超声辅助醇提荸荠芽•肉和皮总黄酮工艺优化及抗氧化活性研究

李婉珍 宋平 张伟伟 金伟豪 葛飞 朱龙宝 陶玉贵

摘要 [目的]研究荸薺芽、肉和皮中总黄酮的最优提取工艺及抗氧化活性。[方法]以荸荠芽、肉和皮为原料，考察乙醇浓度、料液比、超声时间等单因素对总黄酮得率的影响，在单因素试验的基础上，设计L 9（34）正交试验，研究荸荠总黄酮的最优提取工艺。以V C为对照，考察不同浓度总黄酮对DPPH和羟基自由基的清除效果，研究荸荠芽、肉和皮的抗氧化活性。[结果]荸荠芽最优提取组合为70%乙醇，1∶15（g∶mL）料液比，55 min超声时间，70 ℃超声温度，100 W超声功率;荸荠肉最优提取组合为70%乙醇，1∶15料液比，50 min超声时间，50 ℃超声温度，100 W超声功率;荸荠皮提取最优组合为70%乙醇浓度，1∶15料液比，55 min超声时间，70 ℃超声温度，100 W超声功率。荸荠总黄酮对DPPH和羟基自由基都具有清除效果。[结论]荸荠芽、肉和皮中总黄酮都具有一定的抗氧化能力，为荸荠的综合开发利用提供理论参考。

关键词 荸荠;总黄酮;工艺优化;抗氧化

中图分类号 TS 209文献标识码 A文章编号 0517-6611（2022）02-0176-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.02.048

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Optimization of Ultrasonic Assisted Ethanol Extraction of Total Flavonoids from Heleocharis dulcis Bud， Flesh and Peel and Its Antioxidant Activity

LI Wan-zhen， SONG Ping， ZHANG Wei-wei et al

（College of Biology and Food Engineering， Anhui Polytechnic University， Wuhu， Anhui 241000）

Abstract [Ojective]The extraction process optimization and antioxidant activity of total flavonoids from bud， flesh and peel of Heleocharis dulcis were studied. [Method]Taking Heleocharis dulcis bud， flesh and peel as raw materials， the effects of single factors such as ethanol concentration， solid-liquid ratio and ultrasonic time on the yield of total flavonoids were investigated. On the basis of single factor test， L 9 （34） orthogonal test was designed to study the extraction process of total flavonoids from Heleocharis dulcis. With V C as the control， the scavenging effects of different concentrations of total flavonoids on DPPH and hydroxyl radical were investigated， and the antioxidant activities of Heleocharis dulcis bud， flesh and peel were studied. [Result]The best combination of Heleocharis dulcis bud extraction was 70% ethanol， 1∶15 （g∶mL） solid-liquid ratio， 55 min ultrasonic time， 70 ℃ ultrasonic temperature and 100 W ultrasonic power;The best combination of Heleocharis dulcis flesh extraction was 70% ethanol， 1∶15 solid-liquid ratio， 50 min ultrasonic time， 50 ℃ ultrasonic temperature and 100 W ultrasonic power;The best combination of Heleocharis dulcis peel extraction was 70% ethanol concentration， 1∶15 solid-liquid ratio， 55 min ultrasonic time， 70 ℃ ultrasonic temperature and 100 W ultrasonic power. The total flavonoids of water chestnut have scavenging effects on DPPH and hydroxyl radical. [Conclusion]The total flavonoids in bud， flesh and peel of Heleocharis dulcis have certain antioxidant capacity， which provides theoretical reference value for the comprehensive development and application of Heleocharis dulcis.

Key words Heleocharis dulcis;Total flavonoids;Process optimization;Antioxidant

基金项目 芜湖市科技计划重点研发项目（2019yf46，2019yf15）。

作者简介 李婉珍（1979—），女，安徽金寨人，讲师，博士，从事食品工程研究。

*通信作者，教授，硕士，从事食品工程研究。

收稿日期 2021-05-21

荸荠（Heleocharis dulcis）又称马蹄、凫茈、芍、通天草、地栗等，为荸荠属莎草科多年生浅水性草本植物[1-3]。 荸荠营养价值高，是一种优良的药食同源食品[4-5]，研究表明，荸荠药用价值主要由于荸荠中含多糖类、黄酮类、甾醇类等活性成分，具有抑菌、抗氧化、抗癌等多方面功能[6-8]。

近年来，有关于荸荠皮及荸荠抗菌和抗氧化活性成分的研究较多，但是对荸荠肉的研究较少，尤其对荸荠芽的研究鲜见报道。笔者针对安徽高产荸荠——无为荸荠，采用超声波辅助法分别醇提荸荠芽、肉和皮中总黄酮，并对其抗氧化性能进行分析比较研究，旨在为荸荠的综合开发利用提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

鲜荸荠（Heleocharis dulcis），由安徽省无为县泉塘雨山种养殖专业合作社提供。荸荠洗净，果芽、果皮和果肉分离切碎，置于60 ℃烘箱中烘干，粉碎，过 120目筛，备用。

对照品芦丁（98%）、DPPH（C18H12N5O6）、ABTS、抗坏血酸（V C）等试剂购自如吉生物实验试剂公司;乙醇为分析纯，试验用水为实验室自制去离子水。

1.2 仪器与设备

电子天平（FC104），上海精密科学仪器公司;电热恒温鼓风干燥箱（DHG-9143BS），上海菁华科技仪器有限公司;高速万能粉碎机（FW100），天津市泰斯特仪器有限公司;数显恒温水浴锅（HH-6），金坛市杰瑞尔电器有限公司;可見分光光度计（723），上海菁华科技有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 总黄酮含量测定方法。

以芦丁为对照，采用亚硝酸盐法[9]，测定总黄酮含量，绘制的芦丁标准曲线见图1。根据标准曲线，通过测定吸光值来计算总黄酮得率。

1.3.2 荸荠芽、肉和皮中总黄酮提取工艺的选择。

按照表1考察荸荠芽、肉和皮中总黄酮提取条件，分别对超声辅助醇提影响单因素乙醇浓度、料液比、超声时间、超声温度和超声功率进行优化。在单因素试验的基础上，对影响总黄酮提取较大的4个因素进行L 9（34）正交试验，确定最佳提取工艺。试验因素水平设计见表2。

1.3.3 抗氧化能力的测定。

（1）清除 DPPH 自由基的测定。

采用DPPH-酶标仪法[10-11]：分别配制不同浓度梯度的荸荠芽、肉和皮溶液，取100 μL样品溶液与100 μL 0.06 mg/mL DPPH溶液混匀，避光反应30 min，以无水乙醇为空白对照，517 nm处测定样品吸光度。

自由基清除率=[1-（A 1-A 2）/A 0]×100%

式中，A 1为样品和DPPH试液混合的吸光值（517 nm处吸光值）;A 2为单纯样品的吸光值;A 0为单纯DPPH试液的吸光值。

（2）羟自由基清除能力测定。使用羟自由基测试试剂盒测定。

1.4 统计学分析

应用SPSS软件对试验数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 芦丁标准曲线的绘制

从图1可以看出，回归方程为y=14.527 0x+0.111 6，R2=0.997 4。

2.2 单因素试验结果

2.2.1 乙醇浓度对荸荠芽、肉和皮中总黄酮得率的影响。

从图2可见，乙醇浓度为50%～70%时，荸荠芽、肉和皮中总黄酮得率均呈上升趋势;乙醇浓度为70%～80%时，总黄酮得率有所下降。乙醇浓度70%时，荸荠芽、肉和皮中总黄酮得率均为最高，分别为0.82%、0.27%、0.84%。这说明在荸荠总黄酮提取过程中，总黄酮得率受乙醇浓度的影响。

2.2.2 料液比对荸荠芽、肉和皮中总黄酮得率的影响。

从图3可见，随着料液比的变化，荸荠芽、肉和皮中总黄酮含量也不同，料液比在1∶20时总黄酮得率最大，料液比在1∶15与1∶20 时总黄酮得率变化不大，为了后续工艺节约试剂用量，以料液比1∶15作为最适比值。

2.2.3 超声温度对荸荠芽、肉和皮中总黄酮得率的影响。

从图4可见，随着超声温度的升高，荸荠芽、肉和皮中总黄酮得率均呈上升趋势，当提取温度为60 ℃时，芽、肉和皮总黄酮得率分别为0.85%、0.24%、0.92%。

2.2.4 超声时间对荸荠芽、肉和皮中总黄酮得率的影响。

从图5可见，超声时间30～50 min时，荸荠芽、肉、皮中总黄酮得率呈升高趋势，提取时间50～60 min，得率反而下降。提取时间50 min时，荸荠芽、肉和皮中总黄酮得率达到最高，分别为0.80%、0.23%、0.90%。

2.2.5 超声功率对荸荠芽、肉和皮中总黄酮得率的影响。

从图6可见，总黄酮得率随着超声功率的增大呈缓慢上升趋势，超声功率在100～150 W时，对荸荠芽、肉和皮总黄酮得率影响不明显，综合考虑能耗，提取总黄酮超声功率选择

100 W。

2.3 正交试验结果

由表3可知，4个因素对荸荠芽和肉总黄酮得率的影响程度排序一致，均为B>D>C>A，对荸荠皮总黄酮得率的影响程度排序为B>D>C>A;荸荠芽总黄酮的最佳提取组合为A 2B 2C 3D 3，荸荠肉总黄酮的最佳提取组合为A 2B 2C 2D 1，荸荠皮总黄酮的最佳提取组合为A 2B 2C 3D 3。

2.4 抗氧化活性的分析

2.4.1 清除 DPPH 自由基的效果。

采用DPPH-酶标仪法，分析荸荠芽、肉和皮中总黄酮清除DPPH自由基的能力。从图7可见，荸荠芽、肉和皮中总黄酮对DPPH自由基的清除效果差异不明显，与总黄酮浓度成正比关系，在总黄酮浓度0.4～1.6 mg/mL时，随着浓度升高，对DPPH自由基的清除能力都有较大的提高。在总黄酮浓度1.6～2.4 mg/mL时，对DPPH自由基的清除能力相差不大，且与V C（CK）的清除效果接近。通过数据模拟曲线方程，荸荠芽、肉和皮中总黄酮的IC 50值大于V C的IC 50值，说明荸荠中总黄酮对DPPH的清除能力弱于V C。

2.4.2 清除羟基自由基的效果。

从图8可见，羟基自由基的清除率与总黄酮浓度成正比关系，总黄酮浓度在0.2～1.2 mg/mL，对羟基自由基的清除率明显低于CK，当总黄酮浓度大于1.2 mg/mL时，对羟基自由基的清除率相差不大，且接近CK的清除率。

3 结论

以总黄酮得率为指标，采用单因素和正交试验，对超声醇提荸荠芽、肉和皮总黄酮的工艺进行优化，得到总黄酮提取条件最佳组合。同时对总黄酮的抗氧化活性进行分析，结论如下：

（1）荸荠芽提取最佳组合为70%乙醇浓度，1∶15料液比，55 min超声时间，70 ℃超声温度，100 W超声功率。

（2）荸荠肉提取最佳组合为70%乙醇浓度，1∶15料液比，50 min超声时间，50 ℃超声温度，100 W超声功率。

（3）荸荠皮提取最佳组合为70%乙醇浓度，1∶15料液比，55 min超声时间，70 ℃超声温度，100 W超声功率。

（4）荸荠芽、肉和皮中总黄酮对DPPH和羟基自由基均有较好的清除作用。

参考文献

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