西兰花类胡萝卜素的提取及其抗氧化活性研究

李世红，李媛媛，张佳怡，余 威，陈文玉，苏金芬，王岁楼

(中国药科大学工学院，南京 211198)

西兰花类胡萝卜素的提取及其抗氧化活性研究

李世红，李媛媛，张佳怡，余 威，陈文玉，苏金芬，王岁楼

(中国药科大学工学院，南京 211198)

在单因素试验基础上，通过正交试验初步优化确定了西兰花中类胡萝卜素提取的最佳工艺条件为：用无水乙醇作为提取液、料液比1∶60、提取时间180min、提取温度55℃，提取率可达268.26mg/100g。同时通过水杨酸法测定类胡萝卜素粗提物清除羟基自由基的能力，证实西兰花类胡萝卜素具有较强的抗氧化能力。

西兰花；类胡萝卜素；提取工艺；抗氧化能力

本实验旨在探索优化从西兰花中提取和纯化类胡萝卜素的工艺条件及其提取物的抗氧化活性。

1 材料与方法

1.1 材料

(1)试验材料：西兰花粉，购于陕西中盛和生物科技有限公司。(2)试验试剂：分析纯的丙酮、无水乙醇、正己烷、石油醚、抗坏血酸、乙酸乙酯等。(3)试验仪器设备：紫外可见分光光度计(TU-1810，北京普析通用仪器有限责任公司)、数显恒温搅拌循环水箱(HH-42，常州国华电器有限公司)、循环水式多用真空泵(SHB-Ⅲ，郑州长城科工贸有限公司)。

1.2 方法

1.2.1 最佳料液比选择 称取3组，每组5份西兰花粉末各1g，分装入锥形瓶中，分别以无水乙醇、乙酸乙酯、丙酮作为浸提液，以1∶20、1∶40、1∶60、1∶80的料液比(w/v)加入到样品中，在30℃条件下恒温水浴60min。在波长450nm紫外分光光度计下测稀释后滤液吸光度值。

1.2.2 最佳温度选择 称取3组，每组5份西兰花粉末各1g，分装入锥形瓶中，分别以无水乙醇、乙酸乙酯、丙酮作为浸提液，以1∶60作料液比(w/v)加入样品中，恒温水浴180min，温度分别为20、30、40、50、60℃(丙酮不做)、70℃(丙酮不做)。在波长450 nm紫外分光光度计下测稀释后滤液吸光度值。

1.2.3 最佳时间选择 称取3组，每组7份西兰花粉末各1g，分装入锥形瓶中，分别以无水乙醇、乙酸乙酯、丙酮作为浸提液，在30℃条件下以1∶60料液比(w/v)，加入到样品中，恒温水浴。在60、120、150、180、210、240、300min后分别取出，在波长450nm紫外分光光度计下测稀释后滤液吸光度值。

1.2.4 正交试验 对提取溶剂、提取温度、提取时间、提取料液比(w/v)4个影响因素，进行L9(34)正交试验，以确定最优的提取条件组合。

1.2.5 紫外分光光度法测定类胡萝卜素的含量 根据邵金华等[1]用紫外分光光度计在450nm处测量以β-胡萝卜素标准样制成的浓度为3～10μg/mL的标准样液的吸光度值所绘制成的标准曲线，计算出样品中类胡萝卜素的含量。文献所得的线性回归方程为y=0.0396x+0.0261，R2=0.9996。类胡萝卜素提取率的计算公式如式(1)：

类胡萝卜素得率(mg/100g)=0.1×cV/w

(1)

式(1)中，c表示提取液中类胡萝卜素的浓度(μg/mL)；V表示提取液的体积(mL)；w表示称取的西兰花粉末质量(g)。

1.2.6 水杨酸法测定抗氧化能力[2-3]按照9mmol/L硫酸亚铁1mL，9mmol/L乙醇—水杨酸1mL，蒸馏水12mL，和0.003%H2O21mL加入20mL试管中配制成溶液A0，摇匀后37℃水浴加热15min，冷却至室温后测量其吸光度值(A0测定时，参比溶液为不加过氧化氢的溶液体系，即1mL FeSO4、1mL乙醇—水杨酸、13mL蒸馏水)。另外配制质量浓度不同的待测液，所有反应溶液的体积为15mL。摇匀后37℃水浴加热15min，冷却至室温后测量各管的吸光度值Ax。(Ax测定时，参比溶液为蒸馏水)。同时配制不含过氧化氢的对照溶液(用蒸馏水替代)，摇匀后37℃水浴加热15min，冷却至室温后测量各管的吸光度值Ax0(Ax0测定时，参比溶液为蒸馏水)。按照式(2)计算各质量浓度样品对羟基自由基的清除率，绘制出清除率曲线图。

清除率(%)=A0-(Ax-Ax0)/A0×100

(2)

应用同样的方法，将上述步骤中加入的西兰花类胡萝卜素的粗提液改为抗坏血酸，添加的含量和顺序保持一致，分别测定出A0、Ax、Ax0，按照相同的公式计算不同质量浓度抗坏血酸对羟基自由基的清除率，绘制出清除率曲线图。实际称取量：西兰花粉1.001 8g、抗坏血酸0.012 8g、水杨酸0.063 2g、七水合硫酸亚铁0.129 0g(测定样品时)；水杨酸0.065 0g、七水合硫酸亚铁0.125 7g(测定抗坏血酸时)。稀释10倍的粗提液吸光度：A=0.504 7；计算得到的类胡萝卜素含量为C=89.47μg/mL；样品中类胡萝卜素的含量为4.150mg/g；抗坏血酸浓度为C=47.6μg/mL。

2 结果与分析

2.1 西兰花类胡萝卜素提取的最佳料液比选择

从图1可见，在30℃恒温水浴180min、料液比(w/v)为1∶60时，无水乙醇对西兰花中类胡萝卜素有最大提取率，达到264.02mg/100g；在料液比小于1∶60情况下，提取率随料液比增大而增大；在料液比大于1∶60情况下，提取率随料液比的增大而减小。从图2可见，在30℃恒温水浴180min条件下，在料液比(w/v)为1∶80时，乙酸乙酯对西兰花中类胡萝卜素有最大提取率，为234.15mg/100g；在料液比小于1∶80情况下，提取率随着料液比的增大而增大；在料液比大于1∶80情况下，提取率随料液比的增大而出现微弱的减幅。从图3可见，在30℃恒温水浴180min、料液比(w/v)为1∶60时，丙酮对西兰花中类胡萝卜素有最大提取率，为250.78mg/100g；在料液比小于1∶60情况下，提取率随料液比增大而增大；在料液比大于1∶60情况下，提取率随料液比增大而明显减小。

2.2 西兰花类胡萝卜素提取的最佳温度选择

从图4可见，在30℃和50℃下无水乙醇对类胡萝卜素都有较大的提取率，分别为264.02、264.69mg/100g。在20～30℃之间提取率随温度的升高明显增大，而30℃以后类胡萝卜素的提取率基本稳定，有很小的上下波动。从图5可见，在40℃乙酸乙酯对类胡萝卜素有最大的提取率，为305.79mg/100g。在20～40℃之间提取率随温度的升高而增大；40～50℃之间提取率随温度的升高而明显降低；50℃以后乙酸乙酯对类胡萝卜素提取率趋于平稳。从图6可见，在30℃下丙酮对类胡萝卜素有最大的提取率，为250.78mg/100g；在20～30℃之间提取率随温度升高而明显增大，30℃以后丙酮对类胡萝卜素提取率降低。

2.3 西兰花类胡萝卜素提取的最佳时间选择

从图7可见，在150min时无水乙醇对西兰花中类胡萝卜素有最大提取率，能达到251.18mg/100g。从30～150min之间的提取率呈增大趋势；150～300min之间，提取率呈减小趋势。从图8可见，在180min时乙酸乙酯对类胡萝卜素有最大提取率，为239.30mg/100g。从30～180min之间，提取率呈增大趋势；180～300min之间，提取率呈减小趋势。从图9可见，在210min时丙酮对类胡萝卜素有最大提取率，为260.50mg/100g。如果能够找到有效的控制方法，丙酮的最大提取率会明显高于无水乙醇和乙酸乙酯。

2.4 正交试验结果

由表1～2的极差分析结果可知，温度对西兰花类胡萝卜素提取率的影响最大；而最优条件组合与正交试验9号试验的条件组合正好一致，即在温度55℃、提取时间180min、料液比1∶60时，西兰花中类胡萝卜素的提取率达到最高值(268.26mg/100g)。

图1 乙醇为溶剂提取类胡萝卜素的料液比与提取率关系

图2 乙酸乙酯为溶剂提取胡萝卜素的料液比与提取率关系

图3 丙酮为溶剂提取胡萝卜素的料液比与提取率关系

图4 无水乙醇为溶剂提取温度与提取率的关系

图5 乙酸乙酯为溶剂提取温度与提取率的关系

图6 丙酮为溶剂提取温度与提取率的关系

图7 乙醇为溶剂提取时间与提取率的关系

图8 乙酸乙酯为溶剂提取时间与提取率的关系

图9 丙酮为溶剂提取时间与提取率的关系

表1 西兰花类胡萝卜素提取正交试验因素与水平

表2 西兰花类胡萝卜素提取正交试验结果与极差分析

图10 西兰花类胡萝卜素粗提液与抗坏血酸清除羟基自由基能力的比较

2.5 类胡萝卜素的抗氧化能力评价

由图10可见，西兰花类胡萝卜素粗提物清除羟基自由基的能力与其浓度呈正相关。与抗坏血酸的抗氧化能力相比，在浓度为22.18μg/mL附近二者抗氧化能力相当；在浓度低于22.18μg/mL时西兰花类胡萝卜素粗提物抗氧化能力强于抗坏血酸；在浓度高于22.18μg/mL时西兰花类胡萝卜素粗提物抗氧化能力则低于抗坏血酸，但仍然有较强的抗氧化能力。

3 结论

通过上述实验，认为用无水乙醇作为提取液、料液比1∶60、提取时间180min、提取温度55℃时，可使西兰花中类胡萝卜素的提取达到最佳效果，提取率为268.26mg/100g。用水杨酸法测定类胡萝卜素粗提物清除羟基自由基的能力，与抗坏血酸的清除能力进行对比，可知西兰花类胡萝卜素具有良好的抗氧化能力。◇

[1]邵金华，等.柚皮中类胡萝卜素的提取及其稳定性的研究[J].食品工业科技，2014，35(2)：281-285.

[2]姬小明，邵惠芳，刘金霞，等.类胡萝卜素的提取及分离方法研究进展[J].河南科学，2008(11)：1337-1339.

[3]周丹蓉，方智振，廖汝玉，等.李果皮花色素苷、类黄酮和类胡萝卜素含量及抗氧化性研究[J].营养学报，2013，35(6)：571-576.

(责任编辑 李婷婷)

Extraction and Antioxidant Activity of Carotenoids from Broccoli

LI Shi-hong，LI Yuan-yuan，ZHANG Jia-yi，YU Wei，CHEN Wen-yu，SU Jin-fen，WANG Sui-lou
(College of Engineering，China Pharmceutical University，Nanjing 211198，China)

The optimal conditions of extraction carotenoids，including solvent，ratio of solid to liquid，temperature，time，and extracting frequencies，were determined based on single factor analysis，then orthogonal experiment was performed to determine the optimum extraction conditions.The extraction rate reached the highest value as 268.26mg/100g，when the broccoli powder was soaked by ethanol with ratio of solid to liquid being 1∶60 for 180 min under 55℃.Mainly determination on hydroxyl radical scavenging ability of crude extracts by salicylic acid method proved the carotenoid crude extract had strong antioxidant capacity.

broccoli；carotenoids；extraction condition；antioxidant capacity

2016年国家级大学生创新创业训练计划项目(项目编号：J1310032)。

李世红(1996— )，女，本科生，专业：食品质量与安全。

王岁楼(1961— )男，博士，教授，博士生导师，研究方向：食品科学与安全。