超聲輔助醇提荸薺芽?肉和皮總黃酮工藝優化及抗氧化活性研究

李婉珍 宋平 張偉偉 金偉豪 葛飛 朱龍寶 陶玉貴

摘要 [目的]研究荸薺芽、肉和皮中總黃酮的最優提取工藝及抗氧化活性。[方法]以荸薺芽、肉和皮為原料，考察乙醇濃度、料液比、超聲時間等單因素對總黃酮得率的影響，在單因素試驗的基礎上，設計L 9（34）正交試驗，研究荸薺總黃酮的最優提取工藝。以V C為對照，考察不同濃度總黃酮對DPPH和羥基自由基的清除效果，研究荸薺芽、肉和皮的抗氧化活性。[結果]荸薺芽最優提取組合為70%乙醇，1∶15（g∶mL）料液比，55 min超聲時間，70 ℃超聲溫度，100 W超聲功率;荸薺肉最優提取組合為70%乙醇，1∶15料液比，50 min超聲時間，50 ℃超聲溫度，100 W超聲功率;荸薺皮提取最優組合為70%乙醇濃度，1∶15料液比，55 min超聲時間，70 ℃超聲溫度，100 W超聲功率。荸薺總黃酮對DPPH和羥基自由基都具有清除效果。[結論]荸薺芽、肉和皮中總黃酮都具有一定的抗氧化能力，為荸薺的綜合開發利用提供理論參考。

關鍵詞 荸薺;總黃酮;工藝優化;抗氧化

中圖分類號 TS 209文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2022）02-0176-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.02.048

開放科學（資源服務）標識碼（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

基金項目 蕪湖市科技計劃重點研發項目（2019yf46，2019yf15）。

作者簡介 李婉珍（1979—），女，安徽金寨人，講師，博士，從事食品工程研究。

*通信作者，教授，碩士，從事食品工程研究。

收稿日期 2021-05-21

荸薺（Heleocharis dulcis）又稱馬蹄、鳧茈、芍、通天草、地栗等，為荸薺屬莎草科多年生淺水性草本植物[1-3]。 荸薺營養價值高，是一種優良的藥食同源食品[4-5]，研究表明，荸薺藥用價值主要由于荸薺中含多糖類、黃酮類、甾醇類等活性成分，具有抑菌、抗氧化、抗癌等多方面功能[6-8]。

近年來，有關于荸薺皮及荸薺抗菌和抗氧化活性成分的研究較多，但是對荸薺肉的研究較少，尤其對荸薺芽的研究鮮見報道。筆者針對安徽高產荸薺——無為荸薺，采用超聲波輔助法分別醇提荸薺芽、肉和皮中總黃酮，并對其抗氧化性能進行分析比較研究，旨在為荸薺的綜合開發利用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

鮮荸薺（Heleocharis dulcis），由安徽省無為縣泉塘雨山種養殖專業合作社提供。荸薺洗凈，果芽、果皮和果肉分離切碎，置于60 ℃烘箱中烘干，粉碎，過 120目篩，備用。

對照品蘆?。?8%）、DPPH（C18H12N5O6）、ABTS、抗壞血酸（V C）等試劑購自如吉生物實驗試劑公司;乙醇為分析純，試驗用水為實驗室自制去離子水。

1.2 儀器與設備

電子天平（FC104），上海精密科學儀器公司;電熱恒溫鼓風干燥箱（DHG-9143BS），上海菁華科技儀器有限公司;高速萬能粉碎機（FW100），天津市泰斯特儀器有限公司;數顯恒溫水浴鍋（HH-6），金壇市杰瑞爾電器有限公司;可見分光光度計（723），上海菁華科技有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 總黃酮含量測定方法。

以蘆丁為對照，采用亞硝酸鹽法[9]，測定總黃酮含量，繪制的蘆丁標準曲線見圖1。根據標準曲線，通過測定吸光值來計算總黃酮得率。

1.3.2 荸薺芽、肉和皮中總黃酮提取工藝的選擇。

按照表1考察荸薺芽、肉和皮中總黃酮提取條件，分別對超聲輔助醇提影響單因素乙醇濃度、料液比、超聲時間、超聲溫度和超聲功率進行優化。在單因素試驗的基礎上，對影響總黃酮提取較大的4個因素進行L 9（34）正交試驗，確定最佳提取工藝。試驗因素水平設計見表2。

1.3.3 抗氧化能力的測定。

（1）清除 DPPH 自由基的測定。

采用DPPH-酶標儀法[10-11]：分別配制不同濃度梯度的荸薺芽、肉和皮溶液，取100 μL樣品溶液與100 μL 0.06 mg/mL DPPH溶液混勻，避光反應30 min，以無水乙醇為空白對照，517 nm處測定樣品吸光度。

自由基清除率=[1-（A 1-A 2）/A 0]×100%

式中，A 1為樣品和DPPH試液混合的吸光值（517 nm處吸光值）;A 2為單純樣品的吸光值;A 0為單純DPPH試液的吸光值。

（2）羥自由基清除能力測定。使用羥自由基測試試劑盒測定。

1.4 統計學分析

應用SPSS軟件對試驗數據進行分析。

2 結果與分析

2.1 蘆丁標準曲線的繪制

從圖1可以看出，回歸方程為y=14.527 0x+0.111 6，R2=0.997 4。

2.2 單因素試驗結果

2.2.1 乙醇濃度對荸薺芽、肉和皮中總黃酮得率的影響。

從圖2可見，乙醇濃度為50%～70%時，荸薺芽、肉和皮中總黃酮得率均呈上升趨勢;乙醇濃度為70%～80%時，總黃酮得率有所下降。乙醇濃度70%時，荸薺芽、肉和皮中總黃酮得率均為最高，分別為0.82%、0.27%、0.84%。這說明在荸薺總黃酮提取過程中，總黃酮得率受乙醇濃度的影響。

2.2.2 料液比對荸薺芽、肉和皮中總黃酮得率的影響。

從圖3可見，隨著料液比的變化，荸薺芽、肉和皮中總黃酮含量也不同，料液比在1∶20時總黃酮得率最大，料液比在1∶15與1∶20 時總黃酮得率變化不大，為了后續工藝節約試劑用量，以料液比1∶15作為最適比值。

2.2.3 超聲溫度對荸薺芽、肉和皮中總黃酮得率的影響。

從圖4可見，隨著超聲溫度的升高，荸薺芽、肉和皮中總黃酮得率均呈上升趨勢，當提取溫度為60 ℃時，芽、肉和皮總黃酮得率分別為0.85%、0.24%、0.92%。

2.2.4 超聲時間對荸薺芽、肉和皮中總黃酮得率的影響。

從圖5可見，超聲時間30～50 min時，荸薺芽、肉、皮中總黃酮得率呈升高趨勢，提取時間50～60 min，得率反而下降。提取時間50 min時，荸薺芽、肉和皮中總黃酮得率達到最高，分別為0.80%、0.23%、0.90%。

2.2.5 超聲功率對荸薺芽、肉和皮中總黃酮得率的影響。

從圖6可見，總黃酮得率隨著超聲功率的增大呈緩慢上升趨勢，超聲功率在100～150 W時，對荸薺芽、肉和皮總黃酮得率影響不明顯，綜合考慮能耗，提取總黃酮超聲功率選擇

100 W。

2.3 正交試驗結果

由表3可知，4個因素對荸薺芽和肉總黃酮得率的影響程度排序一致，均為B>D>C>A，對荸薺皮總黃酮得率的影響程度排序為B>D>C>A;荸薺芽總黃酮的最佳提取組合為A 2B 2C 3D 3，荸薺肉總黃酮的最佳提取組合為A 2B 2C 2D 1，荸薺皮總黃酮的最佳提取組合為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-酶標儀法，分析荸薺芽、肉和皮中總黃酮清除DPPH自由基的能力。從圖7可見，荸薺芽、肉和皮中總黃酮對DPPH自由基的清除效果差異不明顯，與總黃酮濃度成正比關系，在總黃酮濃度0.4～1.6 mg/mL時，隨著濃度升高，對DPPH自由基的清除能力都有較大的提高。在總黃酮濃度1.6～2.4 mg/mL時，對DPPH自由基的清除能力相差不大，且與V C（CK）的清除效果接近。通過數據模擬曲線方程，荸薺芽、肉和皮中總黃酮的IC 50值大于V C的IC 50值，說明荸薺中總黃酮對DPPH的清除能力弱于V C。

2.4.2 清除羥基自由基的效果。

從圖8可見，羥基自由基的清除率與總黃酮濃度成正比關系，總黃酮濃度在0.2～1.2 mg/mL，對羥基自由基的清除率明顯低于CK，當總黃酮濃度大于1.2 mg/mL時，對羥基自由基的清除率相差不大，且接近CK的清除率。

3 結論

以總黃酮得率為指標，采用單因素和正交試驗，對超聲醇提荸薺芽、肉和皮總黃酮的工藝進行優化，得到總黃酮提取條件最佳組合。同時對總黃酮的抗氧化活性進行分析，結論如下：

（1）荸薺芽提取最佳組合為70%乙醇濃度，1∶15料液比，55 min超聲時間，70 ℃超聲溫度，100 W超聲功率。

（2）荸薺肉提取最佳組合為70%乙醇濃度，1∶15料液比，50 min超聲時間，50 ℃超聲溫度，100 W超聲功率。

（3）荸薺皮提取最佳組合為70%乙醇濃度，1∶15料液比，55 min超聲時間，70 ℃超聲溫度，100 W超聲功率。

（4）荸薺芽、肉和皮中總黃酮對DPPH和羥基自由基均有較好的清除作用。

參考文獻

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