微波輔助萃取葫蘆巴莖葉揮發油工藝優化及抗氧化性研究

王 雅，趙 萍，任海偉，張錦琇，趙麗娟

(蘭州理工大學生命科學與工程學院，甘肅 蘭州 730050)

微波輔助萃取葫蘆巴莖葉揮發油工藝優化及抗氧化性研究

王 雅，趙 萍，任海偉，張錦琇，趙麗娟

(蘭州理工大學生命科學與工程學院，甘肅 蘭州 730050)

采用微波輻助萃取法對葫蘆巴莖葉揮發油提取工藝進行單因素和正交試驗研究，用還原力、DPPH自由基清除能力和Rancimat法對其抗氧化活性進行研究。結果表明：以乙醚為萃取溶劑，從葫蘆巴莖葉中萃取揮發油的最佳工藝條件：微波功率為低火、萃取時間30s、料液比1:4(g/mL)、提取前浸泡時間20min，在此條件下揮發油得率達3.374%；各因素對揮發油得率影響的主次順序為料液比＞浸泡時間＞微波功率＞微波萃取時間；葫蘆巴莖葉揮發油有較強的還原能力，對DPPH自由基有較強的清除能力，當質量濃度為200mg/L時對豬油的抗氧化活性最強，但其抗氧化活性小于同質量濃度的VC。

葫蘆巴莖葉；揮發油；微波；工藝優化；抗氧化性能

葫蘆巴(Trigonella foenum-graecum L.)，英文名semen trigonellae，fenugreek，別名香苜蓿、香豆子，為一年生豆科葫蘆巴屬草本芳香植物，主要種植于西北地區[1]。葫蘆巴不僅是一種蔬菜，也是一種藥材，據李時珍編撰的《本草綱目》一書中記載：葫蘆巴苦、溫，入腎、膀胱二經，功用為補腎陽，祛寒濕、治寒病即腹脅脹滿，治冷氣疝窿、寒濕腳氣，益在腎[2-3]。目前，對其揮發油成分研究及采用超聲波輔助法提取工藝已有研究報道[4]，而采用微波輔助萃取法對葫蘆巴油進行提取及葫蘆巴油的抗氧化活性研究未見報道，本實驗采用微波輻助萃取法提取胡蘆巴莖葉揮發油，并對其抗氧化性能進行研究，為葫蘆巴莖葉的藥用和食用研究提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

葫蘆巴莖葉：2008年9月新鮮采自甘肅武威，自然風干后粉碎過40目篩，備用；新鮮豬板油 市購。

乙醚 天津市風船化學試劑有限公司；VC 天津市醫藥工業技術研究所；鐵氰化鉀 國藥集團化學試劑有限公司；所用試劑均為分析純。

743型Rancimat食用油氧化穩定性測定儀 瑞士萬通公司；UV-9000紫外分光光度計 北京瑞麗分析儀器公司；WP750型微波爐 順德市格蘭仕微波爐電器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 提取工藝優化[5-6]

5.00 g葫蘆巴莖葉粉置于燒杯中，加一定體積的乙醚，浸泡一定時間，按設定的微波萃取時間和微波功率在微波爐中萃取后，萃取液過濾，濾液中加入無水硫酸鈉脫水，然后再過濾于已稱質量的燒杯，置燒杯于通風櫥中，待乙醚揮發完全后，稱燒杯與揮發油總質量，計算葫蘆巴莖葉揮發油(以下簡稱葫蘆巴揮發油)得率。

1.2.2 抗氧化性能

1.2.2.1DPPH自由基清除能力[7-12]

待測液的制備：以無水乙醇為溶劑配制質量濃度為0.025mg/mL的DPPH溶液和質量濃度為0.2mg/mL的VC溶液。以無水乙醇為溶劑先配制0.1mg/mL的葫蘆巴揮發油溶液，然后稀釋成0.01、0.02、0.03、0.04mg/mL和0.05mg/mL的溶液備用。

以無水乙醇為對照，取DPPH溶液2.5mL與2.5mL無水乙醇混合，測定溶液在517nm的吸光度(A0)，

抗氧化活性測定：精確吸取上述不同質量濃度的揮發油溶液2.5mL，與質量濃度0.025mg/mL的DPPH溶液2.5mL混合，搖勻后放置30min。以無水乙醇為對照，測定上述溶液在最大吸收峰處吸光度(Ai)；精確吸取上述不同質量濃度揮發油溶液2.5mL，分別與2.5mL無水乙醇混合均勻后，以無水乙醇為對照，測定各溶液在最大吸收峰波長處的吸光度(Aj)，分別測得Aj，按下式計算清除率：

用同樣的方法測定VC清除DPPH自由基能力，并得到在一定質量濃度范圍內的回歸方程，通過線性方程計算IC50(自由基清除率為50%時所對應的樣液質量濃度)。

1.2.2.2 還原力測定[4,13]

采用鐵氰化鉀還原法評價揮發油還原能力。在不同質量濃度的揮發油溶液中加入2.5mL (0.2mol/L，pH6.6)磷酸鹽緩沖液，加入2.5mL質量分數1%六氰合鐵酸鉀溶液，混勻，50℃恒溫20min，快速冷卻后加入2.5mL質量分數10%三氯乙酸，3000r/min離心10min，取上清液2.5mL，依次加入2.5mL蒸餾水，0.5mL質量分數0.1%三氯化鐵，于700nm處測定吸光度，以吸光度表示還原能力，然后根據回歸方程計算EC50(EC50為吸光度為0.5時對應的質量濃度)，EC50越大，物質的抗氧化活性越小。并用對應質量濃度的VC作還原力比較試驗。

1.2.2.3 油氧化穩定性測定[14-15]

精確稱取3.00g豬油，配制不同濃度的葫蘆巴揮發油溶液，用743型Rancimat儀110℃、空氣流量20L/h下測定其誘導時間，誘導時間越長，說明油樣抗氧化性能越好。用同質量濃度VC溶液做對比試驗。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 料液比對葫蘆巴揮發油得率的影響

在浸泡時間15min、微波功率低火、萃取時間30s的條件下，分別用1:2、1:3、1:4、1:5、1:6(g/mL)的料液比萃取葫蘆巴揮發油。由圖1可知，隨萃取液用量增大，揮發油得率增大，當料液比小于1:4時，揮發油得率基本不變，因此，取最佳料液比為1:4。

圖1 料液比對揮發油得率的影響Fig.1 Effect of solid/liquid ratio on oil yield

2.1.2 微波萃取時間對葫蘆巴揮發油得率的影響

圖2 萃取時間對揮發油得率的影響Fig.2 Effect of length of extraction time on oil yield

在葫蘆巴浸泡時間15min、微波功率低火、料液比1:4條件下，研究萃取時間對葫蘆巴揮發油得率的影響。由圖2可知，當微波萃取時間30s時，揮發油得率達最高，萃取時間繼續增加，由于溶劑沸騰，造成低沸點揮發油成分揮發損失，得率下降，所以取最佳微波萃取時間為30s。

2.1.3 浸泡時間對葫蘆巴揮發油得率的影響

圖3 浸泡時間對揮發油得率的影響Fig.3 Effect of length of pre-extraction soaking time on oil yield

在微波功率低火、料液比1:4、萃取時間30s條件下，研究浸泡時間對葫蘆巴揮發油得率的影響。由圖3可知，隨萃取前浸泡時間的延長，揮發油得率也增大，當浸泡時間達20min時，揮發油得率達最高，所以最佳浸泡時間為20min。

2.1.4 微波功率對葫蘆巴揮發油萃取效果的影響

圖4 微波功率對揮發油得率的影響Fig.4 Effect of microwave power on oil yield

在浸泡時間20min、微波萃取時間30s、料液比1:4條件下，由圖4可知，隨微波功率的增大，揮發油得率反而降低，在微波功率為低火時揮發油得率達最高；當功率為中低火和中火時，由于溶劑沸騰，使得揮發油中一些低沸點成分隨介質的沸騰而揮發損失，得率下降，所以最佳微波功率為低火。

2.2 正交試驗設計及結果

表1 正交試驗因素水平表Table 1 Factors and levels in the orthogonal array design

表2 正交試驗因素水平及設計與結果Table 2 Orthogonal array design arrangement and experimental results

從表2極差R值看出：RA＞RB＞RC＞RD，即影響因素主次順序為：浸泡時間＞微波功率＞微波萃取時間＞料液比，最佳組合為A1B2C2D2，即微波功率低火、微波萃取時間30s、料液比1:4、提取前浸泡時間20min，在此最優條件下揮發油得率達(3.374±0.058)%。

對正交試驗結果進行方差分析，結果表明微波功率、浸泡時間兩個因素不同水平有顯著差異(P＜0.05)，微波萃取時間和料液比無顯著差異。經過LSR多重比較分析，微波功率、浸泡時間兩個因素不同水平間都有顯著差異(P＜0.05)。

表3 方差分析Table 3 Analysis of variances for oil yield with various extraction conditions

2.3 最佳萃取條件下得到葫蘆巴揮發油抗氧化活性

2.3.1DPPH自由基清除能力

表4 揮發油和VC對DPPH自由基清除能力比較Table 4 Comparison on DPPH scavenging capacity between the extracted oil and vitamin C

由圖5和表4可知，葫蘆巴揮發油對DPPH自由基

有較強的清除能力，且清除能力與質量濃度線性正相關，葫蘆巴揮發油的IC50值小于VC，說明葫蘆巴揮發油對DPPH自由基的清除能力小于VC。

圖5 揮發油和VC對DPPH 自由基的清除能力Fig.5 Concentration dependent DPPH scavenging effect of the extracted oil and vitamin C

2.3.2 還原力測定結果

由圖6可知，葫蘆巴揮發油具有較強的還原力，說明葫蘆巴揮發油具有較強的抗氧化性能。揮發油還原能力在一定質量濃度下呈線性相關，且隨著質量濃度的增大揮發油和VC的還原力都增大，但是，在相同質量濃度下揮發油還原力小于VC，說明相同質量濃度下葫蘆巴揮發油抗氧化活性小于VC。

表5 揮發油和VC還原力EC50比較Table 5 Comparison on reducing power between the extracted oil and vitamin C

由表5可看出，葫蘆巴莖葉揮發油的EC50值大于VC，說明葫蘆巴莖葉揮發油的抗氧化活性小于VC。

2.3.3 對油脂的抗氧化活性

由圖7可知，隨質量濃度的增大，葫蘆巴揮發油對油脂的抗氧化誘導時間增大，當濃度為200mg/L其誘導時間最大，說明此時其抗氧化活性最強；另外，在相同質量濃度下，葫蘆巴揮發油對油脂的抗氧化誘導時間小于VC，說明相同質量濃度下葫蘆巴揮發油的抗氧化活性小于VC。

圖7 葫蘆巴莖葉揮發油和VC對油脂誘導時間比較Fig.7 Comparison on induction time for lard between the extracted oil and vitamin C

3 結 論

以乙醚為溶劑，微波輔助萃取葫蘆巴揮發油的最佳工藝條件為：微波功率低火、微波萃取時間30s、料液比1:4、提取前浸泡時間20min。因素的主次順序為：浸泡時間＞微波功率＞微波萃取時間＞料液比。經方差分析，微波功率、浸泡時間兩個因素不同水平有顯著差異(P＜0.05)；葫蘆巴揮發油有較強的還原能力，對DPPH自由基有較強的清除能力，當質量濃度為200mg/L時對豬油的抗氧化活性最強，但其抗氧化活性小于同濃度的VC。

[1]于忠香. 芳香特菜葫蘆巴[J]. 北京農業, 2003(10): 4.

[2]蔣建新, 徐嘉生, 朱莉偉. 經濟植物葫蘆巴的發展現狀和前景[J]. 中國野生植物資源, 1999, 18(4): 19-20.

[3]黃偉. SDE/GC-MS法對兩種不同葫蘆巴浸膏香氣成分的分析[J]. 上海應用技術學院學報, 2005, 5(4): 318-321.

[4]陳美珍, 余杰, 郭慧敏, 等. 大豆分離蛋白酶解物清除羥自由基作用的研究[J]. 食品科學, 2002, 23(1): 43-47.

[5]李焱, 黃筑艷. 微波萃取花椒葉揮發油的工藝研究[J]. 貴州化工, 2005, 30(3): 17-18.

[6]馮穎, 王建國, 孟憲軍, 等. 微波法提取無梗五加果揮發油工藝研究[J]. 食品工業科技, 2008, 29(1): 207-209.

[7]ARUOMA O I. Nutrition and health aspects of free radicals and antioxidants [J]. Food Chemical Toxicology, 1994, 32(7): 671-683.

[8]SANCHEZ-MORENO C, LARRAURI J A, SAURA-CALIXTO F. A procedure tomeasure the antiradical efficiency of polyphenols[J]. Journal Sciences Food Agriculture, 1998, 76: 270-276.

[9]SU J D, OSAWA T, NAMIKI M, et al. Screening for antioxidative activity of crude drugs[J]. Agric Biol Chem, 1986, 50(1): 199-203.

[10]SU J D. Investigation of antioxidative activity and tocopherol contents on Chinese crude drugs of fruits or seeds[J]. Food Science (Taiwan), 1992, 19(1): 12-24.

[11]KIM S Y, KIM J H, KIM S K, et al. Antioxidant activities of selected oriental herb extracts[J]. JAOCS, 1994: 71(60): 633-640.

[12]何會, 宋哲, 謝碧秀, 等. 荔枝皮花色苷體外抗氧化能力研究[J]. 食品科學. 2009, 30(11): 22-25.

[13]詹沛鑫. 美拉德反應產物的抗氧化活性研究[J]. 四川輕化工學院學報, 1998, 11(1): 62-65.

[14]趙萍, 王雅, 張軼, 等. 葵花籽粕乙醇提取物的抗氧化活性的研究[J].食品科學. 2007, 28(10): 219-222.

[15]胡傳榮, 谷文英. 高D-α-生育酚抗氧化活性研究[J]. 中國油脂, 2003, 28(6): 37-40.

Microwave-assisted Extraction Optimization and Antioxidant Activity Studies of Essential Oil from the Stems and Leaves of Fenugreek

WANG Ya，ZHAO Ping，REN Hai-wei，ZHANG Jin-xiu，ZHAO Li-juan
(School of Life Science and Engineering, Lanzhou University of Technology，Lanzhou 730050, China)

In the present study, we optimized the microwave-assisted diethyl ether extraction process of essential oil from the stems and leaves of fenugreek using single factor and orthogonal array design methods. In addition, reducing power, DPPH radical scavenging and Rancimat assays were used to see whether the extracted oil has antioxidant effect. The optimal extraction conditions were found to be: microwave power, low fire; length of extraction time, 30 s; solid/liquid ratio (g/mL), 1:4; and length of pre-extraction soaking time, 20 min. An oil yield of 3.374% was obtained under such conditions. Solid/liquid ratio had the most important effect on oil yield, followed by length of pre-extraction soaking time, microwave power and length of extraction time in decreasing order. The extracted oil had strong reducing power and DPPH radical scavenging activity and presented the highest protective effect against lipid peroxidation in lard at a concentration of 200 mg/L, which, however, smaller than that of vitamin C at the same concentration.

the stems and leaves of fenugreek；essential oil；microwave-assisted extraction；process optimization；antioxidant activity

TS201.1

A

1002-6630(2010)18-0120-04

2010-06-29

蘭州理工大學優秀青年教師培養計劃項目(0908ZXC164)

王雅(1974—)，女，副教授，博士研究生，主要從事食品、生物工程研究。E-mail：wangya502@163.com