鼠尾草水醇提取物提取工藝優(yōu)化及抗氧化活性研究

中圖分類號：TS201.1 文獻標識碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006—6500.2025.08.013

Abstract：ToeficientlyevelopntioxidantomponentsfromSaluiafcindlisLinnndevauatetheirctivityaetodadoted in which the DPPHfreeradical scavengingratewasusedasanindicator.Theultrasonic-asisted extractionprocesswasoptimized throughsinglefactorexperimentsandoogonaltests.Meanhile，invitroexperimentswereconductedtoessteantioidanac tivity of S offcinalis extractandcompare it with thatofvitamin C（VC）.Basedonthis，a study wascarredoutontheextraction process and antioxidant activity of S_? offcinalis extract.The results showed that the optimal extraction conditions were amaterial-to-liquidratioof1：6O，anextraction timeof9minutes，anextraction powerof4Oo W，andanethanolconcentrationof 90 % .Underthese conditions，theDPHfreeradicalscavengingrateoftheextractreachedamaximumof98.8%.Inviroexperimentsshowedthatthe ABTS free radical scavenging ability of S officinalisextract was close to that of VC（IC ⁵⁰ =0.057mg mL^-1 ），but its scavenging abilities forDPPH（IC5=O.053mg·mL-1）andsuperoxideanionradicals（IC5=1.09mg·mL1）weremuchlowerthanthoseofVc.Inconclusion， S.ofcindlisextractexibitscertainantioxidantactivitywithvaringantioxdantcapacitycrossdiferentfrerdicalsystes.he optimized extraction process can effectively extract antioxidant components from S officinalisproviding a theoretical basis for its targeted application in functional antioxidant products.

KeyWords： Salvia officinalis Linn.;antioxidantactivity; extraction technology;freeradical scavenging rate

鼠尾草（SalviaofficinalisLinn.）作為唇形科多年生草本植物，通常以根入藥，在傳統(tǒng)醫(yī)學中應用歷史悠久，其藥用價值備受關注。現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)，鼠尾草富含多種生物活性成分，如萜類、酚類、黃酮類等，這些成分賦予了鼠尾草抗氧化、抗炎、抗菌等多種生理活性3-4。抗氧化劑能有效清除體內自由基，減少氧化應激對細胞的損傷，從而預防多種慢性疾病的發(fā)生。在眾多抗氧化劑來源中，天然植物提取物因安全性高、副作用小等優(yōu)點成為研究熱點。鼠尾草提取物作為潛在的天然抗氧化劑來源，對其進行深入研究具有重要的理論和實踐意義。一方面，有助于揭示鼠尾草發(fā)揮抗氧化作用的物質基礎和作用機制；另一方面，為其在食品、醫(yī)藥、化妝品等領域的開發(fā)利用提供科學依據(jù)，推動相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

目前，對鼠尾草的研究主要集中在化學成分分析、藥理活性探究提取工藝優(yōu)化等方面。在化學成分方面，已鑒定出鼠尾草中含有多種酚類化合物，如迷迭香酸、咖啡酸等5-，以及黃酮類化合物，如丹參酮等7-8。這些成分的含量和組成因鼠尾草的品種、產(chǎn)地、生長環(huán)境和提取方法的不同而存在差異[9-2]。藥理活性研究表明，鼠尾草提取物具有廣泛的生物活性[13-14，其中抗氧化活性尤為突出。研究發(fā)現(xiàn)，鼠尾草提取物能夠有效清除多種自由基，如DPPH自由基、ABTS自由基等，其抗氧化能力與提取物中的酚類5和黃酮類成分密切相關；已研究也證實，鼠尾草作為抗氧化劑在食品領域應用效果良好[17-2]。在提取工藝方面，傳統(tǒng)的提取方法如溶劑提取法存在提取時間長、效率低等缺點。近年來，超聲輔助提取、微波輔助提取等新型提取技術逐漸應用于鼠尾草提取物的制備[22-23]，這些技術能夠提高提取效率，縮短提取時間，同時減少溶劑的使用量。然而，對于超聲協(xié)同萃取鼠尾草提取物的工藝優(yōu)化及其抗氧化活性的系統(tǒng)研究仍有待進一步深入。

本研究以DPPH自由基清除率為評價指標，創(chuàng)新性地通過超聲協(xié)同的萃取工藝，開發(fā)了高效的提取工藝，使用該工藝通過單因素與正交試驗結合的方法優(yōu)化了鼠尾草水醇提取物的萃取工藝，并進一步通過體外實驗系統(tǒng)評估了提取物對DPPH、ABTS及超氧陰離子自由基的清除能力，并與目前公認的強抗氧化劑維生素C（VC）進行對比，探究鼠尾草提取物的抗氧化特性，以期為基于鼠尾草的抗氧化功能性食品的開發(fā)和工藝改進提供數(shù)據(jù)支持和理論指導。

1材料與方法

1.1材料與儀器

鼠尾草樣品粉末：廣西玉林市，冷凍干燥研磨成粉末經(jīng)80目過篩備用；VC：國藥集團化學試劑有限公司；DPPH（純度 gt;98% ）、ABTS（純度 gt;98% ）：上海麥克林生化科技有限公司；鄰苯三酚、磷酸氫二鈉：天津科密歐化學試劑有限公司；無水乙醇為分析純，水為去離子水。

BSA124S精密電子天平：賽多利斯科學儀器（北京）有限公司；722N可見分光光度計：上海精密科學儀器有限公司；CW-2000超聲微波協(xié)同萃取儀：上海新拓分析儀器科技有限公司。

1.2試驗方法

1.2.1單因素試驗 稱取鼠尾草樣品粉末 0.5g ，分別以不同料液比（1：20、1：30、1：40、1：50、1：60、1：70）、提取時間（ 2min.3min.4min.5min.6min.7min.8 min ）、提取功率 （200W，300W，400W，500W，600W， 700W.800W ）、乙醇濃度 （20%，30%，40%，50% 60%.70%.80% ）進行提取優(yōu)化，經(jīng)超聲協(xié)同萃取后，分別用 50% 乙醇溶液定容至 50mL，3000r?min^-1 離心 3min ，上清液即為待測液。

1.2.2正交試驗基于單因素試驗結果，選取料液比 ₁1：50_?1：60_?1：70） 、提取時間（ 7min?9min?11 min ）、提取功率 （300W，400W，500W） 、乙醇濃度中 80%.90%.100% ）進行四因素三水平的正交設計試驗，優(yōu)化提取工藝。

1.2.3DPPH自由基清除率的測定參考莊晶晶等24的測定方法，取 0.3mL 樣品稀釋液加入 3mL 0.06mmol·L-DPPH乙醇溶液中（無水乙醇配制）混合，于室溫下反應 30min ，于 515nm 處測定吸光度值 Ar 。用 0.3mL70% 乙醇替代樣品液作空白對照，測其吸光度 Ac ；以 3mL70% 乙醇溶液代替DPPH溶液，作陽性對照，測定吸光度 Ax 。按公式（1）計算樣品液對DPPH自由基的清除率。

DPPH 自由基的清除率

1.2.4ABTS自由基清除率的測定參考莊晶晶等24]的測定方法，將ABTS溶液（無水乙醇稀釋至吸光值0.7±0.02 ）與適量鼠尾草樣品液混合，避光反應15min后，于波長 734nm 處測吸光度 Ar 。以無水乙醇代替ABTS溶液，作陽性對照，測其吸光度 Ax 。以蒸餾水替代樣品液作空白對照，測其吸光度 Ac 。清除率的計算見公式（1）。

1.2.5超氧陰離子自由基清除率的測定超氧陰離子自由基清除活性的測定參考陳仕學等2的測定方法，采用鄰苯三酚自氧化法進行測定。精密量取0.1mL（0.20mg?mL^-1） 鄰苯三酚溶液和 5mL PBS（ pH= 8）緩沖液，置于 10mL 容量瓶中，用蒸餾水定容至10mL ，在 320nm 波長處，每隔 5min 測定1次吸光值，共反應 25min ；以吸光值A對反應時間t作線性關系圖，斜率記作 V_0° 再次精密量取 0.1mL（0.20 mg?mL^-1 ）鄰苯三酚溶液和 5mL PBS（ pH=8 緩沖液，分別加入不同濃度的鼠尾草溶液 1mL ，置于 10mL 容量瓶中，用蒸餾水定容至 10mL ，以PBS緩沖溶液做空白對照，在 320nm 波長處，每隔 5min 測定1次吸光值，共反應 25min ；以吸光值A對反應時間t作線性關系圖，斜率記作 V_1° 將 V_0?V₁ 代人公式（2），計算出不同質量濃度下的鼠尾草化合物對超氧自由基的清除率。

超氧自由基的清除率 （%）=（1-V₁/V₀）×100 （2）1.2.6半數(shù)清除濃度 IC₅₀ 的測定通過試驗獲得不同濃度下的自由基清除率數(shù)據(jù)，通過擬合曲線，得到樣品對自由基清除能力的回歸方程。將抑制率為50% 代入回歸方程，計算得到 50% 抑制率時對應的濃度值，即為其半數(shù)清除濃度 IC₅₀ 。

1.3數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用MicrosoftExcel2024軟件進行處理和相關分析，且所有試驗均重復3次，數(shù)據(jù)表示為平均值 ± 標準差。

2結果與分析

2.1鼠尾草樣品最佳提取條件的確定

由圖1-A可知，在一定范圍內，隨著溶劑體積的增加，乙醇的含量也逐漸增加，乙醇通過破壞鼠尾草細胞壁，增強細胞膜通透性，加速胞內多酚、黃酮等抗氧化成分的溶出。料液比為1：60時，DPPH自由基清除率達到最大值，為 92.99% 。當料液比繼續(xù)增大，過高的溶劑體積導致單位體系內超聲能量密度降低，削弱了空化效應產(chǎn)生的機械力，同時過量溶劑稀釋目標成分濃度，降低傳質驅動力。因此，最優(yōu)料液比確定為1：60。

由圖1-B可知，適度的延長提取時間可以強化提取液與抗氧化成分的傳質交換。提取時間為 9min 時，提取量最高。當進一步增加提取時間，長時間的超聲熱效應可能會導致部分熱不穩(wěn)定成分氧化分解，且超聲空化作用產(chǎn)生的自由基也可能會與抗氧化成分發(fā)生競爭性消耗，從而影響提取效果。因此，最優(yōu)提取時間確定為 9min 。

由圖1-C可知，在提取功率較小時，隨著提取功率的增加，高功率產(chǎn)生的空穴效應會加速細胞壁破裂，可以促進胞內抗氧化成分釋放。功率超過400W，過高功率導致單位體積內能量分布不均，且局部過熱可能引發(fā)熱敏性成分（如部分黃酮類）降解，同時空化泡過度密集可能阻礙聲波傳遞，降低有效能量利用率。因此，最優(yōu)提取功率確定為 400‰ 。

由圖1-D可知，在乙醇濃度較小時，隨著乙醇濃度的增加，對細胞壁中脂質-多糖等復合物的溶解能力越大，抗氧化成分的溶出量更高。乙醇濃度為90% 時，提取量最高。當進一步增大乙醇濃度，單位體積下超聲-微波能量不變，不影響提取效果。因此，最優(yōu)乙醇濃度確定為 90% 。

圖1料液比（A）、提取時間（B）、提取功率（C）和乙醇濃度（D）對鼠尾草抗氧化成分提取的影響Fig.1Effectofsolidlqudrati（A），extractintime（B），extractionpower（C）andethanolcocetration（D）ontheextractiofantioxidantcomponentsfromS.officinalis

2.2鼠尾草抗氧化成分提取工藝優(yōu)化

以DPPH清除率為指標，利用正交試驗獲得最優(yōu)的鼠尾草抗氧化成分提取的最佳條件。由表1可知，各因素對DPPH自由基清除率的影響順序為乙

醇濃度 料液比 gt; 提取功率 gt; 提取時間，最佳提取條件為料液比1：60、提取功率 400W 、提取時間 9min 、乙醇濃度 90% 。在此條件下進行驗證試驗，DPPH自由基清除率為 98.8% 。

表1正交試驗設計及結果表

Tab.1 Orthogonal test design and results table

2.3鼠尾草提取物對DPPH自由基的清除能力

由圖2可知，鼠尾草樣品液對DPPH自由基清除能力的回歸方程為 y=863.96x+0.44 C R²=0.99 ），表明在試驗濃度范圍內，鼠尾草樣品液對DPPH自由基的清除效果與樣品液濃度之間存在顯著線性關系，且擬合優(yōu)度極高，模型具有可靠性。進一步計算得其半數(shù)清除濃度 IC₅₀ 值為 0.057mg?mL^-1 。而VC作為經(jīng)典合成抗氧化劑對DPPH自由基清除能力的回歸方程為 y=4 118.50x+18.98 （ R²=0.99 ），同樣展現(xiàn)出良好線性擬合效果，計算得其半數(shù)清除濃度 IC₅₀ 值為 0.008mg?mL^-1 。結果表明，鼠尾草提取物對DPPH自由基具有一定的清除能力，但其效能顯著低于VC（ IC₅₀ 為VC的7.6倍），即在相同的條件下，VC對DPPH自由基的清除效率更高，所需的濃度更小。

圖2鼠尾草樣品液（A）和VC溶液（B）對DHHP自由基的清除能力Fig.2DPPH free radical scavenging capacity of S.offcinalis sample solution（A）and VC solution（B）

2.4鼠尾草提取物對ABTS自由基的清除能力由圖3可知，鼠尾草樣品液對ABTS自由基清除能力的回歸方程為 y=831.59x+6.23（R²=0.99） ，線性擬合效果良好，計算得其半數(shù)清除濃度 IC₅₀ 值0.053mg?mL^-1"。而VC對ABTS自由基清除能力的回歸方程為 y=1 610.08x-1.43 （ R²=0.99 ，計算得其半數(shù)清除濃度 IC₅₀"值為 0.032mg?mL^-1"。結果表明：鼠尾草提取物對ABTS自由基具有一定的清除能力，但其效能顯著低于 VC（IC₅₀"為VC的1.7倍）。

Fig.3ABTS free radical scavenging capacityof s ：officinalis sample solution（A）and VC solution（B

2.5鼠尾草提取物對超氧陰離子自由基的清除能力由圖4可知，鼠尾草樣品液對超氧陰離子自由基清除能力的回歸方程為 y=25.90x+2.13 1 R²=0.97 ），線性擬合效果較好，計算得其半數(shù)清除濃度 IC₅₀ 值為1.848mg?mL^-1 。而VC對超氧陰離子自由基清除能力的回歸方程為 y=3.82x-17.66 （ R²=0.97 ，計算得其半數(shù)清除濃度 IC₅₀ 值為 17.712mg?mL^-1. 對比分析可知：鼠尾草提取物對超氧陰離子自由基具有一定的清除能力，但其效能顯著低于VC，其 IC₅₀ 值僅為VC的1/9.6。

圖4不同濃度鼠尾草樣品液（A）和VC溶液（B）條件下對超氧陰離子自由基的清除能力 Fig.4Superoxide anion free radical scavenging capacityof s ：officinalissample solution（A）and VC solution（B）under different concentration conditions

3討論與結論

3.1 討論

3.1.1提取工藝的創(chuàng)新性與經(jīng)濟性分析本研究以DPPH自由基清除率為指標，通過單因素實驗與正交試驗設計優(yōu)化，最終確定鼠尾草抗氧化成分超聲協(xié)同萃取的最優(yōu)條件為料液比 1：60. 超聲功率 400W 提取時間 9min 、乙醇濃度 90% ，DPPH自由基清除率達到 98.8% 。與傳統(tǒng)提取工藝相比，超聲協(xié)同萃取顯著縮短提取時間并提升效率（如傳統(tǒng)溶劑萃取通常需 30～60min^[26] ，超臨界 CO₂ 萃取需 60～120min^[27-28]， 但高濃度乙醇的使用可能增加工業(yè)化生產(chǎn)成本，未來可探索綠色溶劑或復合提取技術以平衡經(jīng)濟性與活性保留。

3.1.2不同自由基體系下抗氧化性能的比較分析體外抗氧化評價結果顯示，鼠尾草提取物在不同自由基體系中的抗氧化活性表現(xiàn)存在差異。在ABTS自由基清除能力上，鼠尾草提取物與VC相當，其IC₅₀ 值 'IC₅₀=0.057mg?mL^-1， 相接近。然而，在DPPH和超氧陰離子自由基的清除能力上，鼠尾草提取物的 IC₅₀ 分別為 0.053mg?mL^-1 和 1.090mg?mL^-1 ，明顯低于VC。這種差異可能與自由基本身的化學性質和結構以及鼠尾草提取物中抗氧化成分的種類和作用機制有關。DPPH和超氧陰離子自由基具有不同的反應活性和生成機理，而鼠尾草中的抗氧化成分可能對某些自由基具有更強的特異性親和力或作用途徑，導致在不同體系下的抗氧化效果不同。此外，鼠尾草提取物可能含有多種抗氧化成分，這些成分之間可能存在著協(xié)同或拮抗作用，從而綜合影響其在不同自由基清除試驗中的表現(xiàn)。

3.1.3天然抗氧化劑應用潛力的綜合評估盡管鼠尾草提取物相較于陽性對照VC（ IC₅₀ 值分別為0.008、0.034，0.113mg^?mL^-1? ，其清除效能顯著偏低，但是鼠尾草提取物作為天然復合物，其溫和性、穩(wěn)定性及多功能特性更具商業(yè)化潛力。相較于其他天然植物提取物，Nguyen等2采用水酶法提取的迷迭香酸對DPPH的 IC₅₀ 值為 532.01μg?mL^-1 。羅朝丹等[3報道的番石榴葉提取物 IC₅₀ 值為 45.18μg?mL^-1 。于世軍等通過響應面優(yōu)化水蒸氣法提取滁菊莖葉精油工藝，得到滁菊莖葉精油對DPPH和ABTS自由基的IC₅₀ 值分別為 46.99mg?mL^-1 和 2.42mg?mL^-1 。郭麗麗等2利用超聲輔助雙水相體系提取的黃芪總黃酮對DPPH和ABTS的 IC₅₀ 分別為 933μg?mL^-1 和691μg?mL^-1 。本研究中，鼠尾草提取物的 IC₅₀ 值顯著優(yōu)于上述天然產(chǎn)物，表明其具有作為天然抗氧化劑的應用潛力。

3.2 結論

本文使用超聲協(xié)同的萃取工藝，通過單因素與正交試驗結合的方法優(yōu)化了鼠尾草水醇提取物的萃取工藝，進一步通過體外試驗系統(tǒng)評估提取物對DPPH、ABTS及超氧陰離子自由基的清除能力，并與目前公認的強抗氧化劑VC進行對比，得到結論如下：

（1通過單因素試驗與正交試驗表明，各因素對DPPH自由基清除率的影響順序為乙醇濃度 gt; 料液比 gt; 提取功率 gt; 提取時間，并得到鼠尾草樣品最佳的提取條件為料液比1：60、提取時間 9min， 提取功率400W 、乙醇濃度 90% ，在最佳提取條件下，DPPH自由基清除率為 98.8% ，證明了該提取工藝對于提取鼠尾草抗氧化成分的高效性。

（2）鼠尾草提取物濃度對DPPH自由基、ABTS自由基、超氧陰離子自由基的清除能力呈顯著線性關系，隨著提取物濃度的升高，對DPPH自由基、ABTS自由基、超氧陰離子自由基的清除能力不斷提升。

（3）鼠尾草提取物具有一定的抗氧化活性，優(yōu)化的提取工藝可高效提取其抗氧化成分，此研究可以為鼠尾草在功能性抗氧化產(chǎn)品中的定向應用提供理論依據(jù)。但是本研究只證實了其具有一定的抗氧化活性，但其抗氧化能力在不同自由基體系中表現(xiàn)各異，后續(xù)還需進一步鑒定提取物中的主要活性成分，研究各抗氧化組分之間的協(xié)同/拮抗效應，探究鼠尾草提取物與其他抗氧化性物質之間的復配，利用協(xié)同效應綜合提升抗氧化性能，推動其在天然抗氧化劑領域的精準應用。

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