超聲波輔助提取草果精油及其抗氧化活性研究

郭淼，宋江峰,豆海港

（1.南陽農業職業學院，河南南陽473003；2.南陽市質量技術監督檢驗測試中心，河南南陽473003；3.周口職業技術學院，河南周口466001）

超聲波輔助提取草果精油及其抗氧化活性研究

郭淼1，宋江峰2,豆海港3，*

（1.南陽農業職業學院，河南南陽473003；2.南陽市質量技術監督檢驗測試中心，河南南陽473003；3.周口職業技術學院，河南周口466001）

主要研究超聲波輔助草果精油提取優化工藝及其清除自由基作用，同時對正交試驗進行方差分析，結果表明：各因素及模型對提取率的影響均達到了極顯著水平，最佳工藝參數為提取次數為4次，料液比為1∶15（g/mL），乙醇濃度為75%，超聲時間50 min。草果精油清除DPPH自由基、清除ABTS＋自由基及絡合Fe2＋能力試驗表明，草果精油在濃度2 mg/mL～10mg/mL的DPPH自由基清除率、ABTS＋自由基清除率及Fe2＋絡合率都隨著提取物的濃度增加而增大的變化趨勢，但2 mg/mL草果精油清除ABTS+自由基效果好于同濃度的BHT。

超聲波；草果精油；自由基

植物精油，作為一類天然植物添加劑，不僅賦予食品特殊香氣，還能提供更高的營養價值，具有防腐、抗菌、抗氧化、抗腫瘤等作用。因此，植物精油通常作為天然防腐劑和殺菌劑，可廣泛應用于食品、醫藥及化妝品等領域[1]。

草果（Amomum tsao-ko），又名草果子，系姜科豆蔻屬（Amomum）植物草果的干燥成熟果實，主產于我國廣西、云南、貴州等地，系藥食同源物品[2]，具有健脾、溫胃止痛和止嘔截瘧等功能[3]。目前草果研究主要集中于揮發油，其揮發油主要有α-蒎烯、β-蒎烯、桉油精、香葉醇、檸檬醛、松油醇、香葉醇和橙花叔醇等[4-5]。

為更好地利用開發草果資源，筆者采用超聲波輔助提取草果精油工藝，優選出最佳的提取工藝，同時對草果精油抗氧化活性進行了初步研究，以期為草果的開發利用提供一定的參考依據。

1 材料與設備

1.1 材料與試劑

草果：當地超市，置于（80±1）℃干燥箱干燥6 h，經粉碎后過40目篩，備用。

1，1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl radical 2，2-Diphenyl-1-（2，4，6-trinitrophenyl）hydrazyl（DPPH）、2，2'-Azinobis-（3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate）（ABTS）、鐵試劑（Ferrozine）：西格瑪奧德里奇（上海）貿易有限公司；其它試劑均為分析純。

1.2 主要儀器

HR287迷你攪拌機：飛利浦家庭電器有限公司；R214B旋轉蒸發儀：上海申順生物科技有限公司；HHS-2S電熱恒溫水浴鍋、FA2104電子分析天平：上海天平儀器廠；JY92-IIDN超聲波發生器：寧波新芝生物科技有限公司；UV-754型分光光度計：上海楚定分析儀器有限公司。

2 試驗方法

2.1 草果精油超聲波輔助提取優化

正交試驗設計，根據單因素的結果，選定草果精油得率為考察目標。根據實際要求，采用食用乙醇為提取溶劑，以料液比（g/mL）、乙醇濃度、提取次數、超聲時間為因素，采用L9（34）正交試驗進行優化條件的探索。因素水平見表1。

表1 因素水平表Table 1 Factor level table

2.2 體外抗氧化能力測定

DPPH自由基清除能力（DPPH法），參考許宗運等[6]的方法；ABTS+自由基清除能力（ABTS法），參考莫開菊等[7]的方法；Fe2+絡合能力的測定，參考Dinis等[8]的方法。上述3種抗氧化方法均以BHT（2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚，butylated hydroxytoluene）為對照，試驗均進行3次重復，結果表示為均值±標準差（X±SD）。

3 結果與討論

3.1 草果精油超聲輔助提取工藝正交試驗

采用2.1的試驗方法，選用L9（34）的正交試驗方案進行，以獲得最佳提取條件，試驗結果見表2。正交試驗結果采用統計軟件SAS（8.20）進行分析，正交試驗結果方差分析見表3。

表2 草果精油超聲輔助提取工藝正交試驗Table 2 Orthogonal test of ultrasonic assisted extraction on essential oils of Amomum tsao-ko

表3 正交試驗方差分析表Table 3 Analysis of variance of orthogonal test

從表2結果可看出，各因素對提取率的影響由大到小依次為C＞A＞B＞D，即乙醇濃度＞提取次數＞料液比＞處理時間。草果精油提取率最好的是A3B1C2D3，即提取次數為4次，料液比為1：15（g/mL），乙醇濃度為75%，超聲時間50 min。經對試驗結果的驗證，草果精油提取率為1.72%，證明了正交試驗結果的合理性。表3正交試驗結果分析，各因素及模型對提取率的影響均達到了極顯著水平，這表明選取的正交試驗確定的提取條件合理。

3.2 體外抗氧化活性研究

3.2.1 清除DPPH自由基能力的測定

DPPH自由基是一種穩定的自由基，廣泛應用于測定天然抗氧化劑的自由基清除能力[8]，當它遇到還原性物質時，自由基被清除，顏色從紫色變為黃色，其在517 nm處的吸光度值減小，根據吸光度變化可測得DPPH自由基的清除程度[9]。清除DPPH自由基能力見圖1。

圖1 清除DPPH自由基能力Fig.1 The radicals scavenging activity of DPPH

如圖1所示，隨著濃度的增加，DPPH自由基的清除率呈逐漸增大變化趨勢，草果精油對DPPH自由基清除率值顯著低于BHT。這種差異可能是由于物質的還原能力和濃度造成的。近來，許多研究表明，草果精油[9-10]具有一定的清除自由基能力。

3.2.2 清除ABTS+能力的測定

ABTS[2，2′-Azino-bis-（3-ethylbenzthiazoline-6-sulphoniate）]是目前使用最廣泛的測定樣品的總抗氧化能力，在反應體系中，ABTS經氧化形成穩定的ABTS+自由基。被測物質加入ABTS+自由基溶液后，與ABTS+自由基反應后使溶液褪色，在734 nm有特征吸收峰[11]。不同濃度的草果精油清除ABTS+自由基能力結果見圖2。

圖2 ABTS＋自由基清除能力Fig.2 The scavenging activity of ABTS＋

從圖2中看出，隨著精油濃度的增加，ABTS+自由基的清除率呈逐漸增大變化趨勢，但2 mg/mL草果精油的清除ABTS+自由基的效果好于同濃度BHT。

3.2.3 絡合Fe2+能力的測定

絡合能力是評價抗氧化劑活性的一個重要指標。在生物體內，Fe2+可以催化脂質過氧化并能和活性氧反應產生羥基自由基，來破壞生物體的大分子物質。Ferrozine試劑與Fe2+生成藍色物質，當反應體系加入抗氧化劑時，使溶液藍色變淺[12]。以BHT為對比，草果精油對Fe2+絡合能力測定，結果見圖3。

圖3 Fe2＋絡合能力Fig.3 The complexing capacity of Fe2＋

從圖3中表明，草果精油隨著濃度的增加，絡合率也逐漸增大，但絡合率低于同濃度的BHT。

4 結論

1）利用超聲波輔助提取草果工藝的優化研究表明，從草果提取精油的最佳工藝條件為：提取次數為4次，料液比為1∶15（g/mL），乙醇濃度為75%，超聲時間50 min。

2）正交試驗方差分析結果表明各因素對提取率的影響由大到小依次為乙醇濃度＞提取次數＞料液比＞處理時間。

3）草果精油清除DPPH自由基、清除ABTS+自由基及絡合Fe2+能力試驗表明，草果精油在濃度2mg/mL～10 mg/mL的DPPH自由基清除率、ABTS+自由基清除率及Fe2+絡合率都隨著提取物的濃度增加而增大的變化趨勢，但2 mg/mL草果精油清除ABTS+自由基效果好于同濃度的BHT。

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Study on Essential Oils of Amomum tsao-ko Ultrasonic Assisted Extraction and Its Antioxidant Activity

GUO Miao1，SONG Jiang-feng2，DOU Hai-gang3，*
（1.Nanyang Vocational College of Agriculture，Nanyang 473003，Henan，China；2.Nanyang Quality and Technical Supervision and Testing Center，Nanyang 473003，Henan，China；3.Zhoukou Vocational&Technical College，Zhoukou 466001，Henan，China）

This paper mainly studies the ultrasonic assisted essential oils of Amomum tsao-ko extraction and optimization process and its effect on the free radicals，and variance analysis of orthogonal experiment，the results showed that the models and the factors influence on extraction yield were reached extremely significant level，the best process parameters：extraction times for four times，and solid-liquid ratio was 1∶15（g/mL），75%ethanol concentration，ultrasonic time 50 min.Essential oils of Amomum tsao-ko scavenging DPPH free radical，remove ABTS+free radical and complexing ability of Fe2+test showed that essential oils of Amomum tsao-ko at the concentration of 2 mg/mL-10 mg/mL of DPPH free radical clearance，ABTS+free radical clearance and Fe2+complexing rate are the change trend of the activity was increased with the concentration of the extract，but 2 mg/mL essential oils of Amomum tsao-ko removal ABTS+free radical better than with the concentration of butylated hydroxyl toluene.

ultrasonic assisted extraction（UAE）；essential oils of Amomum tsao-ko；free radical

2016-11-16

郭淼（1968—），女（漢），副教授，本科，主要從事高職食品專業的教學和科學研究工作。

*通信作者

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.16.013