苦荞麦芦丁提取工艺及抗氧化评价.pdf

148 食品安全导刊 2023年8月（下）工艺技术苦荞麦芦丁提取工艺及抗氧化评价郑妍，秦梦洋，岳松烨，刘草梅，刘旭婷，边鑫*（哈尔滨商业大学，黑龙江哈尔滨 150028）摘要：本文利用超声波辅助提取法提取苦荞麦中的芦丁，采用单因素和正交试验优化提取工艺。结果表明，苦荞麦芦丁的最佳提取工艺条件为超声时间 40 min、超声功率 135 W、乙醇浓度 60%、料液比 1 8，此条件下苦荞芦丁的提取率为 0.701 2%。对苦荞芦丁提取物的抗氧化性质进行评价，结果表明其对羟自由基有较强的清除效果，IC50值为（0.3500.041）mgmL-1。关键词：苦荞芦丁；超声波辅助提取法；抗氧化性Extraction Technology and Antioxidant Evaluation of Rutin from Tartary BuckwheatZHENG Yan,QIN Mengyang,YUE Songye,LIU Caomei,LIU Xuting,BIAN Xin*(Harbin University of Commerce,Harbin 150028,China)Abstract:Rutin was extracted from tartary buckwheat by ultrasonic-assisted extraction,and the extraction process was optimized by single factor and orthogonal test.The results showed that the optimal extraction conditions for tartary buckwheat rutin were ultrasound time of 40 minutes,ultrasound power of 135 W,ethanol concentration of 60%,and solid-liquid ratio of 1 8.Under these conditions,the extraction rate of tartary buckwheat rutin was 0.701 2%.The evaluation of the antioxidant properties of tartary buckwheat rutin extract showed that it had a strong scavenging effect on hydroxyl radicals,with an IC50 value of(0.3500.041)mgmL-1.Keywords:tartary buckwheat rutin;ultrasonic assisted extraction method;antioxidant activity苦荞芦丁具有广泛的食品和药品应用前景，属于药食同源的天然植物化学物，可以有效降低血糖、血脂，并清除自由基、抑菌消炎、保护心脑血管、促进肠道蠕动等，在病理学和临床上应用居多1-3。目前，虽然国内外对苦荞芦丁的应用有了一定进展，但仍需要进行深入研究，推动苦荞芦丁的产业化进程。本文探讨了苦荞芦丁的提取方法及其相关的功能性，为进一步提升苦荞芦丁的提取效率和功能性研究奠定基础。1材料与方法1.1材料与试剂苦荞麦（市售）；无水乙醇、硫酸亚铁、水杨酸，分析纯，黑龙江久丰生物公司。1.2仪器与设备超声波组织破碎仪（上海秉越电子仪器有限公司）；UV-5200 紫外可见分光光度计（上海元析仪器有限公司）。1.3试验方法1.3.1标准曲线的绘制根据罗秋水等4的方法，以 200 gmL-1芦丁标准品配制浓度分别为 5 gmL-1、10 gmL-1、15 gmL-1、20 gmL-1、30 gmL-1、40 gmL-1的标准系列溶液，并绘制标准曲线，得到回归方程为y=1.239 4x+0.002 5，R2=0.999 5。1.3.2芦丁的提取将苦荞麦放入 50 的干燥箱内烘干 10 h，之后粉碎研磨，过 80 目筛。加入质量分数为 60%的乙醇，基金项目：2022 年大学生创新创业训练计划项目（202210240003）。作者简介：郑妍（2000），女，黑龙江加格达奇人，本科。研究方向：谷物加工。通信作者：边鑫（1986），男，黑龙江哈尔滨人，博士，讲师。研究方向：谷物加工。E-mail:。Aug.2023 CHINA FOOD SAFETY 149工艺技术利用超声波对苦荞麦颗粒进行芦丁的提取，最终得到样液，过滤后备用。1.3.3苦荞芦丁提取率的测定取 2 mL 过滤后的样液放入 50 mL 容量瓶中，定容并摇匀后在 275 nm 处测量样液的吸光度值，通过回归方程求出吸光度对应的芦丁质量浓度，苦荞芦丁提取率的计算公式为50100%2CVRM=（1）式中：R 为苦荞芦丁提取率，%；C 为苦荞芦丁的浓度，gmL-1；V 为所用溶剂的体积，mL；M 为苦荞麦的质量，g。1.3.4超声波辅助法提取芦丁的单因素试验将超声功率 120 W、乙醇浓度 50%和料液比1 10、超声时间 30 min 设置为基础条件，采用控制变量法考察料液比（16、18、110和112）、乙醇浓度（30%、40%、50%、60%和 70%）、超声功率（90 W、105 W、120 W、135 W 和 150 W）、超声时间（10 min、20 min、30 min、40 min 和 50min）对苦荞芦丁提取率的影响，采用 3 组平行试验后取平均值，并通过回归方程求出苦荞芦丁浓度，计算苦荞芦丁的提取率。1.3.5超声波辅助提取苦荞芦丁的正交试验根据单因素试验结果确认正交试验各变量的水平取值，各因素水平情况见表1，通过L9(34)正交试验，以芦丁的提取率为评价指标，对提取工艺进行优化。表 1正交试验因素水平表水平因素A 超声 时间/minB 超声 功率/WC 乙醇 浓度/%D 料液比120120401 6230135501 8340150601 101.3.6苦荞芦丁对羟自由基清除能力测定苦荞芦丁对羟自由基清除能力参考杨宗美等5的方法测定。清除率计算公式为AA A()0120-=100%A羟自由基清除率（2）式中：A0为对照液的吸光度；A1为加入芦丁提取液后的吸光度；A2为不加显色剂过氧化氢的芦丁提取液的吸光度。1.3.7数据分析使用 Origin 2019 和 SPSS 22 进行数据处理、分析和绘图。2结果与分析2.1苦荞芦丁单因素试验结果2.1.1超声时间对苦荞芦丁提取率的影响如图 1 所示，当超声时间在 10 30 min 时，苦荞芦丁的提取率随提取时间的延长而迅速上升；当提取时间在 30 50 min 时，苦荞芦丁的提取率开始降低，但趋势缓慢，变化不大，可能是因为环境因素不稳定，可确定最佳提取时间为 30 min，苦荞芦丁提取率为 0.662%。0.400.450.500.550.600.650.701020304050芦丁提取率/%超声时间/min图 1超声时间对苦荞芦丁提取率的影响2.1.2液料比对苦荞芦丁提取率的影响如图 2 所示，液料比从 1 6 至 1 8 时，苦荞芦丁的提取率呈上升趋势，1 8 时提取率最高；当液料比为 1 10、1 12 时，苦荞芦丁的提取率越来越低，可能是因为提取过程中水分过多，导致苦荞芦丁溶液的浓度较低，所以用相同浓度的酒精难以将芦丁沉淀出来从而导致提取率降低。因此，可确定最佳提取料液比为 1 8，苦荞芦丁提取率为0.710%。0.500.550.600.650.700.750.801618110112芦丁提取率/%料液比图 2料液比对苦荞芦丁提取率的影响2.1.3超声功率对苦荞芦丁提取率的影响如图 3 所示，超声功率在 90 150 W 时，苦荞150 食品安全导刊 2023年8月（下）工艺技术芦丁的提取率逐渐升高。但超声功率大于 135 W 时，提取率增加不明显，考虑到能耗因素，最终确定最佳的超声功率为 135 W。0.600.650.700.750.800.850.9090105120135150芦丁提取率/%超声功率/W图 3超声功率对苦荞芦丁提取率的影响2.1.4乙醇浓度对苦荞芦丁提取率的影响如图 4 所示，乙醇浓度在 30%50%时，苦荞芦丁的提取率逐渐升高，在 50%时提取率最高，当乙醇浓度在 50%70%时，苦荞芦丁的提取率逐渐降低，因此确定最佳的乙醇浓度为 50%，苦荞芦丁提取率为 0.522%。00.10.20.30.40.50.63040506070芦丁提取率/%乙醇浓度/%图 4乙醇浓度对苦荞芦丁提取率的影响2.2正交试验如表 2 所示，根据 R 值可知，影响芦丁提取率的各因素次序为 B C A D，即超声功率乙醇浓度超声时间料液比。根据 k 值，确定芦丁提取的最佳工艺为 A3B2C3D2，即超声时间 40 min、超声功率 135 W、乙醇浓度 60%、料液比 1 8。根据上述最佳条件进行验证试验，提取率为 0.701 2%。2.3羟自由基清除能力结果测定由图 5 可知，随着芦丁提取物浓度的增加，羟自由基清除率明显提升，但其清除能力弱于抗坏血酸。通过计算得到苦荞芦丁和抗坏血酸对羟自 由 基 的 IC50值 分 别 为（0.3500.041）mgmL-1和（0.1820.025）mgmL-1。表 2正交试验结果试验号A 超声 时间/hB 超声 功率/WC 乙醇 浓度/%D 料液比提取率/%111110.483 7212220.645 3313330.663 2421230.524 7522310.677 8623120.596 1731320.613 4832130.621 2933210.654 7K11.792 2 1.621 8 1.701 01.816 2K21.798 6 1.945 2 1.824 71.854 8K31.889 3 1.914 0 1.954 41.809 1k10.597 4 0.540 6 0.567 00.605 4k20.599 5 0.648 4 0.608 20.618 3k30.629 8 0.638 0 0.651 50.603 0R0.03240.107 2 0.084 50.015 3 01020304050607080900.10.20.30.40.5羟自由基清除率/%质量浓度/（mgmL-1）维生素C苦荞芦丁图 5苦荞芦丁和抗坏血酸浓度对羟自由基清除率的影响3结论本文采用单因素试验和正交分析，通过超声提取法得到苦荞芦丁的最佳提取工艺条件为超声时间40 min、超声功率135 W、乙醇浓度60%、料液比18，此条件下的芦丁提取率为 0.701 2%。苦荞芦丁具有很强的抗氧化性，其对羟自由基清除能力的 IC50值为（0.3500.041）mgmL-1。参考文献1 沈灵智,盛宇华,鲁清峰,等.苦荞功能性及食品开发研究进展 J.食品研究与开发,2021,42(19):192-199.2 吕思妍,马挺军.苦荞多肽饮料产品优化及芳香成（下转第 155 页）Aug.2023 CHINA FOOD SAFETY 155工艺技术玉米淀粉 25 g、可可粉 15 g、椰子粉 15 g、盐 2 g 和泡打粉 2 g。在此配方下制作的蛋糕口感细腻、甜度适中，散发椰香和可可特有的香味，有适中的麦香味，蛋糕组织蓬松细腻、松软有弹性，表面色泽均匀、有光泽感，外表无塌陷、无收缩。本产品能够满足消费者对高蛋白质、低脂肪的要求，是一款理想的戚风蛋糕。参考文献1 杨珊.可可粉的质量标准研究 D.武汉:湖北中医药大学,2013.2PUCHOL M M,PALOMARES C,FERNANDEZ S I,et al.Effect of the type and degree of alkalization of cocoa powder on the physico-chemical and sensory properties of sponge cakesJ.LWT-Food Science&Technology,2021,152:1-9.表 4感官评分正交试验设计结果试验号A 椰子粉与可可粉质量比 B 低筋面粉与混合粉质量比 C 白砂糖添加量/g D 玉米油添加量/g 感官评分/分111118121222823133377421238452231876231279731328283213819332178K1240.00247.00241.00246.00K2250.00250.00244.00243.00K3241.00234.00246.00242.00k180.0082.3380.3382.00k283.3383.3381.3381.00k380.3378.0082.0080.67R3.335.331.671.33因素主次顺序B A C D最优水平A2B2C3D1最优组合A2B2C3D13 刘爽,龙达嘉.咖啡椰奶配方研究 J.饮料工业,2018,21(3):28-30.4 杨柳,张英楠,陈海燕,等.猕猴桃戚风蛋糕的研制 J.食品研究与开发,2016,37(19):66-70.5 侯贺丽,陈亚蓝,李琪,等.荠荠菜蛋糕的研制 J.安徽农学通报,2020,26(18):138-141.6 贾小丽,丁绘,孙艳辉,等.菊花脑汁液戚风蛋糕制作工艺的研究 J.食品研究与开发,2018,39(6):81-87.7 黄慧福,罗优,潘丽君.青梅酸奶蛋糕的研制 J.食品研究与开发,2019,40(3):146-151.8 杨利玲,徐兵,马瑞霞.麦芽糖醇燕麦戚风蛋糕工艺研究 J.粮食与油脂,2020,33(5):59-63.9 贾甜,曾洁,张瑞瑶,等.青柠檬蛋糕的研制 J.食品工业科技,2017,38(11):240-243.分分析 J.饮料工业,2023,26(2):52-57.3 潘 春 华.食 药 兼 用 苦 荞 麦 J.养 生 月刊,2018,39(5):423.4 罗秋水,黄月胜,熊建华,等.超声波辅助法提取苦荞麦饭中芦丁工艺的优化 J.食品与机械,2011,27(6):107-109.5 杨宗美,王飞,李媛,等.酚类化合物体外自由基清除能力的研究 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