蔥葉中蔥辣素的提取及體外抗氧化活性研究

摘 要：本文以章丘產(chǎn)大蔥蔥葉為原料，乙醇為溶劑，采用超聲-微波聯(lián)用法對(duì)蔥辣素進(jìn)行提取，通過(guò)正交法優(yōu)化大蔥辣素的提取工藝，并測(cè)定其抗氧化性。結(jié)果表明，蔥辣素最佳提取工藝為超聲功率100 W、微波功率200 W、纖維素酶添加量0.5%，酶解時(shí)間2 h，此條件下蔥辣素提取率為0.046 4 mg/g；隨著蔥辣素濃度不斷增加，其對(duì)ABTS和DPPH的清除率越來(lái)越高，對(duì)鐵離子的還原力也越來(lái)越大。

關(guān)鍵詞：蔥辣素；蔥葉；超聲-微波聯(lián)用法；抗氧化性

中圖分類(lèi)號(hào)：TS201 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1008-1038（2024）06-0016-05

DOI：10.19590/j.cnki.1008-1038.2024.06.004

Extraction and in Vitro Antioxidant Analysis of Allicin from

Scallion Leaves

LI He， WANG Chunyan， SUN Lijuan， LI Dan， CHEN Qingmin*， HUI Xuekuan*

（College of Food Science and Engineering， Shandong University of Agricultural Engineering University，

Jinan 250000， China）

Abstract： This article used scallion leaves from Zhangqiu area as raw materials， ethanol as solvent， and used ultrasonic-microwave combined method to extract allicin. The extraction process of scallion extract was optimized by orthogonal design， and its antioxidant properties were determined. The results showed that the optimal extraction process for allicin was ultrasound power of 100 W， microwave power of 200 W， cellulase addition of 0.5%， and enzymatic hydrolysis time of 2 h. Under these conditions， the extraction rate of allicin was 0.046 4 mg/g. As the concentration of allicin increases， its clearance rates for ABTS and DPPH increased， and its reducing power for iron ions also increased.

Keywords： Allicin; scallion leaves; ultrasound-microwave combination; antioxidant properties

收稿日期：2023-12-20

基金項(xiàng)目：山東省蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（SDAIT-05）

第一作者簡(jiǎn)介：李賀（2007—），男，在讀本科，專業(yè)為食品科學(xué)與工程

*通信作者簡(jiǎn)介：陳慶敏（1978—），女，副教授，碩士，主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏的教學(xué)與研究工作

回學(xué)寬（1990—），女，講師，碩士，主要從事農(nóng)產(chǎn)品貯藏與加工的教學(xué)與研究工作

大蔥是百合科大蔥屬多年生草本植物，蔥白鮮嫩，蔥葉翠綠，素以“高蔥、長(zhǎng)白、脆嫩、味甜”而聞名[1]。大蔥中含水分、蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、鈣、磷、鐵、胡蘿卜素及維生素等多種營(yíng)養(yǎng)成分，其在東方烹調(diào)食物體系中占有重要位置，因其特殊的口感贏得了大家的喜愛(ài)[2-3]。大蔥中含有一種特殊的含硫化合物，主要成分是蔥辣素，蔥辣素具有殺菌、抑制癌細(xì)胞、降血脂和預(yù)防動(dòng)脈硬化、增強(qiáng)人體抗病毒能力等作用[4]。

大蔥中蔥辣素的提取較為困難，目前，主要方法有水蒸氣蒸餾法、有機(jī)溶劑浸提法、減壓蒸餾法等[5-9]。本研究以章丘大蔥葉為原材料，用超聲-微波聯(lián)用法提取蔥辣素，并測(cè)定蔥辣素的抗氧化性，為章丘大蔥葉的綜合利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大蔥，產(chǎn)自章丘。纖維素酶（酶活≥5 000 U/g），和氏璧生物科技有限公司；HEPES緩沖液（0.05 mol/L，pH 7.5），上海源葉生物科技有限公司；2-硝基苯甲酸（DTNB）、L-半胱氨酸、2，2-聯(lián)氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二銨鹽（ABTS）、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH），上海麥克林生化科技有限公司。

95%乙醇、過(guò)二硫酸鉀，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；無(wú)水乙醇，天津市富宇精細(xì)化工有限公司；六氰合鐵酸鉀，西隴科學(xué)股份有限公司；三氯乙酸（TCA），天津市大茂化學(xué)試劑廠；以上試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

V-5600型可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海元析儀器有限公司；TGL-20M型臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)，長(zhǎng)沙湘儀離心機(jī)儀器有限公司；HT-4A型恒溫磁力攪拌器，江蘇金怡儀器科技有限公司；超聲波微波組合反應(yīng)系統(tǒng)，南京先歐儀器制造有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

大蔥粉碎→烘干→研磨→過(guò)篩→乙醇浸泡→提取→離心→定容→測(cè)定。

1.3.2 蔥辣素的提取及測(cè)定

稱取大蔥葉粉0.5 g，按照料液比1∶25加入95%乙醇溶液，纖維素酶添加量為0.5%，40 ℃下磁力攪拌1 h，然后在5 000 r/min離心20 min，取上清液，即為蔥辣素提取液[9]。在412 nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度（A），每5 min測(cè)定一次，同時(shí)做空白實(shí)驗(yàn)，測(cè)定吸光度（A0），按照公式（1）計(jì)算大蔥葉中蔥辣素的得率[5]。

式中，V為大蔥提取液的體積，mL；d為總稀釋倍數(shù)；162.26為L(zhǎng)-半胱氨酸分子量；14 150為DTNB與L-半胱氨酸反應(yīng)產(chǎn)物2-硝基-5-硫代苯甲酸（NTB）的摩爾消光系數(shù)；M為大蔥質(zhì)量，g。

1.3.3 單因素試驗(yàn)

試驗(yàn)固定條件為超聲功率100 W，微波功率150 W，纖維素酶添加量0.75%，酶解溫度40 ℃[10-11]。在固定其他單因素的情況下，超聲功率設(shè)置為0、50、100、150、200 W，微波功率設(shè)置為0、50、100、150、200 W，纖維素酶添加量設(shè)置為0、0.25%、0.50%、0.75%、1.00%，提取時(shí)間設(shè)置為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 h。

1.3.4 超聲波-微波聯(lián)用提取法正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)正交試驗(yàn)原理，進(jìn)行正交試驗(yàn)分析，對(duì)蔥辣素的提取工藝進(jìn)行優(yōu)化[12]，試驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

1.3.5 蔥辣素抗氧化性的測(cè)定

（1）蔥辣素對(duì)ABTS自由基清除率的測(cè)定

用無(wú)水乙醇分別配濃度為10、20、40、60、80、100 mg/mL的蔥辣素溶液[13]。取蔥辣素溶液各0.2 mL放在比色管中，加入4 mL ABTS溶液，充分搖勻30 s，室溫下避光反應(yīng)6 min，用分光光度計(jì)測(cè)定其吸光值，以抗壞血酸為陽(yáng)性對(duì)照。按照公式（2）計(jì)算清除率。

式中，A0表示0.2 mL無(wú)水乙醇+4 mL ABTS溶液；Ai表示0.2 mL樣液+4 mL ABTS溶液；Aj表示0.2 mL樣液+4 mL無(wú)水乙醇。

（2）蔥辣素對(duì)DPPH自由基清除能力的測(cè)定

取不同濃度蔥辣素溶液2 mL于比色管中，加入2 mL DPPH溶液，充分搖勻，在室溫下避光反應(yīng)30 min，用分光光度計(jì)測(cè)定其吸光值[14-16]，以抗壞血酸為陽(yáng)性對(duì)照。按照公式（3）計(jì)算DPPH自由基清除率[17-19]。

式中，B0表示2 mL無(wú)水乙醇+2 mL DPPH溶液；Bi表示2 mL樣液+2 mL DPPH溶液；Bj表示2 mL樣液+2 mL無(wú)水乙醇。

（3）蔥辣素對(duì)鐵離子還原能力的測(cè)定

取不同濃度蔥辣素溶液各1 mL，加入2.5 mL、0.2 mmol/L磷酸鹽緩沖液（pH 6.6）和2.5 mL、1% K3[Fe（CN）6]溶液，搖勻后在50 ℃水浴鍋中反應(yīng)20 min，用流水迅速冷卻，加入2.5 ml 10% TCA，搖勻后放在高速離心機(jī)以6 000 r/min離心10 min[20-24]。取2.5 mL上清液，加入0.5 mL FeCl3和2.5 mL蒸餾水，搖勻 ，使用分光光度計(jì)在700 nm下測(cè)定吸光值[15，25-27]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用WPS 2019、SPSSA 27進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 超聲波-微波聯(lián)用法對(duì)蔥辣素提取率的影響

2.1.1 超聲功率對(duì)蔥辣素得率的影響

超聲功率對(duì)蔥辣素得率的影響見(jiàn)圖1。

由圖1可知，蔥辣素得率隨超聲功率的增加呈先上升后下降的趨勢(shì)。在超聲功率為100 W時(shí)，蔥辣素提取率最高，為0.045 mg/g；超聲功率超過(guò)100 W時(shí)蔥辣素提取率開(kāi)始下降，原因可能是隨著超聲功率不斷增加，對(duì)蔥辣素分子的破壞能力增強(qiáng)，并且隨著溫度升高蔥辣素也會(huì)被分解，所以得率會(huì)下降。

2.1.2 微波功率對(duì)蔥辣素得率的影響

由圖2可知，蔥辣素得率隨微波功率的增加呈先上升后下降的趨勢(shì)。隨著微波功率的增大，在微波功率為150 W時(shí)，蔥辣素提取率最高，為0.044 1 mg/g。原因可能是隨著微波功率增加，蔥辣素分子移動(dòng)越來(lái)越強(qiáng)，蔥辣素更易溶到溶液里，有利于蔥辣素的提取，隨著功率的增加，溫度升高，蔥辣素分子發(fā)生分解，導(dǎo)致了蔥辣素含量的下降。

2.1.3 纖維素酶添加量對(duì)蔥辣素得率的影響

由圖3可知，隨著纖維素酶含量不斷增加，蔥辣素得率不斷增大，因?yàn)槔w維素酶能夠促進(jìn)植物細(xì)胞壁的溶解，加快蔥辣素的溶出，由于纖維素酶不會(huì)分解蔥辣素，所以蔥辣素含量會(huì)越來(lái)越多。隨著蔥辣素溶出，纖維素酶含量繼續(xù)增加，蔥辣素得率基本不變，整體曲線呈緩慢上升后基本保持不變的趨勢(shì)。

2.1.4 酶解時(shí)間對(duì)蔥辣素得率的影響

由圖4可知，隨著酶解時(shí)間的延長(zhǎng)，蔥辣素得率整體呈緩慢上升后保持基本保持不變。隨著酶解時(shí)間的增長(zhǎng)，在酶解時(shí)間為1.5 h時(shí)，蔥辣素得率最高，為0.044 96 mg/g，原因可能是隨著酶解時(shí)間增長(zhǎng)，蔥辣素分子活動(dòng)性增強(qiáng)，更易溶解，有利于提取。

2.2 超聲波-微波聯(lián)用法正交試驗(yàn)結(jié)果及分析

由表2可知，蔥辣素提取最優(yōu)工藝條件為A2B3C1D3，即超聲功率100 W、微波功率200 W、纖維素酶添加量0.50%，酶解時(shí)間2.0 h。經(jīng)驗(yàn)證，該條件下蔥辣素得率的為0.046 4 mg/g，因此該工藝條件的優(yōu)化具有現(xiàn)實(shí)性和可行性。

2.3 蔥辣素抗氧化性的測(cè)定

2.3.1 蔥辣素對(duì)ABTS自由基清除率的測(cè)定

如圖5所示，在該濃度范圍內(nèi)，蔥辣素對(duì)ABTS的清除率隨濃度的增加不斷上升，在100 μg/mL時(shí)達(dá)到最大，為73.59%；維生素C對(duì)ABTS 的清除率隨濃度的增加先上升后基本保持不變，最大值為95.56%。

2.3.2 蔥辣素對(duì)DPPH自由基清除率的測(cè)定

如圖6所示，在該濃度范圍內(nèi)，蔥辣素對(duì)DPPH的清除率隨濃度的增加先快速上升后緩慢上升，在濃度為100 μg/mL達(dá)到最大值80.17%；維生素C對(duì)DPPH清除率隨濃度的增加先快速上升后基本保持不變，最大值為96.58%。

2.3.3 蔥辣素對(duì)鐵離子還原能力的測(cè)定

如圖7所示，蔥辣素和維生素C的吸光值都隨著溶液濃度的增加而不斷增大。說(shuō)明，隨著溶液濃度的提升，對(duì)于鐵離子的還原能力也在不斷增加。

3 結(jié)論

利用超聲波-微波提取法和在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上利用正交試驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化，得出提取蔥辣素最佳方案為超聲功率100 W、微波功率200 W、纖維素酶添加量為0.5%，酶解時(shí)間為2 h，此時(shí)最佳提取率為0.046 4 mg/g。提取的蔥辣素表現(xiàn)出一定的抗氧化性，且隨著蔥辣素的濃度不斷增加，蔥辣素對(duì)ABTS和DPPH的清除率也越來(lái)越高，對(duì)鐵離子的還原力也越來(lái)越高。綜上，蔥具有顯著的生理功能。但由于其中活性物質(zhì)復(fù)雜，不同的植物中功能成分含量及其功效關(guān)系不確定，常規(guī)的提取技術(shù)難以保證營(yíng)養(yǎng)成分。今后應(yīng)在其單體有效成分的提取及提純方法上再做研究。

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