荠菜中硫苷的提取工艺及抗氧化活性研究

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摘要：以荠菜为原料、乙醇为提取剂，通过单因素试验和正交试验考查了乙醇体积分数、提取温度、提取时间及料液比对硫苷提取率的影响，并研究了提取硫苷的抗氧化性能。结果表明，硫苷的最佳提取工艺为乙醇体积分数70%，料液比1∶25，提取温度80 ℃，提取时间30 min;在最佳工艺条件下，硫苷提取率为56.2 mg/g;硫苷质量浓度为0.4 mg/mL时，对DPPH·的清除率为94.2%。荠菜中的硫苷具有很好的开发价值。

关键词：荠菜;硫苷;提取;抗氧化性能;清除率

中图分类号：TQ914.1     文献标志码：A    doi：10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2019.11.044

Abstract：Using shepherd"s purse as raw material and ethanol as extractant，the effects of ethanol volume fraction，extraction temperature，extraction time and ratio of material to liquid on the extraction rate of glucosinolates were investigated by single factor and orthogonal experiments，and the antioxidant properties of glucosinolates were also studied. The results showed that the optimum extraction conditions were as follows：ethanol volume fraction 70%，ratio of material to liquid 1∶25，extraction temperature 80 ℃，extraction time 30 min. Under the optimum conditions，the extraction rate of glucosinolates was 56.2 mg/g. The clearance rate to DPPH· was 94.2%，when the concentration of glucosinolates was 0.4 mg/mL. The glucosinolates in shepherd"s purse have good development value.

Key words：shepherd"s-purse;glucosinolates;extraction;antioxidant activity;clearanle rate

薺菜为十字花科的一、二年生草本植物，具有较高的营养价值，是人们喜爱的野菜[1]。荠菜性味甘平，全株皆能入药，可以和脾、止血、明目，具有较高的药用价值[2-3]。

硫苷（硫代葡萄糖苷），是一类含硫的葡萄糖衍生物的总称，截至目前已经发现有近120种[4]。硫苷主要以硫苷-黑介子酶体系的形式广泛分布于十字花科植物的根、茎、叶及种子中[5-6]。硫苷具有亲水性，本身化学性质稳定，但是在自身或外界酶的作用下会发生复杂的酶解反应，生成异硫氰酸酯、葡萄糖、硫酮[7-8]等。研究发现，硫苷及其降解产物具有抗癌、抗突变、抗菌活性[9-10]。

国内外学者对十字花科植物中的硫苷研究较多，但主要集中在栽培种类蔬菜，如西兰花、萝卜、油菜等[11-14]，但对野菜的研究较少，对荠菜中硫苷的研究未见相关报道。试验以荠菜为原料，优化硫苷的提取工艺，并研究硫苷的抗氧化活性，为荠菜中硫苷的开发提供理论依据。

1   材料与方法

1.1   材料与试剂

荠菜，春季采摘于河南省新乡市原阳县黄河滩的荒地。

氯化钯、羧甲基纤维素钠、无水乙醇、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH），以上试剂均为分析纯。

1.2   仪器与设备

800型低速离心沉淀机，常州市国华仪器厂产品;WFT7200型可见分光光度计，上海龙尼柯仪器有限公司产品;电热恒温水浴振荡器，北京长安科学仪器厂产品;冷冻干燥仪，上海豫明仪器有限公司产品。

1.3   试验方法

1.3.1   硫苷含量测定方法

参考文献[15-16]，用氯化钯作为显色剂，用分光光度法测定硫苷含量。取一定浓度的硫苷标准液2 mL于比色管中，加入4 mL质量分数为0.15%的羧甲基纤维素钠，摇匀后再加入2 mL浓度为8 mmol/L的氯化钯显色液，室温下放置2 h后，以转速3 000 r/min离心15 min，收集上清液，于波长540 nm处测定吸光度，测得回归方程为：Y=0.914X+0.049 2，R2=   0.98。式中，Y为测定液在540 nm处的吸光度;X为硫甙质量浓度。用提取的样品滤液取代硫苷标准液，显色并测定吸光度，按如下公式计算硫苷提取率。

1.3.2   硫苷提取的工艺流程及方法

工艺流程：荠菜→清洗→脱水干燥→粉碎→溶剂浸提→过滤→滤液→旋转蒸发→硫苷粗品。

（1）脱水干燥。在105 ℃恒温干燥箱中烘干，以达到脱水灭酶的目的。

（2）提取方法。取1 g荠菜粉末，加入一定体积分数的乙醇水溶液20 mL，密封，在一定温度下浸提一段时间，过滤，取滤液，相同方法提取硫苷3次，合并提取液，加活性炭脱色，测定硫苷含量。

1.3.3   单因素试验

（1）乙醇体积分数对荠菜中硫苷提取率的影响。取5份1 g荠菜粉末，分别加入乙醇体积分数为50%，60%，70%，80%，90%的溶液20 mL，密封，于70 ℃恒温水浴振荡器中提取30 min，然后按照  1.3.2中方法提取硫苷并测定含量。每组做3个平行试验。

（2）料液比对荠菜中硫苷提取率的影响。取6份1 g荠菜粉末分别加入体积分数为70%的乙醇溶液5，10，15，20，25，30 mL，后续操作如1.3.2。

（3）提取温度对荠菜中硫苷提取率的影响。取  5份1 g荠菜粉末分别加入体积分数为70%的乙醇溶液20 mL，密封，分别于30，40，50，60，70，80 ℃恒温水浴振荡器中提取30 min，后续操作如1.3.2。

（4）提取时间对荠菜中硫苷提取率的影响。取5份1 g荠菜粉末，分别加入体积分数为70%的乙醇溶液20 mL，密封，置于70 ℃恒温水浴振荡器中，分别提取10，20，30，40，50 min，后续操作如1.3.2。

1.3.4   正交试验设计

为了进一步确定荠菜中硫苷的最佳提取条件，在单因素试验的基础之上，综合各因素之间的交互作用，以提取时间、料液比和提取温度作为考查因素，以硫苷提取率为指标，设计正交试验。

1.3.5   硫苷抗氧化性能测定

配制不同质量浓度的荠菜硫苷（粗提物），参考文献[17]，测定硫苷清除DPPH·的能力。

2   结果与分析

2.1   单因素试验结果与分析

2.1.1   乙醇体积分数对荠菜中硫苷提取率的影响

乙醇体积分数对荠菜中硫苷提取率的影响见图1。

由图1可知，乙醇体积分数为50%～70%时，随着乙醇体积分数的增大，硫苷提取率升高;当高于此范围时，乙醇的体积分数与硫苷提取率呈负相关。根据相似相溶原理，乙醇的体积分数不同，则极性各不相同，对溶质的溶解程度存在差异，乙醇体积分数大于70%，硫苷提取率减少，可能是由于溶剂与硫苷极性的相似程度降低。因此，确定乙醇体积分数为70%。

2.1.2   料液比对荠菜中硫苷提取率的影响

料液比对荠菜中硫苷提取率的影响见图2。

由图2可知，随着样品中料液比的不断增大，硫苷提取率逐渐增大。在料液比为1∶20，1∶25，1∶30时硫苷提取率相对很高，并且增幅很小，因此选择料液比1∶20为最佳。

2.1.3   提取温度对荠菜中硫苷提取率的影响

提取温度对荠菜中硫苷提取率的影响见图3。

由图3可知，隨着提取温度的逐渐升高，硫苷提取率不断增大;当温度升高至70 ℃时，提取率达到最大，随后趋于稳定状态。一定情况下，当提取温度升高时，荠菜粉末中的硫苷扩散到溶剂中的速度加快，硫苷提取率也升高;温度过高时，可能会引起部分硫苷发生分解反应，使硫苷提取率降低[18]。因此，选取最适的提取温度是70 ℃。

2.1.4   提取时间对荠菜中硫苷提取率的影响

提取时间对荠菜中硫苷提取率的影响见图4。

由图4可知，在10～30 min，随着提取时间延长，硫苷提取率逐渐增大，在30 min时达到最大值，此后，随着时间的延长，提取率趋向稳定且稍有降低。乙醇提取硫苷是一个扩散过程，随着提取时间延长，硫苷和提取剂之间最终达到动态平衡，提取率达最大值;若再增加提取时间，提取率增加不明显。因此，最适提取时间为30 min。

2.2   正交试验设计与结果分析

2.2.1   正交试验因素与水平设计

正交试验因素与水平设计见表1。

2.2.2   正交试验结果与分析

荠菜中硫苷提取正交试验结果见表2。

由直观分析可以看出，提取硫苷的最佳工艺参数为A2B2C3，即提取温度70 ℃，提取时间30 min，料液比1∶25。由极差分析可知，最佳工艺参数为A3B3C3，即提取温度80 ℃，提取时间40 min，料液比1∶25;影响提取效率最大的因素是提取温度，料液比次之，影响较小的因素是提取时间。综合提取率及节约能源考虑，选取A2B2C3为提取硫苷的最佳工艺参数。在乙醇体积分数70%，提取温度70 ℃，提取时间30 min，料液比1∶25的条件下，重复5次提取硫苷，得到硫苷的平均提取率为56.2 mg/g，说明最佳工艺参数准确可靠。

2.3   硫苷清除DPPH·的测定结果

硫苷对DPPH·的清除率见图5。

由图5可知，荠菜中硫苷具有清除DPPH·的能力，且随着硫苷质量浓度的增大，清除能力也逐渐增大。在硫苷的质量浓度为0.4 mg/g时，清除DPPH·能力达到了94.2%。

3   结论

提取荠菜中硫苷的最佳工艺参数为提取温度70 ℃，提取时间30 min，料液比1∶25，乙醇体积分数70%，硫苷提取率56.2 mg/g。

荠菜中硫苷具有清除DPPH·的能力，在质量浓度为0.4 mg/g时，清除DPPH·能力达到了94.2%。

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