响应面法优化大叶白麻茎多酚的提取及其抗氧化性研究

靳欣欣 田英姿

摘要 [目的]優化大叶白麻茎多酚的提取工艺，并考察其体外抗氧化性。[方法]采用响应面法对大叶白麻茎多酚的提取工艺进行了优化，考察了料液比、超声强度、超声时间对提取得率的影响，以VC为参照，将大叶白麻茎多酚和茶多酚的抗氧化性进行对比。[结果]大叶白麻茎多酚的最佳提取工艺是料液比1∶17，超声强度410 W，提取时间60 min，在该条件下大叶白麻茎多酚的提取得率为2.09%，提取时间和超聲强度对提取得率的影响均为极显著。还原力与还原剂浓度之间有较好的量效关系，三者的还原力从高到低依次为大叶白麻茎多酚、茶多酚、VC，与抗氧化能力的强弱性一致。大叶白麻茎多酚清除羟基自由基的能力是茶多酚的1.34倍，清除超氧阴离子、DPPH·自由基的能力与茶多酚较为接近，且明显高于VC，分别是VC的2.00、2.80倍。[结论]大叶白麻茎多酚具有良好的抗氧化活性，应加强对其进一步的应用研究。

关键词 大叶白麻茎；多酚；抗氧化；响应面

中图分类号 TS01 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2017）07-0116-04

Study on Optimization of Extraction Process of Polyphenol in Stem of Poacynum hendersonii by Response Surface Aanlysis and Its Oxidation Resistance

JIN Xin-xin1，TIAN Ying-zi1，2*

（1.College of Light Industry and Food Sciences，South China University of Technology，Guangzhou，Guangdong 510640； 2.College of Life and Geography Sciences，Kashi University，Kashi，Xinjiang 844006）

Abstract [Objectuve] The aim of the study was to optimize extraction technology of polyphenol in stem of Poacynum hendersonii and study its antioxidation in vitro.[Method]The extraction technology of polyphenol was optimized by response surface analysis and the effect of liduid ratio，extraction time and ultrasonic intensity on extraction yield of polyphenol was investigated.VC taken as reference，antioxidant activity of polyphenol in Poacynum hendersonii and tea were compared and analyzed.[Result] The optimal extraction technology was as follows solid-liquid ratio of 1∶17，ultrasonic intensity of 410 W，extraction time for 60 min，under this technology，the extraction yield of polyphenol from Poacynum hendersonii was 2.09%.Both influence of time and ultrasonic intensity on the yield was very significant.The order of antioxidative effect from high to low was polyphenol in Poacynum Hendersonii，polyphenol in tea，VC.As the dose of the three antioxidant increasing，reducing power strengthens，displays good does-effect relationship.The order of reducing power and antioxidative effect were identical.Hydroxyl radical scavenging ability of polyphenol in Poacynum Hendersonii was about 1.34 times of polyphenol in tea.DPPH· and superoxide anion scavenging ability of polyphenol in stem of Poacynum hendersonii were close to that in tea，2.00，2.80 times of VC.[Conclusion]The polyphenol in stem of Poacynum hendersonii has been shown to exhibit excellent antioxidant activity，so it should strengthen the further application research.

Key words Poacynum Hendersonii；Polyphenol；Antioxidant activity；Response surface

大叶白麻（Poacynum hendersonii），又称大花罗布麻，直立半灌木，主要分布于新疆、青海和甘肃等省区。主要野生在盐碱荒地和沙漠边缘及河流两岸冲积平原水田和湖泊周围[1]。大叶白麻叶被用于冲泡和中药，但其茎部被大量丢弃。目前有大叶白麻多酚提取和抗氧化性研究的相关报道[2-3]，而关于大叶白麻茎中多酚的提取工艺及抗氧化性鲜见报道。笔者运用响应面法优化提取大叶白麻茎多酚，以VC为参照，将大叶白麻茎多酚和茶多酚的抗氧化性进行对比，旨在为大叶白麻茎多酚的推广应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

原料：大叶白麻茎，取自新疆塔里木盆地。化学试剂：石油醚、乙酸乙酯、磷酸、酒石酸亚铁等均购自广州市雨韶贸易有限公司。标准品：没食子酸标准品购自上海融禾医药科技发展有限公司。

仪器：分析天平HANGPING FA2004，上海天平仪器厂；真空干燥箱，上海精宏实验设备有限公司；DLSB-FZ低温循环真空泵，郑州长城科工贸有限公司；Q02旋转蒸发仪，艾拓思实验设备（上海）有限公司广州办事处；紫外分光光度计，Lambda 900。

1.2 方法

1.2.1 大叶白麻茎多酚含量的测定。

（1）大叶白麻茎多酚的萃取。称取大叶白麻茎3.000 g，根据响应面试验条件进行提取，然后测定其多酚含量，确定最佳提取工艺。

（2）大叶白麻茎多酚的纯化[4]。滤液经过浓缩处理后，加入溶液体积1/4的乙酸乙酯，合并有机相，真空旋蒸仪浓缩；冷冻干燥得粗多酚固體；将多酚固体充分溶解后，用氯仿萃取出其中的植物碱；再用乙酸乙酯萃取出水相中的多酚；通过减压蒸馏、真空干燥得大叶白麻茎多酚固体。

（3）没食子酸标准曲线的绘制。标准对照品为梯度浓度的没食子酸，精确量取2.500 mL加入10 mL比色管，在比色管中加入2.500 mL酒石酸亚铁溶液，用pH 7.5的磷酸缓冲液定容，545 nm测定吸光度，绘制标准曲线。

（4）大叶白麻茎多酚浓度的计算。精确称取大叶白麻茎多酚精制固体稀释至合适倍数，得到实际浓度的多酚溶液，用酒石酸亚铁法在545 nm测定吸光度，将其代入没食子酸标准曲线得出测定浓度。

（5）大叶白麻茎多酚含量的测定。取一定质量粉碎后的大叶白麻茎，用乙酸乙酯低温萃取5次合并滤液浓缩，用80%乙醇稀释一定倍数，用酒石酸亚铁法在545 nm测定吸光度，将吸光度代入没食子酸标准曲线得出其浓度，计算大叶白麻茎多酚含量。

1.2.2 大叶白麻茎多酚还原力的测定。

取0.010 g大叶白麻茎多酚固体溶解于80%乙醇溶液，定容至100 mL。分别取1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0 mL于10 mL容量瓶中，并定容至刻度。取上述溶液各2.5 mL于试管中，依次加入0.2 mol/L 磷酸盐缓冲溶液（pH 6.6）2.5 mL和1%铁氰化钾溶液 2.5 mL，于50 ℃水浴保温 20 min 后快速冷却，再加入 10%三氯乙酸溶液2.5 mL，以2 000 r/min 离心10 min，取上清液5.0 mL，依次加入4.0 mL蒸馏水，1.0 mL 0.1%三氯化铁溶液，充分混匀，静置 10 min 后，在 700 nm 下测定吸光度（以VC和茶多酚作为对照品，同法测量）[4-5]。

1.2.3 大叶白麻茎多酚清除羟基自由基清能力的测定。

取7.5 mmol/L邻二氮菲无水乙醇溶液0.2 mL，加入pH 7.4的磷酸盐缓冲液2.0 mL，充分混匀后加入0.2 mL 7.5 mmol/L FeSO4溶液，混匀后加入2 mL去离子水补充体积，加入1.0 mL 0.1%双氧水，反应液在（37±2）℃保温1 h，于510 nm测定吸光度；用大叶白麻茎多酚溶液、VC溶液、茶多酚溶液代替去离子水，混匀加入1.0 mL 0.1%双氧水，510 nm处分别测定吸光度；未损伤管不加双氧水和样品溶液[5-6]。

1.2.4 大葉白麻茎多酚清除超氧阴离子自由基能力的测定。

取50 mmol/L缓血酸铵缓冲溶液（pH 8.1）4.5 mL，加入4.2 mL去离子水混匀后于（25±2） ℃水浴40 min，取出后加入经25 ℃水浴过的3 mmol/L邻苯三酚溶液0.3 mL（空白样以10 mmol/L盐酸代替邻苯三酚），混匀后于420 nm测定吸光度，每间隔30 s测定1次，共测定6 min，计算对照溶液吸光度随时间的变化率。与上述试验其他步骤相同，用1 mL样品溶液（大叶白麻多酚溶液、Vc溶液、茶多酚溶液）代替4.2 mL去离子水，计算样品吸光度随时间的变化率[5-6]。

1.2.5 大叶白麻茎多酚清除DPPH·自由基能力的测定。

吸取不同质量浓度的待测液各2.0 mL至试管中，加 0.057 mg/mL DPPH·乙醇溶液2.0 mL，置于暗处 30 min，于517 nm 波长处测定吸光度，以乙醇溶液做空白参比[5-6]。

1.3 响应面法因素水平编码

以提取时间（A）、液料比（B）、超声强度（C）为响应变量，以多酚的提取得率为响应值进行Box-Behnken响应面试验设计，因素水平编码见表1。

2 结果与分析

2.1 标准曲线绘制

没食子酸的标准曲线见图1。经过计算，其转换系数为7.925。回归方程为y=0.004x-0.042，R2=0.998。

2.2 响应面法优化提取工艺

以提取时间（A）、液料比（B）、超声强度（C）为响应变量，以多酚的提取得率为响应值进行Box-Behnken试验设计。试验设计及提取得率见表2。

利用Design-expert对试验结果进行二次回归分析，得到大叶白麻茎多酚得率与各因素变量之间的二次回归模型。

R1=-0.988 84+0.094 07A+0.018 97B+0.046 18C+9.941 67E-004AB+2.757 50E-004AC+7.558 33E-004BC-1.266 84E-003A2-3.212 62E-003B2-9.093 37E-004C2

试验模型方差分析表明，回归方程模型极显著（P<0.000 1），模型可决系数R2=0.983 4，校正决定系数R2Adj=0.961 7，模型变异系数为0.87%，说明该模型能够拟合真实的试验结果，试验误差小；该模型的失拟项（P>0.05）不显著，表明该模型与试验数据相符，可用该回归方程对试验结果进行分析。

回归模型的显著性检验表明，提取时间、超声强度对大叶白麻茎多酚得率有极显著影响，而液料比对得率的影响不显著。3个因素对得率影响的主次因素为提取时间、超声强度、液料比。3个因素的交互作用对得率也有显著影响。

从图2可看出，三维曲面图形均为上凸形，且最高点落在所选区域，说明因素水平的选择合理；大叶白麻茎多酚提取得率随着提取时间、液料比、超声强度的增大均呈先增大后减小的二次关系。

由Design-expert软件获得大叶白麻茎多酚的最佳提取条件：液料比17.11∶1，超声强度41.59%，提取时间59.97 min，提取得率预测值2.07%。为了方便实际操作，最佳条件确定为料液比1∶17，超声强度410 W，提取时间60 min，在该条件下大叶白麻茎多酚的提取得率为2.09%，与预测值接近，说明该模型用于大叶白麻茎多酚的提取是可靠的。

2.3 大葉白麻茎多酚的抗氧化能力

2.3.1 还原力。

抗氧化剂是通过自身的还原作用给出电子而清除自由基的，还原力越大，抗氧化性越强。因此，可通过测定还原力来说明抗氧化活性的强弱。从图3可以看出，随着3种清除剂浓度的升高，其还原力呈增大趋势，由高到低依次为大叶白麻茎多酚、茶多酚、VC。

2.3.2 对羟基自由基的清除能力。

从图4可以看出，茶多酚和大叶白麻茎多酚清除羟基自由基的能力均高于VC，大叶白麻茎多酚清除羟基自由基的能力高于茶多酚，3种样品清除羟基自由基的能力均随着样品浓度的升高而增大。此外，大叶白麻茎多酚、茶多酚、VC对羟基自由基清除率的IC50分别约35.5、47.5、66.0 mg/L，大叶白麻茎多酚清除羟基自由基的能力为茶多酚的1.34倍，VC的1.86倍。

2.3.3 对超氧阴离子自由基的清除能力。

从图5可以看出，大叶白麻茎多酚和茶多酚清除超氧阴离子自由基的能力较为接近，且明显高于VC，3种样品清除超氧阴离子的能力都随着样品浓度的升高而增大，但大叶白麻茎多酚茶多酚的清除率达到80%之后趋于稳定。此外，大叶白麻茎多酚、茶多酚和VC清除超氧阴离子自由基的IC50分别是35.00、35.00、7.00 mg/L，大叶白麻茎多酚超氧阴离子清除能力约为VC的2.00倍。

2.3.4 对DPPH·自由基的清除能力。

从图6可以看出，大叶白麻茎多酚和茶多酚清除DPPH·自由基的曲線基本重合，3种样品清除DPPH·自由基的能力均随着样品浓度的升高而增加，且大叶白麻茎酚和茶多酚的清除能力随着浓度的升高明显高于VC，但当大叶白麻茎酚和茶多酚的DPPH·自由基清除率达到80%之后，其DPPH·自由基清除率趋于稳定。此外，大叶白麻茎多酚、茶多酚和VC清除DPPH·自由基的IC50分别为18.0、18.0、50.0 mg/L，大叶白麻茎多酚和茶多酚清除DPPH·自由基的能力约为VC的2.80倍。

3 结论

（1）该研究采用响应面法对大叶白麻茎多酚的提取工艺进行了优化，建立了超声提取多酚的数学模型。评价了料液比、超声强度、超声时间对于提取得率的影响，从大到小依次为提取时间、超声强度、料液比，其中提取时间和超声强度对提取得率的影响均为极显著。由试验结果得到最佳提取工艺是料液比1∶17，超声强度410 W，提取时间60 min，在该条件下大叶白麻茎多酚的提取得率为2.09%。该研究确定的大叶白麻茎多酚的提取方法操作便捷，提取得率较高，有利于工业化生产，方便对大叶白麻茎中多酚的进一步应用进行研究。

（2）该研究对大叶白麻茎多酚和茶多酚的抗氧化性进行了研究，结果表明，大叶白麻茎多酚、茶多酚、VC的抗氧化能力从强到弱依次为大叶白麻茎多酚、茶多酚、VC。大叶白麻茎多酚、茶多酚、VC的还原力与浓度有较好的量效关系，三者的还原力从高到低依次为大叶白麻多酚、茶多酚、VC，与抗氧化能力一致。对三者的抗氧化能力分析结果显示，大叶白麻茎多酚清除羟基自由基的能力强于茶多酚，是其1.34倍；大叶白麻茎多酚对超氧阴离子、DPPH·自由基的清除能力与茶多酚较为接近，且明显高于VC，分别是VC的2.00、2.80倍。相对于茶多酚，大叶白麻茎多酚具有相对较好的抗氧化活性，应在今后加强其应用研究。

参考文献

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