皂莢刺黃酮提取及食品添加劑對其穩定性的影響

易 佳，王登宇，2，3，滕 琰，雷 丹，朱勇娟，向雄滋，劉 過

（1.懷化學院生物與食品工程學院，湖南懷化 418000；2.民族藥用植物資源研究與利用湖南省重點實驗室，湖南懷化 418000；3.湘西藥用植物與民族植物學湖南省高校重點實驗室，湖南懷化 418000）

皂莢系豆科蘇木亞科的多年生木本植物[1]，其用途非常廣泛，全身都可以加以利用，具有很高的經濟、藥用等方面的價值[2]。皂莢刺為皂莢樹的棘刺，又名皂刺、皂角針、天丁等[3]，以極高的藥用價值被制藥行業廣泛應用，具有消腫排膿、祛風殺蟲，用于癰疽瘡毒初起或膿成不潰之癥，以及皮癬、麻風等[4-5]，具有較高的醫療保健作用，藥理活性突出[6-8]，是我國傳統的中藥材。大量研究表明，皂角刺中含有多種化學成分，主要包括黃酮類、酚酸、三萜等結構類型[9-11]，具有良好的抗腫瘤、抗菌、免疫調節等作用[12-13]，其資源豐富、使用方便、療效確切，日益受到人們的重視。隨著對皂莢刺研究和應用的不斷擴大，這一天然植物資源被越來越多的人所認可和接受，開發和利用皂莢刺勢在必行。

黃酮類化合物通常富含在蕓香科、菊科、玄參科等科屬植物的種子、根、莖、葉和漿果中[14]，是藥用植物中的主要活性成分之一。該類化合物在人體不能直接合成，只能從食品中獲得，主要作為食品添加劑或直接應用于食品中增加其保健作用[15-17]。因此，著重從應用角度來研究食品添加劑對皂莢刺黃酮穩定性的影響，使其作為一種天然可利用資源在食品工業中發揮更大作用，并提供一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

皂莢刺，采摘于湖南省懷化市新晃侗族自治縣；蘆丁標準品，國藥集團化學試劑有限公司提供；無水乙醇、氫氧化鈉、硝酸鋁、亞硝酸鈉、硫酸鎂、硫酸鈣、硫酸鋅、硫酸亞鐵、硫酸銅，均為分析純，湖南匯虹試劑有限公司提供；甜味劑、酸味劑、鮮味劑、防腐劑、食鹽，食品級。

1.2 儀器與設備

L5型紫外分光光度計，上海精科實業有限公司產品；KQ-250DA型超聲儀，昆山舒美超聲儀器有限公司產品；高速萬能粉碎機，天津市泰斯特儀器有限公司產品；RE-52A型旋轉蒸發器，上海亞榮生化儀器有限公司產品；DHG-9015A型電熱鼓風干燥箱，上海一恒科學儀器有限公司產品。

1.3 試驗方法

1.3.1 皂莢刺黃酮的提取工藝

皂莢刺，除雜清洗，自然晾干后于烘箱中60～65℃條件下烘干至水分含量6%，粉碎過40目篩，皂莢刺粉末置于干燥器中備用。取2 g皂莢刺粉末于錐形瓶，加入一定料液比的蒸餾水；浸濕皂莢刺粉末，超聲輔助處理一定時間[18-19]，在一定溫度、時間下回流，抽濾，濾渣在相同條件下二次回流；再抽濾，合并2次濾液，離心，即得黃酮樣液。

1.3.2 皂莢刺黃酮提取單因素試驗

（1） 料液比的選擇。取2.0 g皂莢刺粉末，按照1∶30，1∶40，1∶50，1∶60，1∶70的料液比浸濕，在室溫條件下以250 W的超聲功率處理10 min，然后于70℃下水浴回流40 min。

（2） 提取時間的選擇。取2.0 g皂莢刺粉末，按照1∶60的料液比浸濕，在室溫條件下以250 W的超聲功率處理10 min，然后分別于70℃下水浴回流20，40，60，80，100 min。

（3） 提取溫度的選擇。取2.0 g皂莢刺粉末，按照1∶60的料液比浸濕，在室溫條件下以250 W的超聲功率處理10 min，然后分別于60，70，80，90，100℃下回流60 min。

（4） 超聲時間的選擇。取2.0 g皂莢刺粉末，按照1∶60的料液比浸濕，在室溫250 W的超聲條件下處理5，10，15，20，25 min，然后于90℃下回流60 min。

1.3.3 皂莢刺黃酮提取正交試驗

在單因素試驗結果的基礎上，對料液比、提取時間、提取溫度和超聲時間4個因素進行四因素三水平的正交試驗。

正交試驗因素與水平設計見表1。

表1 正交試驗因素與水平設計

1.3.4 黃酮含量的測定

（1）蘆丁標準曲線的繪制。精確稱取干燥至恒質量的蘆丁標準品20.0 mg于100 mL容量瓶中，用70%的乙醇溶解、定容，制成質量濃度為200μg/mL的蘆丁標準溶液。分別取質量濃度為0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2 mL 200μg/mL的蘆丁標準溶液于10 mL容量瓶中。依次滴加體積分數70%乙醇1 mL，加入質量分數5%亞硝酸鈉溶液0.4 mL，搖勻，放置6 min；加入質量分數10%硝酸鋁溶液0.4 mL，搖勻，放置6 min；再加入4%氫氧化鈉2 mL，加水至刻度，搖勻，放置15 min。于波長510 nm處測定吸光度，以蘆丁對照品溶液質量濃度（C）為橫坐標，吸光度（A）為縱坐標，繪制蘆丁標準曲線[20-21]。

（2）黃酮含量的測定。準確吸取樣品黃酮溶液1 mL于10 mL容量瓶中，采用Al(NO3)3-NaNO2-NaOH系統顯色法于波長510 nm處測定吸光度，帶入回歸方程并計算黃酮提取率（%，以蘆丁計）。

式中：C——測得的吸光值由標準曲線計算而來的濃度，μg/mL；

n——樣品稀釋倍數；

V——浸提液的總體積，mL；

m——提取所用的皂莢刺粉末的質量，g。

1.3.5 食品添加劑對皂莢刺黃酮溶液穩定性的影響

（1）甜味劑對皂莢刺黃酮穩定性的影響。將提取液分別配制成質量分數為1.0%，2.5%，5.0%，7.5%，10.0%的葡萄糖、蔗糖、果葡糖漿、甜蜜素和糖精鈉溶液，搖勻，靜置后于波長510 nm處測定吸光度。

（2） 酸味劑對皂莢刺黃酮溶液穩定性的影響。將提取液分別配制成質量分數為0.10%，0.25%，0.50%，0.75%，1.00%的檸檬酸、乳酸、蘋果酸、酒石酸和富馬酸溶液，搖勻，靜置后于波長510 nm處測定吸光度。

（3） 鮮味劑對皂莢刺黃酮溶液穩定性的影響。將提取液分別配制成質量分數為0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.50%的谷氨酸鈉、琥珀酸二鈉、5'-鳥苷酸二鈉、5'-肌苷酸二鈉溶液，搖勻，靜置后于波長510 nm處測定吸光度。

（4）防腐劑對皂莢刺黃酮溶液穩定性的影響。將提取液分別配制成質量分數為0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%的苯甲酸鈉、山梨酸鉀、丙酸鈉、雙乙酸鈉溶液，搖勻，靜置后于波長510 nm處測定吸光度。

（5）食鹽對皂莢刺黃酮溶液穩定性的影響。將提取液配制成質量分數為1.0%，2.5%，5.0%，7.5%，10.0%的食鹽溶液，搖勻，靜置后于波長510 nm處測定吸光度。

（6）金屬離子對皂莢刺黃酮穩定性的影響。取樣液9.0 mL，分別加入1.0 mL濃度為0.1～2.0 mol/L的 MgSO4、CaSO4、ZnSO4、FeSO4、CuSO4溶液，一份加入1.0 mL蒸餾水作為對照，觀察提取液顏色變化及有無沉淀產生。

2 結果與分析

2.1 蘆丁標準曲線

以蘆丁標準品溶液質量濃度（X）為橫坐標，吸光度（Y）為縱坐標，獲得蘆丁標準曲線的回歸方程為：Y=0.009 9X-0.003（R2=0.999 3），式中Y為吸光值，X為溶液質量濃度，R2為相關系數，蘆丁在0～24μg/mL內呈良好的線性關系。

蘆丁標準曲線見圖1。

2.2 單因素試驗結果與分析

2.2.1 料液比對黃酮提取率的影響

料液比對黃酮提取率的影響見圖2。

由圖2可知，當料液比達到 1∶60（g∶mL）時，皂莢刺黃酮的提取率最高，隨著提取液增加，總黃酮提取率反而降低，隨后總黃酮提取率的變化不大。這是因為溶劑用量適當地增加，可加速黃酮的擴散運動，從而使黃酮提取率變大，但是當提取溶液的用量過高時，很多溶于該提取液的其他成分也大量溶出，阻礙了黃酮的溶出[22]。因此，選擇料液比 1∶60 （g∶mL） 為宜。

2.2.2 提取時間對黃酮提取率的影響

提取時間對黃酮提取率的影響見圖3。

由圖3可知，當提取時間達到60 min時，皂莢刺總黃酮的提取率最高，當提取時間超過60 min時，皂莢刺黃酮的提取率逐漸降低。隨著提取時間的增加，被提取出來的黃酮類化合物可能因不穩定而分解導致提取率降低[22]。因此，選擇提取時間60 min為宜。

2.2.3 提取溫度對黃酮提取率的影響

提取溫度對黃酮提取率的影響見圖4。

由圖4可知，皂莢刺黃酮的提取率隨著溫度的升高而增加，而當溫度超過90℃時，總黃酮的提取率開始下降。這是由于溫度升高加速了黃酮類化合物的溶出，使得其提取率逐漸增加，但當超過90℃，溫度過高加速了溶劑的揮發進而影響了該植物中黃酮類化合物的提取效果，或者提取過程中提取溫度過高可能會破壞分子結構，導致提取率降低[22-23]。因此，選擇提取溫度90℃為宜。

2.2.4 超聲時間對黃酮提取率的影響

超聲時間對黃酮提取率的影響見圖5。

由圖5可知，皂莢刺黃酮的提取率在超聲時間為10 min時，黃酮提取率最高，超過10 min，黃酮含量下降。由于超聲能產生強烈振動、高的加速度、強烈的空化效應和攪拌作用，加速了有效成分溶出，當時間過長時，黃酮可能遭到破壞[24-25]。因此，選擇超聲時間為10 min為宜。

2.3 正交試驗結果與分析

正交試驗見表2。

表2 正交試驗

由表2可知，影響皂莢刺黃酮提取率的因素主次順序為提取溫度（C） ＞提取時間（B） ＞超聲時間（D） ＞料液比（A）；試驗的最優組合為A2B3C1D3，即皂莢刺黃酮提取率的最優提取工藝為料液比1∶60，超聲時間15 min，于80℃下水浴回流80 min，按照優化工藝進行驗證試驗，皂莢刺中黃酮提取率為4.57%，說明優選的提取工藝穩定可行。

2.4 食品添加劑對皂莢刺黃酮溶液穩定性的影響

2.4.1 甜味劑對皂莢刺黃酮溶液穩定性的影響

甜味劑對黃酮溶液穩定性的影響見圖6。

由圖6可知，甜味劑質量分數從1%到10%時，對皂莢刺黃酮溶液的穩定性影響結果為葡萄糖、糖精鈉對皂莢刺黃酮的穩定性影響小；蔗糖、果葡糖漿和甜蜜素對皂莢刺黃酮的穩定性影響大，當質量分數＞1%時，穩定性影響明顯增大。

2.4.2 酸味劑對皂莢刺黃酮溶液穩定性的影響

酸味劑對黃酮溶液穩定性的影響見圖7。

由圖7可知，酸味劑中檸檬酸、蘋果酸和酒石酸對皂莢刺黃酮溶液的穩定性影響不大；乳酸和富馬酸對皂莢刺黃酮溶液的穩定性影響很大；當質量分數大于0.25%時，不穩定現象越來越明顯，尤其富馬酸影響最大，富馬酸黃酮溶液有明顯渾濁、白色沉淀現象。

2.4.3 鮮味劑對皂莢刺黃酮溶液穩定性的影響

鮮味劑對皂莢刺黃酮溶液穩定性的影響見圖8。

由圖8可知，谷氨酸鈉、琥珀酸二鈉對皂莢刺黃酮溶液的穩定性良好；5'-鳥苷酸二鈉和5'-肌苷酸二鈉隨著質量分數的增加，對皂莢刺黃酮溶液穩定性有較大影響。

2.4.4 防腐劑對皂莢刺黃酮溶液穩定性的影響

防腐劑對皂莢刺黃酮溶液穩定性的影響見圖9。由圖9可知，山梨酸鉀、苯甲酸鈉、丙酸鈉和雙乙酸鈉4種防腐劑對皂莢刺黃酮溶液的穩定性影響不大，從低質量分數到高質量分數黃酮溶液較穩定。

2.4.5 食鹽對皂莢刺黃酮溶液穩定性的影響

食鹽對皂莢刺黃酮溶液穩定性的影響見圖10。

由圖10可知，食鹽對皂莢刺黃酮溶液的穩定性影響較小。在質量分數＜1%時，溶液吸光值基本無變化；在質量分數＞1%時，溶液穩定性稍稍變差，但不顯著。

2.4.6 金屬離子對皂莢刺黃酮溶液穩定性的影響

金屬離子對黃酮穩定性的影響見表3。

由表3可知，皂莢刺黃酮溶液對Zn2+是穩定的，對 Fe2+、Ca2+、Cu2+不穩定。

3 結論

水浴回流提取皂莢刺黃酮，優化得出最佳提取工藝為料液比1∶60（g∶mL），超聲時間15 min，提取溫度80℃，提取時間80 min，此條件下皂莢刺黃酮提取率為4.57%。穩定性試驗結果表明，葡萄糖、糖精鈉、檸檬酸、蘋果酸、酒石酸、谷氨酸鈉、琥珀酸二鈉、山梨酸鉀、苯甲酸鈉、丙酸鈉、雙乙酸鈉、食鹽、Zn2+對皂莢刺黃酮溶液的穩定性影響小；而蔗糖、果葡糖漿、甜蜜素、乳酸、富馬酸、5'-鳥苷酸二鈉、5'-肌苷酸二鈉、Fe2+、Ca2+、Cu2+對皂莢刺黃酮溶液的穩定性影響較大。

皂莢刺水浴提取成本低、操作方便，研究其穩定性，為今后黃酮應用于食品加工與開發中，減少食品添加劑對黃酮的破壞，保留其在食品中的功效，具有積極意義。

表3 金屬離子對黃酮穩定性的影響