超微粉碎過程對金銀花中功能成分的影響

張美霞，任曉霞

（重慶文理學院林學與生命科學學院，重慶 402160）

超微粉碎過程對金銀花中功能成分的影響

張美霞，任曉霞

（重慶文理學院林學與生命科學學院，重慶 402160）

為研究超微粉碎過程對金銀花中功能成分的影響，在單因素試驗基礎上，采用響應面法優化超微粉碎壓力、超微粉碎時間、超微粉碎頻率，檢測超微粉碎后金銀花粉中的總黃酮和總酚質量濃度，分析并建立數學模型。結果表明：超微粉碎壓力、超微粉碎時間、超微粉碎頻率對金銀花功能成分均有顯著影響（P＜0.05）。金銀花超微粉碎的最佳工藝條件為：超微粉碎壓力0.6 MPa、超微粉碎時間14.4 min、超微粉碎頻率31.3 Hz。此工藝條件下總黃酮得率為1.15%，總酚得率為0.74%。

超微粉碎；金銀花；總黃酮；總酚

張美霞， 任曉霞. 超微粉碎過程對金銀花中功能成分的影響［J］. 食品科學， 2016， 37（8）: 51-56. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201608009. http://www.spkx.net.cn

ZHANG Meixia， REN Xiaoxia. Effect of superfine grinding on functional components of Flos Lonicerae［J］. Food Science，2016， 37（8）: 51-56. （in Chinese with English abstract） DOI:10.7506/spkx1002-6630-201608009. http://www.spkx.net.cn

金銀花（Lonicera japonica），又名忍冬，三月開花，微香，蒂帶紅色，花初開則色白，經一、二日則色黃，故名金銀花。金銀花自古被譽為清熱解毒的良藥，它性甘寒氣芳香，甘寒清熱而不傷胃，芳香透達又可祛邪，既能宣散風熱，還善清解血毒，用于各種熱性病，如身熱、發疹、發斑、熱毒瘡癰、咽喉腫痛等癥，均效果顯著［1］。

超微粉碎是20世紀70年代以后為適應現代高新技術的發展而產生的一種物料加工高新技術，是指利用機械或流體動力的方法克服固體內部凝聚力使之破碎，從而將3 mm以上的物料顆粒粉碎至10～25 μm以下的微細顆粒，從而使產品具有界面活性，呈現出特殊功能的過程［2］。與傳統的粉碎、破碎、碾碎等加工技術相比，超微粉碎產品的粒度更加微小。超微細粉末是超微粉碎的最終產品，具有一般顆粒所沒有的特殊理化性質，如良好的溶解性、分散性、吸附性、化學反應活性等。因此超微細粉末已廣泛應用于食品、化工、醫藥、化妝品農藥、染料、涂料、電子及航空航天等許多領域［3-7］。

本實驗研究金銀花超微粉碎過程的影響因素，并對其粉碎條件進行優化，可以降低超微粉碎過程對金銀花中功效成分的破壞，又可使超微粉碎后的金銀花粉末具有超微細粉末的優點，微細化的金銀花粉表面積增加，與其他原料復合時分布更均勻，結合更良好，可有效改善成品的質地和口感；同時金銀花經超微細后大大提高了人體的消化吸收程度，擴展了其在食品工業中的應用范圍，給食品加工業帶來了新資源和加工新方法。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

金銀花采自重慶秀山。

沒食子酸標準品、蘆丁標準品 南京澤朗生物科技有限公司；其他試劑均為分析純。

1.2儀器與設備

CP-100型氣流粉碎分級機 四川綿陽市華神空氣動力技術應用廠；SY-1000E多用途恒溫超聲提取儀 北京弘祥隆生物技術開發有限公司；UV2600紫外分光光度計上海舜宇恒平科學儀器有限公司。

1.3方法

1.3.1工藝流程

金銀花→篩選、去雜→粗粉碎→氣流超微粉碎→提取→測定

1.3.2單因素試驗

超微粉碎金銀花，設定超微粉碎壓力分別為0.1、0.3、0.5、0.7、0.9 MPa，超微粉碎時間分別為5、10、15、20、25 min，超微粉碎頻率分別為10、20、30、40、50 Hz，分別考察其對金銀花中功能成分的影響，確定最佳的超微粉碎條件。

1.3.3響應面試驗設計

綜合單因素試驗結果，采用Design-Expert軟件進行Box-Behnken設計［8-12］，分別選取超微粉碎的壓力、時間、頻率為自變量，金銀花中總黃酮和總酚得率為響應值，進行三因素三水平試驗，試驗設計因素與水平見表1。

表1　Box-Behnken因素與水平Table 1 Factors and levels used in Box-Behnken design

1.3.4.1總黃酮含量的測定

標準曲線的制備：精密稱取蘆丁對照品10 mg，置于50 mL容量瓶中，加70%乙醇溶液適量，利用超聲提取法溶解，放冷，加70%乙醇溶液至刻度，搖勻，即得0.2 mg/mL蘆丁溶液。精密量取對照品溶液0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 mL分別置于25 mL容量瓶中，各加水至6 mL，分別加5%亞硝酸鈉溶液1 mL，搖勻，靜置6 min，加入10%硝酸鋁溶液1mL，搖勻，靜置6 min，加4%氫氧化鈉溶液10 mL，再加水至刻度，搖勻，放置15 min，以相應的溶劑為空白，按照分光光度法，在510 nm波長處測定吸光度，每個量品平行測定3 次。以質量濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標，繪制標準曲線［13］，其方程式為Y=10.304X+0.004（R2=0.999 2）。

量品測定：稱取1.00 g金銀花粉于錐形瓶中，加入30 mL 70%乙醇溶液，稱定質量，用超聲波提取30 min，用70%乙醇溶液補足損失的質量，進行抽濾，將濾液定容至50 mL，取10 mL稀釋至50 mL，取1mL量品稀釋液，置于25 mL容量瓶中，定容，在510 nm波長處測定吸光度，根據標準曲線計算金銀花中總黃酮得率［14-15］，計算如式（1）所示：

1.3.4.2總酚含量的測定

標準曲線的制備：稱取沒食子酸0.025 0 g，用蒸餾水溶解至1 000 mL，得質量濃度為0.025 mg/mL的標準液，準確吸取0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0 mL置于25 mL的棕色容量瓶中，分別加入福林-酚試劑1.0 mL，混勻，在0.5～8 min內加入4 mL 15%的碳酸鈉溶液，充分混合后定容至25 mL，30℃避光放置1 h，以相應的溶劑為空白，在760 nm波長條件下測定吸光度，每個量品平行測定3 次，以質量濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標，繪制標準曲線，其方程式為Y=92.227X+0.007 1（R2=0.996 6）。

量品測定：稱取1.00 g金銀花，加入31 mL 72%乙醇溶液，稱定質量，在82 ℃水浴鍋中水浴加熱2 h，用72%的乙醇溶液補足減輕的質量，進行抽濾，將濾液定容至50 mL，取25 mL稀釋至1 000 mL，取1mL量品稀釋液，置于25 mL棕色容量瓶中，定容，在760 nm波長條件下測定吸光度，根據標準曲線計算金銀花中總酚得率［16-17］，計算如式（2）所示：

1.4數據處理

泥巴喜歡畫畫和幻想，這兩者相輔相成，消耗大量時間。她可以邊畫邊想，也可以邊想邊畫，可以根據自己的畫再幻想，也可以根據自己的幻想畫畫，這么著，一天就過去了。泥巴學了很長時間的美術，以前在小學的時候和其他隊員一起畫畫，一天他們去畫一匹馬，但純情的姑娘在這個時候就顯露出自己的與眾不同來，所有男男女女交的作業中，唯獨泥巴畫的馬是不帶雞巴的。泥巴說，多難為情啊。

數據采用SPSS 17.0軟件、Excel 2003進行統計分析和處理，采用Design-Expert軟件進行響應面優化。

2　結果與分析

2.1超微粉碎壓力對金銀花中功能成分的影響

在超微粉碎時間10 min、超微粉碎頻率30 Hz條件下，將金銀花在不同超微粉碎壓力條件下進行超微粉碎，并進行提取，計算金銀花總酚和總黃酮得率，結果如圖1所示。

圖1　超微粉碎壓力對金銀花中總黃酮和總酚得率的影響Fig.1 Effect of superfine grinding pressure on the yields of total flavonoids and total phenols extracted from ground Flos Lonicerae

由圖1可見，當壓力小于0.5 MPa時，隨著超微粉碎的壓力的增大，總黃酮和總酚得率都增加，在0.5 MPa左右時，總黃酮得率達到最大，當壓力大于0.5 MPa后，得率緩慢下降；在0.6～0.7 MPa時總酚得率達到最大，綜合考慮超微粉碎壓力對總酮和總酚得率的影響以及工藝參數可能的取值范圍，選擇超微粉碎壓力為0.3～0.7 MPa。

2.2超微粉碎時間對金銀花中功能成分的影響

固定超微粉碎壓力0.3 MPa、超微粉碎頻率30 Hz，在超微粉碎時間分別為5、10、15、20、25 min的條件下進行超微粉碎，并進行提取，計算金銀花中總酚和總黃酮得率，結果見圖2。

圖2　超微粉碎時間對金銀花中總黃酮和總酚得率的影響Fig.2 Effect of superfine grinding time on the yields of total flavonoids and total phenols extracted from Flos Lonicerae

如圖2所示，當超微粉碎時間小于10 min時，隨著時間的延長，總黃酮和總酚得率明顯增加，在10～15 min時變化趨勢較為平緩，得率達到最大；在15～25 min時，得率隨時間的延長緩慢降低，綜合考慮超微粉碎時間對總黃酮和總酚得率的影響以及工藝參數可能的取值范圍，選取超微粉碎時間為10～20 min。

2.3超微粉碎頻率對金銀花中功能成分的影響

固定超微粉碎壓力0.5 MPa、超微粉碎時間10 min，在超微粉碎頻率分別10、20、30、40、50 Hz條件下進行超微粉碎，并進行提取，計算金銀花總酚和總黃酮得率，結果見圖3。

圖3　超微粉碎頻率對金銀花中總黃酮和總酚得率的影響Fig.3 Effect of superfine grinding frequency on the yields of total flavonoids and total phenols extracted from Flos Lonicerae

如圖3所示，在頻率為10～20 Hz時，隨著頻率的增加，總黃酮和總酚得率都明顯增加，在20～40 Hz時趨于平緩，在30 Hz左右到達最大，在40～50 Hz時，得率下降比較明顯，綜合考慮超微粉碎頻率對總黃酮和總酚得率的影響以及工藝參數可能的取值范圍，選取超微粉碎頻率為20～40 Hz。

2.4響應面試驗結果

2.4.1響應面試驗設計與結果及方差分析

表2　響應面試驗設計與結果Table 2 The experimental design and results for response surface analysis

如表2所示，用Design-Expert 7.0軟件進行試驗數據分析［18-21］，以超微粉碎壓力（A）、超微粉碎時間（B）、超微粉碎頻率（C）為自變量，以金銀花中總黃酮得率（Y1）和總酚得率（Y2）為響應值，得到二次多項回歸模型為：

表3　總黃酮得率回歸模型的方差分析表Table 3 Analysis of variance （ANOVA） of regression model for the yield of total flavonoids

由表3可知，該回歸方程模型相關性極顯著（P=0.000 4），復相關系數R2=0.959 5，回歸方程的量合度較好。一次項A的偏回歸系數極顯著（P＜0.01），C的偏回歸系數顯著（P＜0.05）；交互項BC極顯著（P＜0.01）；二次項A2、B2極顯著（P＜0.01）。可以看出影響金銀花中總黃酮得率的各因素按影響大小排序依次是A＞C＞B，其中超微粉碎壓力的影響達到極顯著的水平。

表4　總酚得率回歸模型的方差分析表Table 4 Analysis of variance （ANOVA） of regression model for the yield of total phenol

由表4可知，該回歸方程模型極顯著（P=0.004 0），復相關系數R2=0.921 9，回歸方程的量合度較好。一次項A的偏回歸系數極顯著（P＜0.01）；交互項BC顯著（P＜0.05）；二次項A2極顯著（P＜0.01），B2、C2顯著（P＜0.05）。可以看出影響金銀花中總酚得率的各因素按影響大小排序依次是A＞B＞C，其中超微粉碎壓力的影響達到極顯著的水平［13］。

2.4.2各因素交互作用的響應面

圖4　各因素交互作用對總黃酮得率影響的響應面和等高線圖Fig.4 Response surface and contour plots showing the interactive effects of various factors on the yield of total flavonoids from Flos Lonicerae

當超微粉碎壓力為0.5 MPa時，從圖4a可知，保持超微粉碎時間不變，隨著超微粉碎頻率的增加，金銀花中總黃酮得率緩慢增加，增加趨勢不明顯；超微粉碎頻率保持不變，隨著超微粉碎時間延長，金銀花中總黃酮得率先增加后迅速下降，這可能是由于超微粉碎過程可促進有效成分的溶出，但是隨著超微粉碎過程的延長，粒度減小，粒子表面會更加容易吸附空氣和帶有電荷，從而使其穩定性變差［22-23］；從等高線可以看出，超微粉碎時間和超微粉碎頻率的交互作用對金銀花中總黃酮得率具有顯著影響。當超微粉碎頻率為30 Hz時，從圖4b可知，保持超微粉碎時間不變，隨著微粉碎壓力的增加，金銀花中總黃酮得率也隨著增加，可能是由于金銀花經過超微粉碎后細胞壁破裂，顆粒變小，細胞內化學成分可充分暴露出來，從而提高了功能成分的溶出速率及溶出量［24-25］；超微粉碎壓力保持不變，隨著超微粉碎時間的延長，金銀花中總黃酮得率先迅速增加，之后略有下降的趨勢。從等高線可以看出，超微粉碎時間和超微粉碎壓力的交互作用對金銀花中總黃酮得率具有顯著影響。當超微粉碎時間為15 min時，從圖4c可知，超微粉碎頻率保持不變，隨著超微粉碎壓力的增加，金銀花中總黃酮得率也隨著增加；超微粉碎壓力保持不變，隨著超微粉碎頻率增加，金銀花中總黃酮得率隨著下降。從等高線可以看出，超微粉碎頻率和超微粉碎壓力的交互作用對金銀花總黃酮得率影響不顯著。

圖5　各因素交互作用對總酚得率影響的響應面和等高線圖Fig.5 Response surface and contour plot showing the interactive effects of various factors on the yield of total phenols from Flos Lonicerae

當超微粉碎壓力為0.5 MPa時，從圖5a可知，保持超微粉碎時間不變，隨著超微粉碎頻率的增加，金銀花中總酚得率隨著緩慢減少；超微粉碎頻率保持不變，隨著超微粉碎時間的延長，金銀花中總酚得率呈緩慢增加趨勢。從等高線可以看出，超微粉碎時間和超微粉碎頻率的交互作用對金銀花總酚得率具有顯著影響。當超微粉碎時間為15 min時，從圖5b可知，保持超微粉碎壓力不變，隨著超微粉碎頻率的增加，金銀花中總酚得率先緩慢增加，之后略有下降的趨勢；超微粉碎頻率保持不變，隨著超微粉碎壓力的增加，金銀花中總酚得率增加趨勢比下降趨勢明顯。從等高線可以看出，超微粉碎壓力和超微粉碎頻率的交互作用對金銀花總酚得率影響不顯著。當超微粉碎頻率為30 Hz時，從圖5c可知，超微粉碎時間保持不變，隨著超微粉碎壓力的增加，金銀花中總酚得率先迅速增加，之后略有下降的趨勢；保持超微粉碎壓力不變，隨著超微粉碎時間的延長，金銀花中總酚得率先增加后下降。從等高線可以看出，超微粉碎時間和超微粉碎壓力的交互作用對金銀花總酚得率影響不顯著。

比較響應面曲面圖可知：超微粉碎頻率和時間以及超微粉碎時間和壓力的交互作用對金銀花總黃酮得率的影響較超微粉碎壓力和頻率的交互作用影響大，超微粉碎頻率和時間對金銀花總酚得率的影響較超微粉碎時間和壓力以及超微粉碎壓力和頻率的交互作用影響大［14］。為確定最佳提取條件，在模型提取率范圍內選擇出發點，按照模型使用快速上升法進行優化，可得到最佳方案為：超微粉碎壓力0.6 MPa、超微粉碎時間14.4 min、超微粉碎頻率31.3 Hz，此工藝條件下總黃酮得率為1.15%?？偡拥寐蕿?.74%。

3　結 論

本實驗以單因素試驗為基礎，利用響應面優化分別研究了超微粉碎壓力、超微粉碎時間、超微粉碎頻率對金銀花中總酚和總黃酮得率的影響。實驗結果表明，超微粉碎壓力是影響金銀花功能成分的主要因素。依據回歸分析最終確定超微粉碎金銀花的最佳提取工藝條件，即超微粉碎壓力0.6 MPa、超微粉碎時間14.4 min、超微粉碎頻率31.3 Hz，此工藝條件下總黃酮得率為1.15%，總酚得率為0.74%。

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Effect of Superfine Grinding on Functional Components of Flos Lonicerae

ZHANG Meixia， REN Xiaoxia
（College of Forestry and Life Science， Chongqing University of Arts and Sciences， Chongqing 402160， China）

The response surface methodology was used to optimize the superfine grinding of honeysuckle （Flos Lonicerae）. The yields of total flavonoids and total phenols extracted from ground honeysuckle were investigated as a function of superfine grinding pressure， frequency and time. As a result， a mathematical model was established. The results showed that all three operating parameters had significant effects on functional components of honeysuckle （P ＜ 0.05）. The optimum process conditions were determined as 0.6 MPa， 14.4 min and 31.3 Hz for superfine grinding pressure， time and frequency，respectively. Under these conditions， the yields of total flavonoids and total phenols were 1.15% and 0.74%， respectively.

superfine grinding； honeysuckle； total flavonids； total phenols

10.7506/spkx1002-6630-201608009

TS255.1

A

1002-6630（2016）08-0051-06

2015-08-12

重慶市科委自然科學基金項目（cstc2014jcyjA80035）；重慶文理學院人才引進項目（R2012LS01）

張美霞（1978-），女，副教授，博士，研究方向為食品化學與營養學、食品加工。E-mail：fenghuodianzmx@163.com

引文格式：