響應(yīng)面分析法優(yōu)化啤酒花總多酚的提取工藝及抗氧化活性的研究

摘要以新疆、云南、廣西、安徽4種產(chǎn)地的啤酒花為研究對象，選擇料液比、乙醇濃度、提取時間進(jìn)行單因素試驗，參照單因素試驗結(jié)果，結(jié)合響應(yīng)面法優(yōu)化超聲波提取啤酒花總多酚的提取工藝，通過測定啤酒花總多酚對DPPH自由基的清除率以及對Fe3+的還原能力，來評價其體外抗氧化活性。得到最佳提取工藝為：料液比1:30（g/mL），乙醇濃度60%，提取時間40min，得出啤酒花總多酚提取率為62.86%，與理論值61.522%相近；啤酒花總多酚對DPPH自由基清除率以及對Fe3+的還原能力均與樣品濃度呈正比，說明其有一定的抗氧化活性。4個產(chǎn)地的啤酒花中，以新疆啤酒花的總多酚含量和抗氧化活性最高。響應(yīng)面法優(yōu)化超聲提取啤酒花總多酚的工藝研究準(zhǔn)確可靠，為啤酒花的深入開發(fā)提供了理論依據(jù)。引言啤酒花（HumuluslupulusL.）為桑科葎草屬植物啤酒花的干燥雌花序，學(xué)名蛇麻，又被稱為忽布、啤瓦古麗、蛇麻草等。主要分布在新疆北部，在我國云南、4川等地也有分布。啤酒花味苦、性平，能安神、利尿、止咳化痰、健胃消食，治療失眠、肺結(jié)核、食欲不振等病，含有多酚、黃酮、多糖等多種化合物。多酚類化合物有抗氧化、抗腫瘤、抗菌等多種生物活性，主要應(yīng)用在保健品、化妝品及醫(yī)藥領(lǐng)域中。多酚類化合物的提取方法有溶劑浸提法、離子沉淀法、酶解法等，但它們的提取率低、提取時間長；而超聲波提取法具有提取率高，提取時間短，影響因素可控的優(yōu)點，被廣泛用于多酚類化合物的提取中。多酚類成分具有抗氧化作用，其化學(xué)結(jié)構(gòu)是其抗氧化作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，而化學(xué)合成的抗氧化劑有一定的毒副作用，因此尋找中藥抗氧化劑成了一大研究熱點，多酚類成為天然抗氧化劑的研究焦點。本試驗以啤酒花為原料，用超聲波法提取啤酒花中的多酚類化合物，結(jié)合響應(yīng)面法優(yōu)化提取工藝，對比4個產(chǎn)地（新疆、云南、廣西、安徽）啤酒花總多酚含量的差異，并對其進(jìn)行抗氧化活性的研究，為進(jìn)一步開發(fā)及深化啤酒花的資源優(yōu)勢提供數(shù)據(jù)支持。正文部分1

實驗部分1.1

主要儀器與試劑1.2

實驗方法1.2.1

啤酒花總多酚的提取將干燥啤酒花粉碎，過60目篩，精密稱取適量粉末于錐形瓶中，按料液比、乙醇濃度、提取時間等因素超聲提取，離心備用。1.2.2

啤酒花總多酚的含量測定1.2.3

啤酒花總多酚的響應(yīng)面試驗1.2.3.1

單因素試驗根據(jù)課題組的前期研究，將提取溫度定為40℃，超聲功率設(shè)置為100W，以啤酒花總多酚提取率為參照，研究乙醇濃度、提取時間、料液比對啤酒花總多酚的影響。1.2.3.1.1

乙醇濃度的篩選精密稱取啤酒花粉末，固定料液比為1:20，提取時間為40min，乙醇濃度設(shè)為50%、60%、70%、80%、90%進(jìn)行超聲提取。按總多酚含量測定及提取率公式，計算啤酒花總多酚的提取率。1.2.3.1.2

提取時間的篩選稱取適量啤酒花粉末，按料液比1:20（g/mL），乙醇濃度60%，提取時間10、20、30、40、50

min超聲提取，并計算提取率。1.2.3.1.3

料液比的篩選精密稱取適量啤酒花粉末，按乙醇濃度60%，提取時間40min，料液比1:10、1:20、1:30、1:40、1:50（g/mL）條件進(jìn)行超聲提取，測定總多酚含量并計算提取率。1.2.3.2

響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計參考單因素試驗的結(jié)果，將乙醇濃度、提取時間、料液比定為因變量，啤酒花總多酚提取率定為響應(yīng)值，設(shè)計因素水平表，如表1所示。1.2.4

啤酒花總多酚抗氧化活性的測定1.2.4.1

DPPH自由基清除能力的測定1.2.4.2

還原能力的測定2

結(jié)果與討論2.1

總多酚的標(biāo)準(zhǔn)曲線按1.2.2中的方法繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線：y

=4.3372x-0.0414，R2

=0.9991，如圖1所示。2.2

單因素實驗結(jié)果2.2.1

乙醇濃度對啤酒花總多酚提取率的影響2.2.2

提取時間對啤酒花總多酚提取率的影響2.2.3

料液比對啤酒花總多酚提取率的影響2.3

響應(yīng)面實驗的結(jié)果與分析通過Design-Expert11軟件的分析，得到響應(yīng)面實驗設(shè)計結(jié)果，如表2所示。2.4

不同產(chǎn)地啤酒花總多酚提取率的對比用最佳工藝提取4種產(chǎn)地的啤酒花總多酚，計算提取率，如圖6。其中，新疆啤酒花總多酚的提取率最高為（62.86%±1.0），云南的提取率為（60.09%±1.0%），廣西的提取率為（55.25%±2.0%），安徽的提取率僅有（45.43%±1.5%）。這種差異可能與生長環(huán)境及氣候的不同有關(guān)，啤酒花對光照的要求較高，新疆屬于溫帶大陸性氣候，晝夜溫差大、光照時間長，更適宜啤酒花的生長，因此總多酚的提取率也會相對較高。2.5

抗氧化性分析2.5.1

對DPPH自由基清除能力的測定本試驗考察了4個產(chǎn)地的啤酒花對DPPH自由基的清除能力，如圖7所示，維生素C和啤酒花總多酚對DPPH自由基的清除能力與樣品濃度呈正比。當(dāng)濃度為1.0mg/mL時，VC的清除率為89.58%，4個產(chǎn)地的啤酒花清除率均低于VC，其中新疆＞云南＞廣西＞安徽；研究認(rèn)為，DPPH自由基的清除率與總多酚含量有關(guān)，而總多酚含量又受生長環(huán)境的影響，新疆啤酒花中總多酚含量最高，因此清除DPPH自由基的能力最強(qiáng)。雖然啤酒花總多酚的清除率低于VC，但仍具有一定的抗氧化能力。2.5.2

還原能力的測定本試驗考察了不同產(chǎn)地啤酒花對Fe3+的還原能力，如圖8所示，隨著樣品濃度的升高，VC和啤酒花總多酚對Fe3+的還原能力也在升高。不同產(chǎn)地啤酒花總多酚的還原能力均低于相同濃度的VC，新疆啤酒花的還原能力最強(qiáng)，安徽的最弱，不同產(chǎn)地啤酒花總多酚的還原能力存在一定的差異，此差異與啤酒花總多酚含量呈正比，說明總多酚含量越高，還原能力越強(qiáng)。

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結(jié)論結(jié)論本試驗以來自新疆、云南、廣西、安徽等4個不同產(chǎn)地啤酒花為原料，用超聲波法提取啤酒花總多酚，將單因素試驗和響應(yīng)面法結(jié)合，得出：料液比1:30（g/mL），乙醇濃度60%，提取時間40min為最佳提取工藝。在此條件下，得到啤酒花總多酚提取率為62.86%，與理論值61.522%相近，說明該模型準(zhǔn)確度較高；分別用最佳工藝提取不同產(chǎn)地啤酒花總多酚，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這4個產(chǎn)地中，新疆啤酒花總多酚提取率最高，為（62.86%±1.0%），安徽的提取率最低（45.43%±1.5%）。在抗氧化活性的研究中發(fā)現(xiàn)，啤酒花總多酚和維生素C對DPPH自由基的清除率及對Fe3+的還原能力與樣品濃度呈正比，啤酒花總多酚的抗氧化活性雖低于VC，但仍有一定的抗氧化活性，并能為其抗氧化活性的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)參考。通過對比4個產(chǎn)地的啤酒花發(fā)現(xiàn)，啤酒花受生長環(huán)境、地域及氣候等因素的影響，其總多酚含量及抗氧化活性存在一定的差異，其中新疆啤酒花的總多酚含量及抗氧化活性最好，安徽啤酒花的總多酚含量及抗氧化活性最弱，同時還發(fā)現(xiàn)了多酚類成分的含量高低與其抗氧