不同處理方式對牛蒡根多糖提取率及抗氧化活性的影響

摘 要：為了研究不同處理方式對牛蒡根理化性質及抗氧化活性的影響，為牛蒡根多糖提取、產品開發提供新思路，本研究以超微粉碎、蒸汽爆破和雙螺桿擠壓熟化處理牛蒡根后，提取牛蒡根多糖，測定牛蒡根多糖提取液的抗氧化活性。結果表明，超微粉碎處理后牛蒡根多糖提取率最高，為36.03%。蒸汽爆破處理后牛蒡根多糖提取液DPPH自由基清除能力和羥基自由基清除能力最強，其中較未處理的牛蒡根提多糖取液DPPH自由基清除能力提高15.96%。螺桿擠壓熟化處理后牛蒡根多糖提取液還原力最強，較未處理的牛蒡根多糖提取液提高15.60%。蒸汽爆破處理后菊糖的提取率最高，為34.94%。

關鍵詞：牛蒡根；超微粉碎；蒸汽爆破；螺桿擠壓；多糖提取率；抗氧化性

中圖分類號：S377 文獻標志碼：A 文章編號：1008-1038（2024）06-0011-05

DOI：10.19590/j.cnki.1008-1038.2024.06.003

Effects of Different Treatment Methods on the Extraction Rate and Antioxidant Activity of Burdock rhizome Root Polysaccharides

WANG Chongdui， ZHANG Ming， WANG Li， FAN Qi， ZHANG Bohua， HU Fuxia， MA Chao*

（Jinan Fruit Research Institute， China Supply and Marketing Cooperatives， Jinan 250014， China）

Abstract： In order to study the effects of different treatments on the physicochemical properties and antioxidant activity of Burdock rhizome root. In this study， B. rhizome root polysaccharides were extracted by ultrafine grinding， steam blasting and twin-screw extrusion and curing of B. rhizome roots， and the antioxidant activity of B. rhizome root polysaccharide extract was determined. The results showed that the extraction rate of B. rhizome root polysaccharides was the highest after ultrafine grinding， which was 36.03%. After steam blasting pretreatment， the DPPH free radical scavenging ability and hydroxyl radical scavenging ability of B. rhizome root polysaccharide extract were the strongest， and the DPPH free radical scavenging ability was 15.96% higher than that of the untreated B. rhizome root polysaccharide extract. The reduction power of B. rhizome root polysaccharide extract was the strongest after screw extrusion and curing， which was 15.60% higher than that of the untreated B. rhizome root polysaccharide extract. The extraction rate of inulin was the highest after steam blasting， which was 34.94%.

Keywords： Burdock rhizome; ultrafine grinding; steam blasting; screw extrusion; polysaccharide extraction rate; oxidation resistance

牛蒡（Burdock rhizome）又名白肌人參、大力根，為菊科牛蒡屬兩年生草本植物，其根、莖、葉、果實均可藥用[1]。牛蒡根是膳食中的主要食用部分，富含膳食纖維、多糖、胡蘿卜素、維生素、多酚、黃酮、牛蒡苷、蛋白質、菊糖等多種活性成分[2]，具有較好的抗氧化、降糖降脂、調節機體免疫、抗炎、抗菌等功效[3-7]。牛蒡的藥食兩用價值已得到廣泛的關注。因此，牛蒡及其提取物作為食品、保健食品甚至藥品資源的開發應用潛力巨大。

植物多糖一般具有較強抗氧化活性，在一定程度上能夠有效減少自由基對機體的損傷。菊糖是植物多糖的一種，牛蒡中含有豐富的菊糖。采用超聲輔助水提法提取的牛蒡根多糖，是一種具有多種生理活性的多聚果糖，有健胃益氣、利尿、滋陰壯陽、清熱解毒、抑菌、消炎等功能[8]，同時有防治腫瘤、冠心病、糖尿病和便秘等功效[9]。本文研究了牛蒡多糖與菊糖的提取及其抗氧化活性，為牛蒡抗氧化類產品的開發利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

1.1.1 試劑

牛蒡根，山東圣川食品科技有限公司。苯酚，天津市恒興化學試劑制造有限公司；硫酸，萊陽市康德化工有限公司；無水乙醇、鐵氰化鉀，天津市富宇精細化工有限公司；葡萄糖，上海麥克林生化科技有限公司；DPPH標準品，北京普析標準技術有限公司；水楊酸，河南銘之鑫化工產品有限公司；雙氧水、氯化亞鐵、硫酸鐵、磷酸氫二鈉，國藥集團化學試劑有限公司；磷酸二氫鈉，天津市大茂化學試劑廠；以上試劑均為分析純。

1.1.2 儀器與設備

KQ-80蒸汽爆破試驗機，鶴壁正道啟寶生物科技有限公司；SLG35-B雙螺桿膨化機，山東大億膨化機械有限公司；BWZ6低溫破壁超微粉碎機，濟南飛牛粉體科技有限公司；ME104電子天平，梅特勒-托利多儀器有限公司；pHP-250A型高速多功能粉碎機，浙江永康市榮浩工貿有限公司；DGG-9070B型電熱恒溫鼓風干燥箱，上海森信實驗儀器有限公司；超聲破壁機，寧波新芝生物科技股份有限公司；UV1000紫外分光光度計，上海天美科學儀器有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品制備

牛蒡根原粉：牛蒡根→烘干、打粉→過60目篩→牛蒡根原粉。

牛蒡根超微粉：牛蒡根→烘干、打粉→振動超微粉碎10 min→牛蒡根超微粉。

牛蒡根蒸汽爆破樣品：牛蒡根→烘干→壓力1.2 MPa，維壓60 s，爆破→收集牛蒡根汽爆樣品→烘干、打粉→過60目篩→牛蒡根蒸汽爆破樣品。

牛蒡根螺桿擠壓熟化粉：牛蒡根→烘干、打粉→覆水至含水率30%→螺桿熟化溫度（加料口至熟化口）4區110 ℃、3區100 ℃、2區90 ℃、1區80 ℃；螺桿轉速28 Hz→牛蒡熟化粉。

1.2.2 牛蒡根多糖的提取

采用超聲輔助提取法，稱取物料2 g，料液比1∶30加水，超聲300 W、25 min后[10]，4 000 r/min離心5 min，取上清液。加4倍體積乙醇于上清液中，醇沉12 h，4 000 r/min離心5 min，復溶，定容至250 mL，作為多糖樣品液[11]。

1.2.3 牛蒡多糖的測定

采用苯酚硫酸法測定牛蒡根多糖含量[11]。

1.2.4 抗氧化性研究

（1）DPPH·自由基清除能力測定

參考文獻[12]。

（2）羥基自由基清除能力測定

參考文獻[13]。

（3）還原力測定

還原力測定參考文獻[14]。

1.2.5 牛蒡菊糖測定

參考文獻[15]。

1.3 數據處理

數據均采用Microcal Origin 8.0軟件進行作圖，采用SPSS 20進行分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理方式對多糖提取率的影響

由表1可以看出，經超微粉碎處理后，多糖的提取率可達36.03%，可能是因為超微粉碎破壞了牛蒡粉體的細胞壁結構，有利于多糖物質的溶出，同時，相較于蒸汽爆破處理和擠壓熟化處理，超微粉碎處理溫度較低，一些熱敏性多糖物質被保留下來，從而導致多糖提取率提高。

2.2 不同處理方式對牛蒡根多糖DPPH自由基清除能力的影響

由圖1可以看出，不同處理條件下，牛蒡根多糖提取液的DPPH自由基清除能力均有所增強。

蒸汽爆破處理后的DPPH自由基清除能力最強，為81.53%，較原粉提高了15.96%，這可能是因為經過蒸汽爆破處理，產生許多小分子物質和活性基團，同時物料表面形成粗糙不規則褶皺結構，作用位點增多，最終導致其對DPPH自由基清除能力增強[16]。

2.3 不同處理方式對多糖羥基自由基清除能力影響

羥基自由基被認為毒性最強的活性氧化基，輻射損傷等物理、化學因子都會促進它的形成，是造成生物有機體過氧化損傷的主要原因[17]。從圖2可以看出，蒸汽爆破處理后，牛蒡多糖提取液的羥基自由基清除能力明顯提高，為27.23%，較原粉提高了84.23%，一方面因為蒸汽爆破促進了細胞內多糖的釋放，另一方面是木質素和半纖維素部分降解為水溶性糖和低分子酚類物質，進而提高了抗氧化活性[18]。

2.4 不同處理方式對牛蒡根多糖還原力的影響

抗氧化劑的還原能力與其抗氧化活性之間存在聯系。抗氧化劑是通過自身的還原作用給出電子，從而清除自由基，還原力越大，抗氧化性越強[19]。由圖3可以看出，牛蒡根經擠壓熟化處理后，牛蒡多糖提取液的還原力最強，為36.23%。這可能是因為擠壓熟化利用螺桿擠壓方式，通過壓力、剪切力、摩擦力及加溫等作用，增加多糖、多酚類物質的溶出率，還原力增強。

2.5 不同處理方式對牛蒡根菊糖提取率的影響

菊糖在腸胃中不被人體直接吸收，而是被結腸中有益微生物利用，使腸道內菌群相對穩定，從而改善腸道有益微生物的內環境[20]。由圖4可以看出，經過蒸汽爆破處理后，牛蒡根菊糖的提取率最高，較未經處理的牛蒡根菊糖提取率增加17.68%，這可能是因為蒸汽爆破過程的高溫高壓條件引發纖維素大分子物質降解成糖類，一定程度上提高了菊糖的含量，或是滲入其結構內部的水蒸氣在瞬間降壓時導致細胞壁表面產生裂縫和微孔，促進菊糖的溶出[21]。

3 結論

通過超微粉碎、蒸汽爆破、螺桿擠壓熟化等方式處理牛蒡根粉提取多糖研究，超微粉碎處理后牛蒡根多糖提取率最高，為36.03%。經蒸汽爆破處理后，牛蒡根多糖提取液DPPH自由基清除能力和羥基自由基清除能力最強，其中DPPH自由基清除能力，較未處理的牛蒡根提多糖取液提高15.96%。螺桿擠壓熟化處理，牛蒡根多糖提取液還原力最強，較未處理的牛蒡根多糖提取液提高15.60%。經蒸汽爆破處理后，菊糖的提取率最高，為34.94%。這可能因為超微粉碎與蒸汽爆破、螺桿擠壓溶出的多糖組分不同，抗氧化能力有差異。本研究明確了不同處理方法處理牛蒡根后對多糖及菊糖的提取率及抗氧化活性的影響，可以根據需要選擇不同的處理方式，為牛蒡根多糖的提取提供理論基礎。

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