黑苦荞多酚提取及其对油脂的抗氧化研究.pdf
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1、2023年8 月第38 卷第8 期中国粮油学报Journal of the Chinese Cereals and Oils AssociationVol.38,No.8Aug.2023黑苦荞多酚提取及其对油脂的抗氧化研究曹叶霞,李慧卿,陈雪涛,魏婷婷(忻州师范学院化学系,忻州0 340 0 0)摘要:为了研究黑苦荞中多酚的提取及其对油脂的抗氧化作用。采用响应面法,分别从乙醇体积分数、料液比、超声时间、超声功率4个因素探讨其对多酚提取量的影响,实验结果表明最佳提取条件是:超声功率为2 8 0 W、超声时间为49min、料液比为1:33(质量体积比)、乙醇体积分数为42%,多酚的提取率可达2 8
2、.43mg/。黑苦荞多酚对油脂的抗氧化结果表明黑苦荞多酚对大豆油的抗氧化作用同浓度呈正的量效关系,而且同常用抗氧化剂比较对大豆油的抗氧化作用稍强于BHT,同PG相当;但是对葵花籽油和玉米油的抗氧化作用强于BHT但不如PG。关键词:黑苦荞;多酚;超声提取中图分类号:TS224网络首发时间:2 0 2 3-0 3-17 16:0 2:47网络首发地址:https:/ 0 3-0 17 4(2 0 2 3)0 8-0 12 4-0 7Extraction of Polyphenols from Black Tartary Buckwheat and Its Antioxidation to OilC
3、ao Yexia,Li Huiqing,Chen Xuetao,Wei Tingting(Department of Chemistry,Xinzhou Normal University,Xinzhou,03400)Abstract:The extraction of polyphenols from black Tartary buckwheat and its antioxidant effect on oil were stud-ied.Response surface methodology was used to explore the effects of ethanol vol
4、ume fraction,solid-liquid ratio,ul-trasonic time and ultrasonic power on the extraction amount of polyphenols.The experimental results indicated thatthe best extraction conditions were ultrasonic power of 280 W,ultrasonic time of 49 min,solid-liquid ratio of 1:33,ethanol volume fraction of 42%,and t
5、he extraction rate of polyphenols could reach 28.43 mg/g.The antioxidanteffect of Black tartary buckwheat polyphenols on oil revealed that the antioxidant effect of Black tartary buckwheatpolyphenols on soybean oil was positively related to concentration,and compared with common antioxidants,the an-
6、tioxidant effect of Black tartary buckwheat polyphenols on soybean oil was slightly stronger than BHT,equivalent toPG;However,the antioxidant effect of sunflower seed oil and corn oil was stronger than BHT,but not as goodas PG.Key words:black tartary buckwheat;polyphenols;ultrasonic extraction黑苦荞是荞麦
7、的一种,多生长在高寒地区,有极高的营养价值1,不仅富含芦丁和硒元素,同时还含有18 种氨基酸、9种脂肪酸、叶绿素、粗蛋白、碳水化合物、维生素、矿物质及微量元素,还有丰富的膳食基金项目:国家自然科学基金面上项目(2 2 0 7 1112)收稿日期:2 0 2 2-0 7-14第一作者:曹叶霞,女,197 7 年出生,副教授,无机及分析化学研究,516 9416 8 0 纤维2 。长期食用黑苦荞有助于预防高血压等多种疾病3。曾俊等4 研究了黑苦荞黄酮类化合物的提纯及抑菌活性,结果证明其对枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、第38 卷第8 期金黄色葡萄球菌均有抑菌活性。王菲等5 研究了黑苦荞麦黄酮的提取及体外抗
8、氧化活性,表明其具有较好的体外抗氧化能力。鲍涛等6 研究黑苦荞米黄酮提取工艺优化及其降血糖活性,实验结果表明,黑苦荞米黄酮具有较好的辅助降血糖功效。Bao T等7 研究黑苦荞米黄酮模拟消化前后活性成分含量变化,以及模拟消化对其抗氧化及降血糖活性的影响。黑苦荞米黄酮模拟消化前后对一葡萄糖苷酶具有较好的抑制能力,同时可以促进细胞对葡萄糖的消耗以及细胞糖原的生成,具有较好的降血糖活性。对于黑苦荞中多酚的研究很少8 ,因此用响应面方法探究了超声波辅助提取黑苦荞多酚,同时研究了对油脂的抗氧化性,以期扩大黑苦荞的应用范围。1材料与方法1.1材料和试剂黑苦荞:产于山西雁门关。用蒸馏水将黑苦荞洗净,在6 0
9、烘箱中恒温干燥,然后将其粉碎,并过50目筛,装于棕色瓶中置阴?处备用。鲜榨葵花籽油、花生油、花生油和大豆油;没食子酸(99%);2,6-二叔丁基对甲酚和没食子酸丙酯都为食品级;福林酚、碘化钾、硫代硫酸钠、可溶性淀粉、乙醚、异丙醇、三氯甲烷、冰乙酸和三氯甲烷等其他试剂均为分析纯。1.2仪器与设备KQ-400KED型高功率数控超声波清洗器,E-VOLUTION220紫外分光光度计,V-5100 SPECTRO-PHOTOMETER紫外可见分光光度计,DHG-9050A电热恒温鼓风干燥箱,SL-500型高速多功能粉碎机。1.3实验方法1.3.1最佳吸收波长的确定取0.0 50 0 g没食子酸溶解于蒸
10、馏水中,然后定容于10 0.0 0 mL容量瓶得到质量浓度为0.50 mg/mL的标准溶液。取经稀释了一定浓度的没食子酸标准溶液1.0 0 mL于10 mL比色管中,依次加入0.50 mL福林酚试剂,再加入3.8 0 mL质量分数为8%碳酸钠溶液,充分混匀,暗处静置2 h,取出后进行紫外全波段测定,同法做黑苦荞多酚提取液紫外可见全波段扫描,选出最大吸收波长。1.3.2没食子酸标准曲线的制备取0.50 mg/mL的标准溶液0.0 0、0.2 0、0.40、曹叶霞等黑苦荞多酚提取及其对油脂的抗氧化研究CxV多酚的提取量=m式中:C为多酚质量浓度/mgmL-l;V为提取液的体积/mL;m为样品的质量
11、/g。1.3.4黑苦荞多酚提取的单因素实验料液比选取1:10、1:2 0、1:30、1:40、1:50 g/mL;超声提取温度2 5、35、45、55、6 5、7 5;超声提取时间20、30、40、50、6 0 m in;乙醇体积分数2 0%、30%、40%、50%、6 0%;超声功率2 0 0、2 40、2 8 0、32 0、36 0W,除每个单因素变化外,其他的固定条件是:乙醇体积分数6 0%、料液比1:30 g/mL、35、40 0 W、30min,进行3次平行单因素实验,从而选出对黑苦荞多酚提取量的影响显著的因素。1.3.5叫响应面实验设计在单因素实验的基础上,根据Box-Behnke
12、n的中心组合实验设计原理,选取料液比、乙醇体积分数超声时间和超声波功率4个因素为自变量,以黑苦荞多酚提取量为响应值,采用四因素三水平的响应面分析方法,响应面实验设计见表1。表1响应面实验设计表水平因素-1A超声时间/min40B乙醇体积分数/%30C 料液比/mL1:20D超声功率/W2401.3.6黑苦荞多酚对油脂的抗氧化作用在最佳工艺条件下提取10 0 0 g黑苦荞,得到黑苦荞多酚粗提液,用体积分数6 0%的乙醇经XDA-6型大孔树脂柱洗脱粗提液,合并流出液先旋蒸浓缩,再进行真空冷冻干燥,最终得到目标纯化物黑苦荞多酚。纯化后的黑苦荞多酚按照油质量比为0.0 2%、0.04%、0.0 6%、
13、0.10%分组,先用少量无水乙醇溶解,然后分别加人到30 g大豆油、玉米油、葵花籽油、花生油中,再加人适量单硬脂酸甘油酯使其在油相1250.60、0.8 0、1.0 0 m L于10 mL比色管中,按照1.3.1的方法于最大吸收波长下测定吸光度,由此制得标准曲线。1.3.3黑苦荞多酚的提取及测定取1.0 0 0 0 g的黑苦荞粉,按照实验设定方案进行提取,然后进行离心分离10 min,取上清液进行多酚含量的测定。然后根据标准曲线和式(1)计算黑苦荞多酚的提取量。(1)01506040501:301:40280320126中混合均匀,并以空白油样作对照,避光处理后,在(6 0 1)的恒温烘箱中强
14、制氧化、每隔12 h振摇1次同时交换位置,每48 h按GB5009.2272016的方法,称取2.0 0 0 0 g3.0 0 0 0 g 的油样测定各油样的过氧化值(POV)。同时,按此方法测定二丁基羟基甲苯(BHT)、没食子酸丙酯(PG)的过氧化值并与黑苦荞多酚进行比较。2丝结果与分析2.1最佳吸收波长的确定标准液和样品提取液的紫外可见全波长扫描如图1所示,标准液和样品提取液在7 53nm处出现最大吸收峰,故选择7 53nm为样品测定的最佳波长。0.70.60.50.40.3F0.20.1400图1标准液和样品提取液的紫外可见全波长扫描2.2没食子酸标准曲线以没食子酸标准品质量浓度c为横坐
15、标,吸光度A为纵坐标绘制标准曲线,得到线性方程为y=0.1078x+0.0085,相关系数为R=0.999 7。线性范围为 0.0 0.5 mg/mL。2.3单因素实验结果各因素对黑苦荞提取量的影响如图2 所示,黑苦荞籽粒多酚的提取量随超声时间的增加而迅速升高,当超声时间增加到50 min时,提取量最高,而后很快下降,这可能是因为随着超声作用时间的延长由于超声波所具有的非常强烈的机械粉碎小分子作用和空化作用,极大地增大了物质分子的运动速率和频率,从而提高了多酚的溶出率,但超过50 min,溶质多酚可能被氧化,导致多酚含量下降。因此,选择超声时间50 min为最佳时间。随着超声功率的增加,多酚提
16、取量逐渐增加,当增加到2 8 0 W时,多酚提取量最大,而后随着超声功率的增大多酚提取量下降,这可能是因为随着超声波功率的增加空化作用增强,使黑苦荞粉的活性多酚成分迅速溶出,当超过2 8 0 W时,有部分提取出来中国粮油学报的多酚被氧化,导致含量下降。因此,选择超声功率为2 8 0 W为最佳功率。随着乙醇体积分数逐渐增大,黑苦荞总酚提取量急剧增大,当增大到乙醇体积分数为40%时,多酚提取量最大,而后随乙醇体积分数增大,多酚提取量呈下降且平稳趋势,这可能是因为溶质和溶剂之间的极性关系,当乙醇体积分数在2 0%40%时,多酚的极性与乙醇体积分数的极性相似,根据相似相溶原理,极性越相近溶解度越大,所
17、以溶质溶出较多,多酚提取量增加,而随乙醇体积分数越来越大,多酚的极性和乙醇体积分数极性有较大差异,溶质便不会溶出,故提取量减少。因此,选择乙醇体积分数40%为最佳溶剂浓度。随料液比增大总酚提取量增大,当溶剂增大到30mL时,提取量最大,而后随溶剂体积增大稍有下降趋势且逐渐趋于平稳,这可能是因为随着溶剂体积的增大溶质细胞内外的渗透压的变化,导致细胞内外多酚浓度产生了梯度,使多酚的溶出增多,即增大了其提取量。当溶剂体积继续增大时,虽然由于细胞膜两边浓度大小不一样,会有渗透压作用一一标准曲线一样品曲线500600波长/nm2023年第8 期存在,但是溶剂分子也会分散超声波对多酚的作700800用,由
18、于后者的作用强于前者,故溶剂体积增大反而多酚提取量会下降。因此,选择1:30 为最佳料液比。超声温度对黑苦荞多酚的提取量影响不大,考虑到成本,选择在室温下进行提取。204035721030/喜2520151:101:20 1:30 1:401:50料液比/g/mL超声时间/min20402030图2 各因素对黑苦荞提取量的影响2.4响应面实验设计及结果利用Design-Expert.V8.0.6软件设计实验,根据Design-Expert.V8.0.6设计四因素三水平响应面实验分析,响应面实验设计与结果见表2。6028035060506040,乙醇体积分数/%超声功率/W超声时间超声功率+乙醇
19、体积分数料液比+超声温度超声温度/第38 卷第8 期表2响应面实验设计与结果序号A11203-141516070809-110011012113014-115-116017018019-120-121022023124025026027-12802902.4.1响应面法提取工艺优化以及方差分析经过多元回归拟合,得到Y(提取量)与A、B、C、D之间的关系式如下:Y=27.902+0.26A-0.012 5B+1.39583C+1.448 33D-1.707 5AB-0.53AC+0.092 5AD+2.6775BC+2.5225BD+2.755CD-1.855 17A-5.69392B-3.97
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