黃秋葵多糖的超聲法提取及體外抗氧化活性研究

韓秋菊，王晨，陳旺，李薇

(遼寧石油化工大學 化學化工與環境學部，遼寧 撫順 113001)

黃秋葵(Abelmoschusesculentus)，也稱咖啡黃葵，屬錦葵科黃秋葵屬,富含多糖、蛋白質、不飽和脂肪酸、多種維生素、黃酮類化合物等，具有很高的開發潛力與開發價值[1]。黃秋葵多糖具有抗疲勞、抗氧化、抗癌、降血糖、降血脂、抗菌、提高免疫力等藥理作用[2-4]，并已廣泛用于面制品、肉制品、飲料、冰淇淋等食品的生產中。

超聲處理工藝具有提取時間短、無腐蝕性溶劑、多糖得率高等優點，是一種綠色、環保的工藝。本研究優化了超聲提取法提取黃秋葵多糖的工藝，并檢測所得粗多糖的體外抗氧化活性。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

苯酚、葡萄糖、濃硫酸、無水乙醇、乙醚、鹽酸、三羥基氨基甲烷、抗壞血酸(VC)、鄰苯三酚、水楊酸鈉、過氧化氫、硫酸亞鐵、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、三氯化鐵、鐵氰化鉀均為分析純;黃秋葵,購于農貿市場。

ALC-1100.2電子天平;TDL-40B臺式離心機;DUG-9021A電熱恒溫干燥箱;UV-2600可見分光光度計;HH-4數顯恒溫水浴鍋;SHB-II型循環水式多用真空泵。

1.2 黃秋葵多糖的提取

將黃秋葵的新鮮莢果清洗干凈，于80 ℃烘干至恒重，充分粉碎，過0.5 mm篩，用80%乙醇溶液在80 ℃回流脫脂6 h，過濾、干燥，得黃秋葵粉末。稱取黃秋葵粉末，按照一定液料比45∶1 mL/g加蒸餾水，混勻后超聲處理，再水浴浸提2 h，過濾，濾液加入3倍體積無水乙醇，離心，得到粗多糖沉淀，乙醚和無水乙醇交替洗滌3次，陰涼處干燥，得黃秋葵粗多糖樣品。多糖含量測定采用苯酚-硫酸法[5]。葡萄糖標準曲線y=12.037x+ 0.046 1(R2=0.999 2)。

黃秋葵多糖提取率(%)=粗多糖質量(mg)×稀釋倍數×100/黃秋葵樣品質量(mg)

1.3 黃秋葵多糖體外抗氧化活性的測定

清除率(%)=[(A0-Ai)/A0]×100

(1)

1.3.2 對羥基自由基(·OH)清除效果的測定 分別取10 mmol/L水楊酸鈉-乙醇溶液、10 mmol/L FeSO4溶液、樣品各1 mL，混勻，于37 ℃反應30 min， 加入1 mL 8.8 mmol/L H2O2溶液終止反應，510 nm處測吸光值Ai。A0為用H2O作空白對照的空白組吸光值。Ai0為不加H2O2的本底吸光值。清除率計算根據公式(2)。

清除率(%)=[1-(Ai-Ai0)/A0]×100

(2)

1.3.3 總還原力的測定 取2.5 mL 0.2 mol/L的磷酸鹽緩沖溶液、2.5 mL 1%的K3Fe(CN)6溶液和2 mL樣品，混勻，于50 ℃保溫30 min，加入2.5 mL H2O和0.5 mL 0.1%的FeCl3溶液，混勻，700 nm處測吸光值Ai。A0為用H2O作空白對照的空白組吸光值。總還原力計算根據公式(3)。

總還原力=Ai-A0

(3)

2 結果與討論

2.1 單因素實驗

分別考察液料比、超聲時間、提取溫度、超聲功率對黃秋葵多糖提取率的影響,結果見圖1。

圖1 單因素實驗考察黃秋葵多糖的提取條件Fig.1 Single factor experiment to investigate the extraction conditions of Abelmoschus esculentus polysaccharide

由圖1可知，最佳液料比40∶1 mL/g左右，最佳超聲時間為15 min，最佳提取溫度為60 ℃，最佳超聲功率345 W。

2.2 黃秋葵多糖提取條件的優化

2.2.1 響應面實驗結果 依據上述單因素實驗結果，設計4因素3水平的Box-Behnken響應面實驗,優化提取黃秋葵多糖的工藝條件。因素與水平見表1，結果見表2。

表1 Box-Behnken實驗條件Table 1 Box-Behnken test conditions

表2 Box-Behnken實驗結果Table 2 Results of Box-Behnken test

黃秋葵多糖提取率與各因素之間的關系可以表示為以下多元二次回歸方程：

Y=6.24+0.60A+0.32B-0.17C+0.12D

+0.077AB-0.052AC+0.12AD+0.19BC

+0.65BD+0.47CD-0.26A2-0.69B2

-0.45C2-0.58D2

方程方差分析結果見表3。

表3 Box-Behnken實驗方差分析Table 3 Variance analysis of Box-Behnken test

2.2.2 響應曲面圖分析 圖2表示任意2個因素交互作用對黃秋葵多糖提取率的影響，其余2個因素取0。交互項DB、CD的響應面圖走勢較陡，影響顯著。此結果與P值分析結果一致。

2.2.3 驗證實驗 通過回歸方程和響應面圖分析，超聲法提取黃秋葵多糖的最佳工藝條件為：液料比45.12∶1 mL/g，超聲功率394.68 W，提取溫度62.33 ℃， 超聲時間18.16 min，預測最大提取率可達6.76%。考慮到實際操作的可行性，上述條件修正為：液料比45∶1 mL/g，超聲功率395 W，提取溫度62 ℃，超聲時間18 min。在此條件下進行3次平行驗證，黃秋葵多糖提取率分別為6.89%,6.92%,7.01%，黃秋葵多糖提取率為(6.94±0.062 4)%。實驗值與預測值接近，說明該模型的可靠性較好。

2.3 體外抗氧化活性實驗

體外抗氧化實驗選取VC為參照。圖3(a，b)為黃秋葵多糖清除超氧陰離子自由基(·O2-)和羥基自由基(·OH)的實驗結果。

圖3 黃秋葵多糖體外抗氧化實驗結果Fig.3 Antioxidative effect of Abelmoschus esculentus polysaccharide in vitro

由圖3可知,黃秋葵多糖對超氧陰離子自由基和羥基自由基的清除效果均與濃度正相關，具有較明顯的量效關系。清除超氧陰離子自由基的IC50值為2 690.8 μg/mL，清除羥基自由基的IC50值為1 999.8 μg/mL。 黃秋葵多糖總還原力檢測結果見圖3(c)，由圖可知，黃秋葵多糖對Fe3+有一定的還原能力，相同濃度下的還原能力低于VC，作用效果與濃度正相關。總之，黃秋葵多糖具有一定的體外抗氧化能力。

3 結論

本研究優化了超聲法提取黃秋葵多糖的工藝，多糖得率達到(6.94±0.062 4)%。所得黃秋葵多糖能較好地清除超氧陰離子自由基和羥基自由基，對Fe3+有較好的還原能力，具有一定的體外抗氧化活性。