香芹茎叶挥发油提取工艺及清除DPPH自由基活性研究

摘要[目的]研究水蒸气蒸馏法提取香芹茎、叶挥发油的工艺优化，并测定其抗氧化活性。[方法]采用单因素试验和响应面法优化考察浸泡时间、料液比和蒸馏时间对挥发油得率的影响，并以清除DPPH自由基能力评价香芹茎、叶挥发油的抗氧化活性。[结果]香芹茎、叶挥发油的最佳提取条件分别为：浸泡时间1.5 h、料液比1∶6 （g∶mL）、蒸馏时间3.0 h和浸泡时间2.0 h、料液比1∶8、蒸馏时间3.0 h，此时香芹茎和叶挥发油提取率分别为0.917%和1.284%。香芹茎、叶挥发油均具有一定的清除DPPH自由基能力，香芹叶挥发油清除DPPH自由基能力比香芹茎强。[结论]该研究为进一步开发香芹药食两用价值提供理论依据。

关键词香芹;茎叶;挥发油;提取工艺;DPPH自由基;抗氧化活性

中图分类号R284.2文献标识码

A文章编号0517-6611（2018）36-0158-04

香芹为伞形科欧芹属的草本植物，属芹菜中的一种，是药食两用植物。芹菜富含蛋白质、胡萝卜素、维生素、微量元素等[1-2]，除此之外还含有一些药效成分，具有降血压、血脂的作用，对神经衰弱、痛风等也有一定的辅助食疗作用，还能促进胃液分泌，增加食欲，是一种营养成分很高的芳香蔬菜[3-6]。挥发油存在于植物的根、茎、叶、果实等各部位[7-9]，具有特殊气味，广泛应用于医药学、植物保护、日化生产、食品加工等領域中[10]。日常生活中人们一般食用香芹茎，把香芹叶作为废物弃掉。查阅文献资料发现，目前人们对芹菜叶及芹菜籽中黄酮[11-12]、绿原酸[13]、精油[14-15]等方面的研究较多，但对香芹挥发油的研究报道较少。笔者以香芹为研究对象，采用水蒸气蒸馏法分别提取香芹茎、叶中的挥发油，考察浸泡时间、料液比和蒸馏时间对其茎、叶挥发油得率的影响，结合单因素试验结果设计响应面试验确定香芹茎、叶挥发油提取的最佳工艺，并以清除DPPH自由基能力评价香芹茎、叶挥发油的抗氧化活性，通过香芹茎、叶中挥发油含量及抗氧化活性的差异，加强人们对香芹茎、叶药食两用价值的认识，以期为进一步开发香芹药食两用价值提供理论依据。

1材料与方法

1.1试材香芹，市售;二氯甲烷为分析纯，上海申博化工有限公司;无水硫酸钠为分析纯，成都金山化学有限公司;无水乙醇为分析纯，重庆川东化工有限公司;DPPH，美国Sigma公司。

1.2仪器电子天平，赛多利斯公司;电热恒温槽，上海卢奥明科仪器有限公;TU- 1901紫外分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司;DZ-2A型真空干燥箱，郑州英欲予华仪器厂;循环水真空泵及旋转蒸发仪，郑州英欲予华仪器厂;JK-LUC-480DE超声清洗机，上海精学科学仪器有限公司。

1.3试验方法

1.3.1挥发油提取单因素试验。

新鲜的香芹洗净去根，自然晾干，然后分离茎和叶，切碎放入保鲜袋中备用。以浸泡时间（0.5、1.0、2.0、3.0、4.0 h）、料液比 [1∶2、1∶4、1∶6、1∶8、1∶10（g∶mL）]和蒸馏时间（1、2、3、4、5 h）为单因素试验条件提取香芹茎、叶的挥发油。基本条件：浸泡时间2 h、料液比1∶10、蒸馏时间2 h，改变其中一个条件以考察浸泡时间、料液比和蒸馏时间对香芹茎、叶中挥发油提取率的影响，用二氯甲烷萃取，干燥24 h，除去溶剂，即得茎、叶挥发油，称量后储存备用。

1.3.2响应面分析试验的因素和水平。根据单因素试验的结果和Box-Benhnken的中心组合试验设计原理，设计响应面优化试验。根据响应面优化设计试验结果进行验证性试验，并计算挥发油的得率。

1.3.3挥发油清除DPPH自由基活性测试。

将DPPH用95%乙醇配制成浓度为2×10-4 mol/L的溶液，避光保存，将香芹茎、叶挥发油用95%乙醇配制成不同浓度的样品溶液备用。准确吸取不同浓度的样品溶液

2结果与分析

2.1挥发油提取单因素试验

2.1.1浸泡时间对挥发油提取率的影响。

由图1可见，随着浸泡时间的升高，香芹茎、叶中挥发油提取率升高，当浸泡时间为1.0 h时香芹茎中挥发油提取率最高，浸泡时间超过后香芹茎中挥发油提取率慢慢降低，因此选择1.0、1.5、2.0 h作为香芹茎响应面设计的3个水平;当浸泡时间为2.0 h时香芹叶中挥发油提取率最高，浸泡时间超过2.0 h后香芹叶中挥发油提取率慢慢降低，因此选择1.5、2.0、2.5 h作为香芹叶响应面设计的3个水平。

2.1.2料液比对挥发油提取率的影响。

由图2可见，随着料液比的增大，香芹茎、叶中挥发油提取率升高，料液比为1∶6时香芹茎中挥发油提取率最高，料液比超过1∶6 后，随着料液比的增大，挥发油提取率降低，因此选择1∶5、1∶6、1∶7作为香芹茎响应面设计的3个水平;料液比为1∶8 时香芹叶中挥发油提取率最高，料液比超过1∶8后，随着料液比的增大，挥发油提取率降低，因此选择1∶7、1∶8、1∶9作为香芹叶响应面设计的3个水平。

2.1.3蒸馏时间对挥发油提取率影响。由图3可见，随着蒸馏时间的升高，香芹茎、叶中挥发油提取率升高，蒸馏时间为3.0 h时香芹茎、叶中挥发油提取率均达到最高，蒸馏时间超过3.0 h后，随着蒸馏时间的升高，挥发油提取率降低，因此选择2.5、3.0、3.5 h作为香芹茎、叶响应面设计的3个水平。

2.2响应面优化

2.2.1响应面试验结果。

根据Box-Benhnken的中心组合试验设计原理，分别设计3因素3水平的17组试验优化香芹茎、叶中挥发油的提取试验（表1）

安徽农业科学2018年

2.2.2响应面分析。以3个因素的两两因素为考察对象，做出各因素交互作用响应面，见图4～5。从图4～5可以看出各因素相互作用对香芹茎和叶挥发油提取率影响，即响应面对各因素的敏感程度，反映了在其他2个因素固定的条件下，另外两两因素对香芹茎挥发油提取率影响，响应面坡面越陡峭，表明响应面受试验因素变化就越大，反之响应面坡面越平缓，表明响应面受试验因素变化就越小。在图4～5中，各因素两两交互响应面坡面陡峭顺序为BC>AB>AC，即料液比和蒸馏时间的交互作用响应面最陡峭，说明料液比和蒸馏时间的交互作用对香芹茎和叶挥发油提取率的影响最大，而浸泡时间和蒸馏时间的交互作用响应面最平缓，说明浸泡时间和蒸馏时间的交互作用对香芹茎和叶挥发油提取率的影响最小。

2.2.3响应面试验优化及验证试验。

通过Design-expert 8.0.6软件，对回归模型进行预测得到香芹茎挥发油提取最佳工艺为：浸泡时间1.55 h、料液比1.00∶6.02、蒸馏时间3.01 h，此时香芹茎挥发油理论提取率为0.926%;对回归模型进行预测得到香芹叶挥发油提取最佳工艺为：浸泡时间2.11 h、料液比1.00∶8.11、蒸馏时间3.15 h，此时香芹叶挥发油理论提取率为1.287%。根据预测条件和实际操作设计香芹茎叶中挥发油提取条件分别为浸泡时间1.5 h、料液比1∶6、蒸馏时间3.0 h和浸泡时间2.0 h、料液比1∶8、蒸馏时间3.0 h，分别进行3次平行试验，测得香芹茎、叶中挥发油的提取率分别为0.917%、1.284%。预测结果和实测结果拟合良好，参数准确可靠。

2.3挥发油清除DPPH自由基活性

由图6可知，香芹茎和叶挥发油均具有一定的清除DPPH自由基的能力，且香芹叶挥发油抗氧化活性优于香芹茎挥发油抗氧化活性。

3结论

该研究采用单因素和响应面分析法分别优化香芹茎、叶中挥发油的提取工艺，并以清除DPPH自由基活性评价其茎、叶中挥发油的抗氧化活性。响应面优化试验结果表明，

二次模型是极显著的，准确性较高。由回归方程和各因素交互作用响应面可知各因素对香芹挥发油提取率的大小不同。各因素对香芹茎挥发油提取率的影响大小顺序为A>C>B，即浸泡时间影响最大，蒸馏时间次之，料液比的影响最小;各因素对香芹叶挥发油提取率的影响大小顺序为C>A>B，即蒸馏时间影响最大，浸泡时间次之，料液比的影响最小。根据回归模型进行预测和验证性试验，分别建立了香芹茎、叶挥发油的最佳工艺：浸泡时间1.5 h、料液比1∶6、蒸馏时间3.0 h和浸泡时间2.0 h、料液比1∶8、蒸馏时间3.0 h，此工艺条件下香芹茎、叶中的挥发油提取率分别为0.917%和1.284%。结果显示，香芹叶中的挥发油比香芹茎中挥发油的含量高，约为茎含量的1.4倍。香芹茎、叶挥发油对DPPH自由基的清除活性测试表明，香芹茎和叶挥发油均具有一定的清除DPPH自由基的能力，且香芹叶挥发油抗氧化活性优于香芹茎挥发油抗氧化活性。贺银菊等[16]研究了香芹茎、叶中的维生素C含量差异，结果发现香芹叶中的维生素C含量高出香芹茎10多倍，除此之外，香芹叶中的胡萝卜素、蛋白质及部分微量元素含量都高于茎。由此可见在人们生活中，不应该将香芹叶拿来做菜品的装饰品甚至弃掉，这不仅是浪费了材料，还使香芹叶的价值没能得到充分的利用。该研究通过香芹茎、叶中挥发油含量及抗氧化活性的差异，加强了人们对香芹茎、叶药食两用价值的认识，为进一步开发香芹药食两用价值提供理论依据。

参考文献

[1] 杨恩升.芹菜的营养成分与药用价值[J].广西质量监督导报，2010（10）：22-23.

[2] NISPEROSCARRIEDO M O，BUSLIG B S，SHAW P E.Simultaneous detection of dehydroascorbic，ascorbic，and some organic acids in fruits and vegetables by HPLC[J].J Agric Food Chem，1992，40（1）：127-130.

[3] 周建国.芹菜的营养价值及高产栽培技术[J].现代农村科技，2012（17）：21.

[4] 沈铭高，金阳，李薇雅.芹菜的化学成分及其药理作用[J].安徽农业科学，2008，36（4）：1474-1475，1489.

[5] 宋小俊，王怡婷.芹菜药用功能研究概述[J].安徽农业科学，2008，36（15）：6360-6361，6395.

[6] 肖坤福.抗癌之星——芹菜最新研究进展[J].食品研究与开发，2006，27（2）：182-185.

[7] 李洪德，赵超，王道平，等.舞花姜根、茎、叶的挥发油GC-MS分析[J].中药材，2017，40（6）：1351-1354.

[8] 李娟，蒋小华，谢运昌，等.鸭儿芹根、茎、叶挥发油的化学成分[J].广西植物，2011，31（6）：853-856.

[9] YANG X W，ZHANG P，TAO H Y，et al.GC-MS analysis of essential oil constituents from rhizome and root of Notopterygium forbesii[J].Journal of Chinese pharmaceutical sciences，2006，15（4）：200-205.

[10] 王巨媛，翟胜.植物精油应用进展及开发前景展望[J].江苏农业科学，2010（4）：1-3.

[11] 李杰，臧晋，肖连冬，等.基于响应面分析法的芹菜黄酮提取优化工艺研究[J].安徽农业科学，2012，40（5）：2687-2689.

[12] 徐斌，马洪波，张岚，等.芹菜籽中黄酮的提取工藝[J].食品研究与开发，2015，36（9）：60-64.

[13] 龚金炎，石嘉琦，章佳盈，等.HPLC法测定芹菜中绿原酸和芹菜苷的含量[J].食品研究与开发，2015，36（16）：122-124.

[14] 张玲希，郦帅，董荧荧，等.不同品种芹菜叶中精油的提取及其功效测定[J].天然产物研究与开发，2015，27（7）：1194-1198.

[15] 阿布力米提·伊力，刘莉，阿吉艾克拜尔·艾萨，等.维吾尔医常用药材——芹菜籽挥发油化学成分的研究[J].天然产物研究与开发，2004，16（1）：36-37.

[16] 贺银菊，杨再波，毛海立，等.响应面优化超声提取香芹茎叶维生素C工艺研究[J].食品与发酵科技，2018，54（4）：59-65.