黑曲霉發酵法輔助提取芒萁黃酮及其抗氧化研究

曾 偉 丁利君 黃聰華 黎銀珠

（廣東工業大學輕工化工學院，廣東 廣州 510006）

黑曲霉發酵法輔助提取芒萁黃酮及其抗氧化研究

曾 偉 丁利君 黃聰華 黎銀珠

（廣東工業大學輕工化工學院，廣東 廣州 510006）

該試驗旨在確定黑曲霉發酵法輔助提取芒萁黃酮的最佳提取工藝，并探討其抗氧化性。采用黑曲霉發酵法制備混合酶液的方法，通過單因素試驗、正交試驗確定提取芒萁黃酮的最佳條件，并通過測定芒萁黃酮對羥基自由基、DPPH的清除作用和還原力的分析，對其抗氧化活性進行研究。結果表明，黑曲霉發酵法制備復合酶液，提取芒萁黃酮的最佳條件為加酶量2.5mL，pH 5.0，于70℃下酶解2h；黑曲霉產復合酶輔助提取率最高，由不加酶的6.66%提高到11.67%，芒萁黃酮提取物有良好的清除羥基自由基的能力。

芒萁；黃酮；黑曲霉；抗氧化

芒萁（dicranopteris linearis），又名鐵狼萁，是水龍骨目里白科芒萁屬的蕨類植物，廣泛分布于中國長江以南各省區。芒萁有很好的藥用價值，其根莖及葉可治凍傷，能清熱解毒，袪瘀消腫止血［1］。它含有糖類、有機酸、黃酮類、皂苷、強心苷、蒽醌類等有效成分，特別是總黃酮含量豐富。研究［2，3］表明，黃酮類化合物具有抗氧化、抗癌、防止心血管疾病、消炎、抗過敏、鎮痛、抗菌、抗病毒等作用。目前，提取黃酮類化合物的方法很多，如有機溶劑提取［4］、超聲波［5］、超臨界流體萃取［6，7］、微波法［8］、酶法［9，10］等，而未見發 酵法輔助提取黃酮的相關報道。該法通過微生物發酵法產生復合酶制劑，并以之分解植物細胞壁中的木質素、纖維素等大分子物質，促進有效成分的浸出，相對超聲波、超臨界流體萃取、微波法而言，設備簡單，成本低。故本試驗采用微生物發酵法輔助提取芒萁黃酮，優化其提取工藝，分析其抗氧化活性，為芒萁資源的開發與利用提供理論基礎。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

芒萁：采摘于廣州大學城。將新鮮芒萁去雜洗凈，于80℃烘干后粉碎，過80目篩，密封保存，備用。

蘆丁：上海潤捷化學試劑有限公司；

鄰苯三酚：分析純，天津福晨化學試劑廠；

其他試劑：均為國產分析純；

黑曲霉：由廣東工業大學輕工化工學院學院微生物實驗室提供；

固體發酵基礎培養基：麩皮10g（250mL三角瓶），水15mL，參照文獻［11］制備。

1.2 主要儀器

雙光束紫外可見分光光度儀：TU－1901，北京普析通用儀器有限責任公司；

微波消解儀：XT－9900型，上海新拓微波溶樣測試技術有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 制備混合酶液 斜面培養方法挑取黑曲霉斜面保藏菌種，接于斜面培養基培養后，用無菌水將斜面上的孢子洗下。將1mL孢子懸液接入固體發酵培養基，于600r／min 35℃條件下震蕩培養4d，50℃干燥48h，粉碎，過60目篩，制成粉狀干菌備用。稱取0.500g粉狀干菌，加20mL水溶解，磁力攪拌10min，用水定容至50mL，搖勻，在4℃下存放2d，過濾，得混合酶液，備用［12，13］。

1.3.2 總黃酮含量的測定 參照文獻［8］。

1.3.3 芒萁黃酮對羥基自由基的清除作用 根據文獻［14］修改如下：在10mL試管中依次加入9mmol／L Fe2＋1mL，8.8mmol／L H2O21mL，搖勻，靜置10min；取不同濃度的樣品溶液2mL，搖勻，靜置10min，再加入9mmol／L水楊酸－乙醇溶液1mL，搖勻，靜置30min后，于510nm處測其吸光值，其清除率按式（1）計算：

式中：

E——羥基自由基的清除率，%；

A0——空白對照液的吸光值；

Ax——加入不同黃酮濃度樣品的溶液吸光值；

Aj——不加水楊酸的吸光值。

在文獻［14］的基礎上，式（1）中引入Aj是為了消除樣液本身對測定結果的干擾。

1.3.4 芒萁黃酮對DPPH的清除作用 根據文獻［15］修改如下：取不同黃酮濃度的樣品（0.02，0.04，0.06，0.08，0.10，0.12mg／mL）1mL，與 0.5mmoL／mL 的 DPPH 溶 液0.25mL混合，加乙醇至10mL，在黑暗中37℃放置20min，在517nm 測定其吸光值Ai；0.5mmol／mL DPPH 溶液0.25mL與1mL乙醇混合，搖勻，加乙醇至10mL，在黑暗中37℃放置20min，在517nm測定其吸光值A0；不同濃度樣品1mL與0.25mL乙醇混合，搖勻，加乙醇至10mL，在黑暗中37℃ 放置20min，在517nm測定其吸光值Aj。以乙醇為空白調零。其抑制率按式（2）計算：

式中：

I—— 抑制率，%；

A0——空白對照液的吸光值；

Ai——加入不同濃度樣品的溶液吸光值；

Aj——樣液在測定波長的吸光值。

在文獻［15］的基礎上，在式（2）中引入Aj是為了消除樣液本身對測定結果的干擾。

1.3.5 芒萁黃酮對還原力的影響 參照文獻［16］。

2 結果與分析

2.1 黑曲霉發酵法提取芒萁黃酮的單因素試驗結果

2.1.1 溫度對芒萁黃酮提取效果的影響 準確稱量芒萁粉末5.0g，加入酶液2.5mL，無菌水100mL，pH 7，分別于23（室溫），30，40，50，60，70℃下浸提1.5h后，抽濾，定容至250mL，測定總黃酮含量，分析提取溫度對芒萁黃酮提取量的影響。由圖1可知，隨著浸提溫度的提高，芒萁黃酮的提取率逐漸增加；在60℃后，提取率增加幅度變小，以下試驗選取60℃為提取溫度。

圖1 提取溫度對芒萁黃酮提取效果的影響Figure 1 The influence of the temperature of extraction of flavonoid from Dicranopteris linearis

2.1.2 浸提時間對芒萁黃酮提取效果的影響 準確稱量芒萁粉末5.0g，加入酶液2.5mL，無菌水100mL，于pH 7，60℃下分別浸提0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0h，抽濾，定容至250mL，測定總黃酮含量，分析浸提時間對芒萁黃酮提取量的影響。由圖2可知，隨著浸提時間的增加，芒萁黃酮提取量也呈增加趨勢，但浸提時間超過1.5h后，增幅變小，以下處理中，均采用1.5h提取。

圖2 提取時間對芒萁黃酮提取率的影響Figure 2 The influence of the time of extraction of flavonoid from Dicranopteris linearis

2.1.3 酶液添加量對提取效果的影響 準確稱量芒萁粉末5.0g，酶液添加量分別為0，15，20，25，30，35mL，無菌水100mL，于pH 7，60℃下浸提1.5h，抽濾，定容至250mL，測定總黃酮含量，確定加酶液的量對芒萁黃酮提取量的影響。由圖3可知，加入酶液，芒萁黃酮提取率增加；隨著加酶量的增加而增加，增加到1.5mL后，芒萁黃酮提取率的增幅逐漸減小。

2.1.4 pH值對芒萁黃酮提取效果的影響 準確稱量芒萁粉末5.0g，加入無菌水100mL，分別調節pH 值至4，5，6，7，8，并加入黑曲霉酶液1.5mL于60℃下浸提1.5h，測定總黃酮含量，分析pH值對芒萁黃酮提取量的影響。由圖4可知，黑曲霉在pH值為5時，芒萁黃酮的提取量達到最高。

圖3 酶液量對芒萁黃酮提取效果的影響Figure 3 The inluence of enzyme volume on extraction of flavonoid from Dicranopteris linearis

圖4 pH值對芒萁黃酮提取效果的影響Figure 4 The influence of pH value on extraction of flavonoid from Dicranopteris linearis

2.2 黑曲霉提取芒萁黃酮正交試驗及其結果

采用黑曲霉制備復合酶用于輔助提取芒萁黃酮，考慮到各因素之間的相互作用，在單因素試驗的基礎上，對提取溫度、浸提時間、加酶量、pH值進行四因素三水平的正交試驗，從中確定微生物輔助提取芒萁黃酮的最佳提取條件，因素水平見表1，試驗設計及結果見表2。

表1 因素水平表Table 1 Factors and levels

由表2可知，最優組合是A3B3C3D2，即溫度為70℃、加酶量為3.5mL、時間為2h、pH值為5.0。各因素對芒萁黃酮提取率的影響大小順序為A＞B＞C＞D，即提取溫度對芒萁黃酮提取率的影響比較大，主要是因為溫度對酶活有較大的影響。綜合考慮各方面的影響，pH值選擇5.0，加酶量為2.5mL，即最佳提取條件為加酶量2.5mL，pH 值5.0，于70℃酶解2h。黑曲霉發酵產生的復合酶，具有多種活性較強的酶系，如纖維素酶、淀粉酶、果膠酶、蛋白酶等，可將原料中的纖維素等大分子化合物降解，從而破壞植物的細胞壁，促進有效成分的提取。驗證實驗表明，在溫度為70℃、加酶量為2.5mL、時間為2h、pH值為5.0的條件下，芒萁黃酮的提取率為11.67%。

表2 L9（34）正交試驗設計及結果Table 2 Analyze and results of the L9（34）orthogonal array design

2.3 芒萁黃酮的抗氧化試驗結果

2.3.1 芒萁黃酮對·OH清除作用 由圖5可知，對羥基自由基的清除率隨著芒萁總黃酮的增加而增加，其IC50為1.22mg／mL。表明芒萁黃酮對清除羥基自由基具有較好的效果，有良好的抗氧化作用。

圖5 芒萁黃酮對羥基自由基的清除作用Figure 5 The influence of D.dichotoma flavonoids on·OH

2.3.2 芒萁黃酮對DPPH清除能力 由圖6可知，隨著芒萁黃酮濃度的增加，對DPPH清除能力隨之提高，芒萁黃酮表現出一定的對DPPH清除能力。

圖6 芒萁黃酮對DPPH的清除效果Figure 6 The influence of D.dichotoma flavonoids on DPPH

2.3.3 芒萁黃酮對還原能力的影響 由圖7可知，芒萁黃酮的還原力隨其濃度的增加而增加，表明芒萁黃酮有較強的給予電子的傾向，使自由基轉變成更穩定的狀態，從而實現其抗氧化作用。

圖7 芒萁黃酮對還原力的影響Figure 7 The effect of D.dichotoma flavonoids on reducing power

3 結論

采用黑曲霉發酵制取復合酶，輔助提取芒萁黃酮，不但可以有效提高黃酮得率，還可以大大降低生產成本，為芒萁的進一步開發提供了科學依據。芒萁黃酮有很好的抗氧化性。關于芒萁黃酮的具體結構還需要進一步研究探討。

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Study on extraction of flavonoids fromdicranopteris linearisassisted withAspergillusniger fermentation and its antioxidant research

ZENG Wei DING Li－jun HUANG Cong－huaLI Yin－zhu

（School of Chemical Engineering and Light Industry，Guangdong University of Technology，Guangzhou，Guangdong510006，China）

The flavonoids ofdicranopteris lineariswas extracted with enzyme－assisted method of fermentation ofAspergillus，the optimum extraction process was determined，and its antioxidant activity was researched. Methods：the mixed enzyme was prepared withAspergillusfermentation，the best extraction conditions were determined by single－factor experiments and orthogonal test，and its antioxidant activity was analyzed.Results：the optimum extraction conditions were the amount of enzyme to 2.5mL，pH value of 5.0，at 70℃for 2h.Aspergillusenzyme－assisted extraction produced the highest rate，increased from 6.66%（without enzyme）to 11.67%，The flavonoids had good scavenging ability to hydroxyl radicals，and had good antioxidant activity and good prospects of development.

dicranopteris linearis；flavonoids；aspergillus；antioxidant

10.3969／j.issn.1003－5788.2012.03.032

廣東省自然基金項目（編號：8151009001000029；10151009001000011）；廣東省科技廳計劃項目（編號：2008B021100013）

曾偉（1986－），男，廣東工業大學在讀碩士研究生。E－mail：f12593006＠126.com

丁利君

2012－02－10