超聲波輔助提取黑米中抗氧化物質

張志輝，于國萍

(東北農業大學，黑龍江哈爾濱150030)

超聲波輔助提取黑米中抗氧化物質

張志輝，于國萍*

(東北農業大學，黑龍江哈爾濱150030)

在乙醇提取的基礎上，用超聲波輔助提取黑米中的抗氧化物質。以花色苷含量、DPPH自由基清除率、總抗氧化能力(TAC)為指標進行單因素實驗對條件優化。通過三個不同方面的指標來反映提取的效果。實驗結果表明:超聲波作用下縮短了提取時間。最佳的單因素指標為:超聲功率280W、提取時間20min、乙醇濃度70%、液固比(mL/mg)20∶1、提取溫度50℃，此時的花色苷含量為12.56mg/g，DPPH自由基清除率為54.41%，TAC為52.38u/mL。

超聲波輔助提取，黑米，花色苷

黑米為特種水稻的一種，因其營養豐富并且具有一定的生理保健作用而備受人們青睞。黑米的保健作用與黑米中所含有的花色苷有關［1］，黑米中含有的花色苷以矢車菊素-3-葡萄糖苷為主［2］。花色苷類化合物除了賦予植物豐富的色彩外，還具有抗氧化［3］、抗疲勞［4］、抗炎［5-7］、調節血脂［8］及抑制腫瘤等多種功能。因此對黑米花色苷的研究具有十分重要的意義。目前，關于黑米花色苷的提取和測定方法已有報道，但指標較單一，本工作擬利用超聲波輔助提取黑米花色苷，應用花色苷含量、DPPH自由基清除率、總抗氧化能力(TAC)為指標從三個不同的方面來綜合分析提取的效果，優化提取黑米花色苷的最優參數，為黑米花色苷的開發提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

黑米 市售;所有其余試劑 均為分析純。

紫外可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司;離心機 北京醫用離心機廠;電子天平北京賽多利斯儀器系統有限公司;pH計 梅特勒-托利多儀器有限公司;KQ-400KDE型高功率數控超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司;真空干燥箱 上海一恒科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 超聲波輔助提取黑米花色苷的工藝流程 黑米→粉碎過80目篩→稱重→一定濃度乙醇提取(超聲波輔助)→離心→取濾液稀釋適當倍數檢測不同指標

1.2.2 單因素實驗 稱取粉碎過篩后的黑米5g加入三角瓶中，根據不同的料液比加入浸提劑，按照不同的條件(超聲波功率、超聲時間、浸提劑的體積分數、料液比、溫度)進行超聲波提取，提取后離心，取上清液進行測定，研究不同條件對黑米花色苷含量、DPPH自由基清除率、TAC值的影響。

1.2.3 測定方法

1.2.3.1 黑米花色苷含量的測定 pH示差法［9］：分別在pH為1.0和4.5處測定其吸光值，分別用pH為1.0的氯化鉀緩沖液和pH為4.5的醋酸鈉緩沖液將粗提物稀釋適當倍數，稀釋后分別在室溫下靜置50、80min，在518、700nm處測定其吸光值。

其中，矢車菊花素-3-葡萄糖苷在pH1的緩沖溶液中 MW 為 449.2，DF為稀釋倍數 20，ε為26.900L/(mol·cm)。

1.2.3.2 黑米花色苷清除 DPPH自由基活性的測定［10］取25.6mg DPPH配制成濃度為6.5×10-5moL/L的DPPH溶液。取0.1mL試樣溶液和3.9mL DPPH乙醇溶液混合，反應30min后在517nm處測定吸光值。

其中，A0為DPPH與試樣溶劑混合;Ai為DPPH與試樣混合;Aj為DPPH溶劑與試樣混合。

1.2.3.3 黑米花色苷總抗氧化能力的測定［11］取0.1mL樣液，按試劑盒說明書的測定方法進行測定。定義在37℃時，1mL/min樣液使反應體系的吸光度值增加0.01為1個TAC單位(u)，即u/mL。

2 結果與討論

2.1 單因素實驗及結果

2.1.1 超聲功率對黑米花色苷提取的影響 乙醇濃度70%，液固比為30∶1，提取溫度為50℃，提取時間為30min，超聲功率分別為160、200、240、280、320、360W測定黑米花色苷的含量、DPPH自由基清除率、TAC值，結果見圖1～圖2。

圖1 超聲功率對黑米花色苷含量的影響

圖2 超聲功率對DPPH自由基清除率和TAC的影響

由圖2可以看出，超聲功率對花色苷含量有較大影響，隨著超聲功率的增加，超聲波產生的水合與滲透作用增加，加速了花色苷的提取，超聲功率在280W時的提取效果最好，當超聲功率大于280W時，花色苷含量下降，這是由于超聲波產生的劇烈振動又導致了部分花色苷降解。DPPH自由基清除率和TAC與花色苷含量曲線圖的趨勢一致，這從氧化的角度證明了在280W時，提取液中花色苷的總抗氧化能力最強、清除自由基的能力最高。因此，超聲功率選280W為最佳。

2.1.2 超聲時間對黑米花色苷提取的影響 超聲功率280W、乙醇濃度70%，液固比為30∶1，提取溫度為50℃，提取時間分別為 10、20、30、40、50、60、70、80min，測定黑米花色苷的含量、DPPH自由基清除率、TAC值，結果見圖3～圖4。

圖3 超聲提取時間對黑米花色苷含量的影響

圖4 超聲提取時間DPPH自由基清除率和TAC的影響

由圖3看出，隨著超聲時間的增加花色苷含量增加，在達到20min后，花色苷含量的增加趨于平緩，由圖4可以看出，提取液中清除自由基能力和總抗氧化能力在數值上有所增加，但是沒有顯著性差異，花色苷在20min時含量的增加，其中包含一部分花色苷，還包含有一小部分與花色苷結構相似的物質，但這些物質沒有太強的抗氧化能力，因此使DPPH自由基清除率和TAC在20min時沒有顯著性差異。我們選擇超聲時間20min為最佳。

與張名位［12］采用的傳統方法，浸提式提取黑米花色苷花費4h相比較，本方法提取僅需要20min，縮短了提取時間，耗能少，因此采用超聲波輔助提取黑米花色苷具有十分重要的意義。

2.1.3 乙醇濃度對黑米花色苷提取的影響 超聲功率280W、超聲提取時間20min，液固比為30∶1，提取溫度為50℃，乙醇濃度分別為40%、50%、60%、70%、80%、90%，測定黑米花色苷的含量、DPPH自由基清除率、TAC值，結果見圖5～圖6。

圖5 乙醇濃度對黑米花色苷含量的影響

圖6 乙醇濃度對DPPH自由基清除率和TAC的影響

由圖5可以看出，黑米花色苷的含量隨著乙醇濃度的增加而增加，在乙醇濃度70%時的花色苷含量是最大的。圖6中乙醇濃度在70%有顯著性差異，花色苷是由苷元和糖基組成［13］，不同的乙醇濃度具有不同的極性，因此最佳的乙醇濃度選擇70%。

2.1.4 液固比對黑米花色苷提取的影響 超聲功率280W、超聲提取時間20min，乙醇濃度70%，提取溫度為50℃，液固比(mL/mg)分別為10∶1、20∶1、30∶1、40∶1、50∶1，測定黑米花色苷的含量、DPPH自由基清除率、TAC值，結果見圖7～圖8。

圖7 液固比對黑米花色苷含量的影響

圖8 液固比對DPPH自由基清除率和TAC的影響

由圖7～圖8可以看出，隨著液固比的增加，花色苷含量、DPPH自由基清除率、TAC值都增加，在20∶1時都有顯著性差異，液固比的增加必然會在較大程度上增加傳質推動力［14］。在50∶1時的DPPH自由基清除率和TAC值都有顯著性差異，但考慮到經濟因素及后續處理的難度，因此液固比選在20∶1最佳。

2.1.5 提取溫度對黑米花色苷提取的影響 超聲功率280W、超聲提取時間20min，乙醇濃度70%，液固比為20∶1，提取溫度分別為30、40、50、60、70℃，測定黑米花色苷的含量、DPPH自由基清除率、TAC值，結果見圖9～圖10。

圖9 提取溫度對黑米花色苷含量的影響

由圖9～圖10可以看出，隨著溫度的增加花色苷含量、DPPH自由基清除率、TAC值都隨著增加，在50℃時有最大值。超過50℃后，隨著溫度的增加，花色苷含量、DPPH自由基清除率、TAC的值都顯著下降，花色苷的降解速率明顯地受到溫度的影響［15］。因此溫度選50℃為最佳值。

圖10 提取溫度對DPPH自由基清除率和TAC的影響

3 結論

在超聲波輔助提取作用下，對各因素進行了優化，經過綜合分析每個因素三個指標的數值得到了最優的單因素指標，為超聲功率280W、提取時間20min、乙醇濃度70%、液固比(mL/mg)20∶1、提取溫度50℃，此時的花色苷含量為12.56mg/g，DPPH自由基清除率為54.41%，TAC為52.38u/mL。

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Ultrasound-assisted extraction of antioxidants of black rice

ZHANG Zhi-hui，YU Guo-ping*
(Northeast Agricultural University，Harbin 150030，China)

Ethanol was used for extracting antioxidants of black rice under ultrasound assistance.Based on the anthocyanin content，DPPH free radical clearance rate，total antioxidant capacity(TAC)，the single factor method was used for the optimization of ultrasonic extraction.The extracted result was reflected by three different aspects indicators.Results showed that:extraction time was reduced by ultrasonic-assisted.The results showed that the optimal extraction conditions were:ultrasonic power 280W，extraction time 20min，70%ethanol concentration，liquid -solid ratio(mL/mg)20∶1，extraction temperature 50℃.Then the anthocyanin content was 12.56mg/g，DPPH free radical clearance rate was 54.41%，TAC was 52.38u/mL.

ultrasonic-assisted extraction;black rice;anthocyanins

TS210.1

A

1002-0306(2011)12-0338-04

2011-08-02 *通訊聯系人

張志輝(1986-)，女，碩士研究生，研究方向:農產品精深加工。