香菜多糖的提取及其抗氧化特性研究

2023-05-30 08:56:58劉艷紅翟辛敏張云云范美迪章芊楊丹丹趙胡

中國調味品 2023年5期

劉艷紅翟辛敏張云云范美迪章芊楊丹丹趙胡

摘要：以香菜為原料，對香菜多糖的提取工藝及其抗氧化特性進行研究。采用纖維素酶輔助水提醇沉法提取香菜多糖，探究料液比、纖維素酶添加量、酶解時間和料液pH值對香菜多糖提取率的影響，并對香菜多糖提取物的抗氧化特性進行研究。結果表明，香菜多糖的最佳提取工藝參數為料液比1∶35 （g/mL）、料液pH值5.5、纖維素酶添加量5%、酶解時間30 min，此條件下香菜多糖提取率為8.85%，且香菜多糖對DPPH自由基和羥基自由基均具有較好的清除作用。

關鍵詞：香菜；多糖；提取工藝；抗氧化特性

中圖分類號：TS202.1? ? ? 文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1000-9973（2023）05-0194-04

Abstract： Using coriander as the raw material， the extraction process and antioxidant properties of coriander polysaccharide are studied. Coriander polysaccharide is extracted by cellulase-assisted water extraction and alcohol precipitation method.The effects of solid-liquid ratio， cellulase addition amount， enzymatic hydrolysis time and pH value of liquid on the extraction rate of coriander polysaccharide are studied， and the antioxidant properties of coriander polysaccharide extract are studied. The results show that the optimal extraction process parameters of coriander polysaccharide are as follows：? the solid-liquid ratio is 1∶35（g/mL）， the pH value of liquid is 5.5， the addition amount of cellulase is 5%， and the enzymatic hydrolysis time is 30 min. The extraction rate of coriander polysaccharide under such conditions is 8.85%， and coriander polysaccharide has good scavenging effects on DPPH free radicals and hydroxyl free radicals.

Key words： coriander; polysaccharide; extraction process; antioxidant properties

收稿日期：2022-12-08

基金項目：安徽省質量工程項目（2020jyxm1421，2020sjjd089）；安徽省高等學校自然科學基金重點項目（KJ2021A0683）；國家級大學生創新創業訓練計劃項目（202213619003）；安徽省大學生創新創業訓練計劃項目（s20211361904）；阜陽師范大學校級項目（FXG2021ZY02，2021FXJY05）；阜陽師范大學-阜陽市2021年度市校合作科技專項項目（SXHZ202107）；2020年度高校優秀拔尖人才培育資助項目（gxgwfx2020049）；阜陽地方農產品食品工藝開發科研創新團隊資助（FX2020KCT02）

作者簡介：劉艷紅（1989－），女，講師，碩士，研究方向：天然產物提取及應用。

*通信作者：趙胡（1977－），男，副教授，博士，研究方向：天然產物提取及應用。

香菜，別名芫荽、香荽等，傘形科，是人類歷史上應用最早的一種具有強烈清香氣味的芳香蔬菜，因其芳香的口感受到人們的廣泛喜愛[1-2]?，F在我國東北、江蘇、山東、安徽等地均有栽培。目前，國內外學者研究發現香菜中含有黃酮、多酚[3-4]、蘆丁[5]、精油[6-7]和綠原酸[8]等多種對人體有益的活性物質，具有抗氧化[9]、抗腫瘤[10]、抗焦慮[11]、抗糖尿病[12]、抑菌[13]和抑制鉛沉積[14]等重要的生理功能。因此，香菜具有較高的食用價值和藥用價值。

植物多糖普遍存在于自然界植物體中。研究表明，許多植物多糖具有降血糖、降血脂、抗輻射、抗菌、抗病毒、抗腫瘤、免疫調節和保護肝臟等保健作用和生物活性[15-17]。目前關于植物多糖提取工藝及抑菌抗氧化活性的研究較多，如閆旭宇等[18]研究了水提醇沉法提取薏米多糖及其對羥自由基的清除作用；楊順雨等[19]研究了酶解法提取積雪草粗多糖及降血糖作用，張美玉等[20]研究了中藥鴉膽子多糖的超聲提取。

但是，目前關于香菜多糖提取工藝及抗氧化特性的研究較少，且香菜多糖的抑菌及抗氧化特性尚不清楚。因此，本研究擬通過對香菜多糖的提取進行研究，同時對香菜多糖的抗氧化特性進行研究，以期為香菜的應用和香菜產品的開發提供一定的理論基礎。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

香菜為本地超市購買；蒸餾水為實驗室自制；試驗用到的其他試劑均為分析純；纖維素酶（酶活力為10 000 U/g）：上海麥克林生化科技股份有限公司。

1.2 儀器與設備

FA20048型電子分析天平；HH-4J型數顯恒溫水浴鍋；RE-52型旋轉蒸發器；UV-1950型紫外分光光度計；Alpha 1-2LD Plus型臺式凍干機；3-18KS型超速冷凍離心機；XJA-100A型高速粉碎機。

1.3 試驗方法

1.3.1 香菜粉的制備

香菜清洗后，干燥粉碎，過100目篩，密封保存備用。

1.3.2 葡萄糖標準曲線的制作

采用苯酚-硫酸法測定香菜多糖含量[21-22]。以葡萄糖含量（μg/mL）為橫坐標、吸光值（A）為縱坐標，繪制葡萄糖標準曲線。所得標準曲線回歸方程為y＝0.017 5x+0.010 9，相關系數R2=0.998 8，可信度較高。

1.3.3 香菜多糖的提取

根據張玉娜等[23]的方法并稍加改進，并按照式（1）計算香菜多糖的提取率。

X=cvfm×10-6×100%。（1）

式中：X為樣品中多糖提取率，%；c為待測液的質量濃度，μg/mL；v為待測液的體積，mL；f為稀釋倍數；m為樣品質量，g。

1.3.4 單因素試驗設計

根據參考文獻[24-27]，設計了以下的單因素試驗。在其他條件不變的情況下，分別研究料液比（1∶20、1∶25、1∶30、1∶35、1∶40，g/mL）、pH值（4.5，5.0，5.5，6.0，6.5）、酶解時間（10，20，30，40，50 min）和酶添加量（3%、4%、5%、6%、7%，以1 g香菜粉作為標準，酶量占香菜粉量的比例為酶添加量）4個因素對香菜多糖提取效果的影響。

1.3.5 正交試驗設計

在單因素試驗的基礎上，采用正交試驗L9（34）優化香菜多糖的提取工藝參數，因素水平設計見表1。

1.3.6 香菜多糖抗氧化試驗

根據馮康[28]的方法進行優化，設計抗氧化活性試驗。

1.3.6.1 DPPH自由基清除能力測定

DPPH自由基清除率按照式（2）進行計算：

DDPH清除率=（1－A3－A2A1）×100%。（2）

式中：A1為用無水甲醇代替樣品的吸光值；A2為用無水甲醇代替DPPH溶液的吸光值；A3為DPPH溶液和樣品混合反應后的吸光值。

1.3.6.2 羥基自由基清除活性測定

羥基自由基清除率按照式（3）進行計算：

羥基自由基清除率=A4－A5A4×100%。（3）

式中：A4為不添加樣品的吸光度；A5為添加樣品反應后的吸光度。

1.3.7 數據統計分析

每個試驗均做3次平行試驗，試驗結果采用Excel 2016進行數據統計和分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果與分析

2.1.1 不同料液比對香菜多糖提取率的影響

由圖2可知，當料液比為1∶35 （g/mL）時，香菜多糖的提取率最高。當料液比在1∶30～1∶35 （g/mL）時，多糖提取率呈上升趨勢，當料液比在1∶35～1∶40 （g/mL）時，香菜多糖提取率呈下降趨勢。原因可能是料液比過低時，樣品粉末溶解不完全，導致提取不完全；隨著料液比不斷增大，樣品內細胞與溶劑形成的濃度差成為傳送多糖的推動力，從而使多糖提取率不斷升高；但當料液比過高時，濃度差過高導致傳送推動力反而減小，使得多糖提取率逐漸降低[29]。

2.1.2 不同pH對香菜多糖提取率的影響

由圖3可知，當pH為6時，香菜多糖提取率最高；當pH在5.5～6時，多糖提取率有顯著上升趨勢；當pH在6～6.5時，多糖提取率呈現下降趨勢。說明纖維素酶在pH值為6時，對酶的構象和活性產生的影響較小，此時酶的活性達到最佳，酶與底物結合較牢固，反應較充分，故提取率較高；當pH低于或高于6時，酶的構象和活性基團會遭到不同程度的破壞而發生變化，造成酶與底物的結合不穩定，或者導致酶活性降低甚至失活，從而導致香菜多糖的提取率不高[30]。

2.1.3 不同酶添加量對香菜多糖提取率的影響

由圖4可知，隨著纖維素酶添加量的增加，香菜多糖的提取率呈先升高后下降的趨勢。這可能是因為介質中酶含量過高反而不利于其活性的發揮[31]。因此，酶添加量為5％時，多糖提取率最高。

2.1.4 不同酶解時間對香菜多糖提取率的影響

由圖5可知，隨著酶解時間的增加，香菜多糖提取率呈先增大后減小的趨勢。當酶解時間為20 min時，香菜多糖的提取率最高。這可能是因為隨著酶解時間的延長，纖維素酶與樣品的反應時間也會延長，使得其細胞壁被充分地破壞，有利于多糖的溶出，但當酶解時間過長時，其他物質也會被提取出來，反而抑制了多糖的提取，導致提取率降低[32]。

2.2 正交試驗結果與分析

由表2可知，香菜多糖的最佳提取工藝組合為A2B1C2D3，即酶解時間30 min，料液比1∶35 （g/mL）、pH值5.5和酶添加量5%。由極差分析結果可知：RD＞RA＞RB>RC，即酶解時間對香菜多糖提取率的影響最大，其次依次是料液比、pH和酶添加量。由表3正交試驗方差分析結果可知，A、B、C、D 4個因素對本試驗結果均有影響，但均不顯著。

香菜多糖提取驗證試驗結果：在酶解時間30 min、料液比1∶35 （g/mL）、pH 5.5和酶添加量5%的條件下進行試驗，得到香菜多糖提取率為8.85%，與正交試驗結果一致。因此，確定A2B1C2D3為香菜多糖的最佳提取工藝參數組合。

2.3 香菜多糖抗氧化特性結果與分析

2.3.1 DPPH自由基清除能力測定

由圖6可知，隨著香菜多糖濃度的增加，其對DPPH的清除率逐漸增大。在香菜多糖濃度達到8 mg/mL時，對DPPH自由基的清除率達到64.66%。由此可知，香菜多糖對DPPH自由基有較好的清除效果。

2.3.2 羥基自由基清除能力測定

由圖7可知，隨著香菜多糖濃度的增加，其對羥基自由基的清除率呈先增大后趨于平緩的趨勢。在香菜多糖濃度為8 mg/mL時，香菜多糖對羥基自由基的清除率達到91.63%，基本與抗壞血酸對羥基自由基的清除率相持平。因此，香菜多糖對羥基自由基有著極強的清除能力。

3 結論

本試驗研究了香菜多糖的提取工藝及抗氧化特性，香菜多糖的最優提取工藝參數為料液比1∶35 （g/mL）、pH 5.5、酶添加量5%和酶解時間30 min。此條件下，香菜多糖提取率為8.85%。通過對香菜多糖體外抗氧化能力研究可知，香菜多糖提取物對DPPH自由基和羥基自由基均具有較好的清除作用，且當香菜多糖濃度為8 mg/mL時，對DPPH自由基和羥基自由基的清除率分別是64.66%和91.63%。

但是，本研究對香菜多糖的抑菌特性和對果蔬的貯藏保鮮功效尚未研究，后期可進一步對香菜多糖的抑菌特性和果蔬的貯藏保鮮效果及其作用機理進行研究，以便為香菜相關產品的開發和技術應用提供更深入的理論基礎。

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