐增大变化趋势，草果精油对DPPH自由基清除率值显著低于BHT。这种差异可能是由于物质的还原能力和浓度造成的。近来，许多研究表明，草果精油[9-10]具有一定的清除自由基能力。

3.2.2 清除ABTS+能力的测定

ABTS[2，2′-Azino-bis-（3-ethylbenzthiazoline-6-sulphoniate）]是目前使用最广泛的测定样品的总抗氧化能力，在反应体系中，ABTS经氧化形成稳定的ABTS+自由基。被测物质加入ABTS+自由基溶液后，与ABTS+自由基反应后使溶液褪色，在734 nm有特征吸收峰[11]。不同浓度的草果精油清除ABTS+自由基能力结果见图2。

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

从图2中看出，随着精油浓度的增加，ABTS+自由基的清除率呈逐渐增大变化趋势，但2 mg/mL草果精油的清除ABTS+自由基的效果好于同浓度BHT。

3.2.3 络合Fe2+能力的测定

络合能力是评价抗氧化剂活性的一个重要指标。在生物体内，Fe2+可以催化脂质过氧化并能和活性氧反应产生羟基自由基，来破坏生物体的大分子物质。Ferrozine试剂与Fe2+生成蓝色物质，当反应体系加入抗氧化剂时，使溶液蓝色变浅[12]。以BHT为对比，草果精油对Fe2+络合能力测定，结果见图3。

图3 Fe2＋络合能力Fig.3 The complexing capacity of Fe2＋

从图3中表明，草果精油随着浓度的增加，络合率也逐渐增大，但络合率低于同浓度的BHT。

4 结论

1）利用超声波辅助提取草果工艺的优化研究表明，从草果提取精油的最佳工艺条件为：提取次数为4次，料液比为1∶15（g/mL），乙醇浓度为75%，超声时间50 min。

2）正交试验方差分析结果表明各因素对提取率的影响由大到小依次为乙醇浓度＞提取次数＞料液比＞处理时间。

3）草果精油清除DPPH自由基、清除ABTS+自由基及络合Fe2+能力试验表明，草果精油在浓度2mg/mL～10 mg/mL的DPPH自由基清除率、ABTS+自由基清除率及Fe2+络合率都随着提取物的浓度增加而增大的变化趋势，但2 mg/mL草果精油清除ABTS+自由基效果好于同浓度的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（汉），副教授，本科，主要从事高职食品专业的教学和科学研究工作。

*通信作者

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.16.013