大果青扦多糖提取工艺优化及抗氧化活性

姚松1,张姝怡2,王鹏州1,刘统1,于博1,刘松松1,谢朝晖2,卢敏2 *

(1.河南内乡宝天曼国家级自然保护区管理局,河南 南阳 474350;2. 河南城建学院 生命科学与工程学院,河南 平顶山 467000)

摘 要为优化大果青扦多糖提取工艺及探究其抗氧化活性,以大果青扦为原料,采用超声辅助技术提取大果青扦叶、果实、茎的多糖;通过正交试验筛选出最优提取条件,并对最优条件下的多糖进行体外抗氧化活性研究。结果表明,大果青扦叶多糖最佳提取条件为料液比1∶30 (g/mL)、超声温度60 ℃、超声时间60 min,此条件下叶多糖提取率为4.24%;果实多糖最佳提取条件为料液比1∶25 (g/mL)、超声温度70 ℃、超声时间70 min,此条件下果实多糖提取率为3.99%;茎多糖最佳提取条件为料液比1∶30 (g/mL)、超声温度70 ℃、超声时间70 min,此条件下茎多糖提取率为3.95%。多糖抗氧化活性分析显示,大果青扦叶多糖的抗氧化效果最好。

关键词大果青扦;多糖;超声波辅助技术;提取工艺;抗氧化活性

大果青扦(Picea neoveitchii)为松科云杉属植物[1],是国家二级珍稀濒危重点保护野生植物,为我国特有树种,裸子植物,是研究松科系统发育及裸子植物系统发育和起源的关键类群之一[2]。其种鳞宽大,比较特殊,对研究植物区系、云杉属分类和保护物种有重大意义,是集用材、药用、观赏和生态于一体的优良植物[3]

植物多糖广泛存在于根、茎、叶、花、果实和种子中[4]。植物多糖具有提高免疫力、调节肠道功能、保护肝脏、抗氧化、抗肿瘤、降血糖等多种生物学功能[5],且具有来源广、毒副作用低等特点,逐渐成为食品、医药领域的研究热点。植物多糖的提取原理是通过破坏细胞壁释放内容物得到多糖,细胞壁周围多含有脂质,一般在提取前需要将原料干燥粉碎并脱脂处理,然后利用多糖相似相溶的特点来进行提取[6]。在酸碱条件下,糖苷键易发生断裂,提取方法不当可能会使多糖因糖苷键断裂而发生部分水解,降低多糖提取率[7]。因此,提取工艺的有效性是获得多糖高提取率的关键[8]。多糖的提取是研究多糖理化性质、结构以及生物活性的前提,研究表明不同的提取方法各有优缺点,因此,在提取植物多糖时需要根据研究目的来选择合适的方法[9]。本试验以大果青扦为研究对象,采用超声辅助技术提取植物多糖,并优化提取工艺,进而探究其抗氧化活性,以期为促进植物多糖的高值化利用提供理论依据,同时为大果青扦多糖的开发利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

大果青扦:河南省南阳市内乡县宝天曼国家级自然保护区。葡萄糖、正丁醇:天津市恒兴化学试剂制造有限公司;无水乙醇、浓硫酸:洛阳市化学试剂厂;苯酚:天津市大茂化学试剂厂;石油醚:上海麦克林生化科技有限公司;氯仿、丙酮、硫酸亚铁、抗坏血酸:天津市凯通化学试剂有限公司;2,2'-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸[2,2'-azinobis-(3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate),ABTS]、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazyl,DPPH):北京索莱宝科技有限公司;磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、水杨酸:天津博迪化工股份有限公司;过硫酸钾:天津市风船化学试剂科技有限公司;30% 过氧化氢:天津市致远化学试剂有限公司。以上试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

超声波清洗机(CJ-040SD):深圳市超洁科技实业有限公司;离心机(Pico21):郑州金友宁仪器有限公司;恒温水浴锅(HH-6):上海力辰邦西仪器科技有限公司;冷冻干燥机(SCIENTZ-12N):宁波新芝生物科技股份有限公司;恒温振荡器(DLHR-D2802):北京东联哈尔仪器制造有限公司;电热鼓风干燥箱(101-1SA):金坛市盛蓝仪器制造有限公司;粉碎机(RS-FS1411):合肥荣事达电子电器集团有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 材料预处理

将大果青扦按部位进行处理,分为叶、果实、茎3 种材料。洗净后置于60 ℃的电热鼓风干燥箱中烘干,粉碎机粉碎后过60 目筛网,即得叶、果实、茎粉末样品。分别将其与石油醚以1∶10(g/mL)的料液比进行混合,振荡提取24 h 进行脱脂处理,过滤后风干,于密封袋中4 ℃保存备用。

1.3.2 多糖提取率的测定

1.3.2.1 葡萄糖标准曲线绘制

精密称取葡萄糖10 mg 于100 mL 容量瓶中,加水溶解并定容,摇匀得0.1 mg/mL 葡萄糖标准品溶液。分别精密移取0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL 葡萄糖标准品溶液于试管中,并加水定容至1 mL,摇匀配制成不同浓度的葡萄糖对照品溶液并编号。每管分别加入1 mL 5% 苯酚和5 mL 浓硫酸,充分振荡混匀,80 ℃水浴10 min 后,冷水浴5 min 终止反应,以蒸馏水为空白对照,每管取200 μL 加入酶标板,在490 nm 处测OD值。测3 次取平均值,以葡萄糖浓度(X)为横坐标,OD值(Y)为纵坐标绘制葡萄糖标准曲线,得出标准曲线方程[10]Y=9.321 4X+0.004 8,R²=0.998 8。葡萄糖标准曲线如图1 所示。

图1 葡萄糖标准曲线
Fig.1 Standard curve of glucose

1.3.2.2 大果青扦多糖提取率的测定

将提取到的粗多糖溶液稀释到一定浓度,采用苯酚-硫酸法测定其吸光度,将OD 值带入葡萄糖标准曲线,得到粗多糖质量浓度。大果青扦多糖提取率(E,%)的计算公式如下[11]

式中:A 为稀释倍数;W 为大果青扦粉末的质量,g;C 为粗多糖质量浓度,mg/mL;V 为粗多糖溶液总体积,mL。

1.3.3 大果青扦粗多糖超声辅助提取单因素试验

参考文献[12],设定初始料液比1∶30 (g/mL)、超声时间60 min、超声温度80 ℃、超声功率240 W。分别取大果青扦叶、果实、茎粉末与蒸馏水按1∶30 (g/mL)混匀,在80 ℃下进行超声辅助提取,超声时间为60 min。提取后,将固液混合物以4 000 r/min 离心10 min,取上清液用8 层纱布过滤,加入4 倍体积95%乙醇并不断搅拌,4 ℃醇沉24 h。4 000 r/min 离心15 min,收集沉淀,用无水乙醇、丙酮洗涤,4 000 r/min离心15 min,收集沉淀,蒸馏水复溶后得粗多糖溶液。

1.3.3.1 料液比对大果青扦叶、果实、茎多糖提取率的影响

分别称取0.5 g 大果青扦叶、果实、茎粉末,在超声时间为60 min、超声温度为80 ℃条件下,研究料液比为1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30 (g/mL)对多糖提取率的影响,以确定最佳料液比。

1.3.3.2 超声温度对大果青扦叶、果实、茎多糖提取率的影响

分别称取0.5 g 大果青扦叶、果实、茎粉末,在料液比为1∶30 (g/mL)、超声时间为60 min 条件下,研究超声温度为50、60、70、80、90 ℃ 对多糖提取率的影响,以确定最佳超声温度。

1.3.3.3 超声时间对大果青扦叶、果实、茎多糖提取率的影响

分别称取0.5 g 大果青扦叶、果实、茎粉末,在料液比为1∶30 (g/mL)、超声温度为80 ℃条件下,研究超声时间为30、40、50、60、70 min 对多糖提取率的影响,以确定最佳超声时间。

1.3.4 大果青扦粗多糖超声辅助提取正交试验

参考文献[13],在单因素试验结果的基础上,以料液比(A)、超声温度(B)、超声时间(C)为考察因素,多糖提取率为指标,每个因素选3 个水平,设计L9(34)正交试验,探究各因素对大果青扦叶、果实、茎多糖提取率的影响,每组重复试验3 次,以得到大果青扦叶、果实、茎多糖超声辅助提取的最佳工艺参数。叶、果实、茎多糖提取正交试验因素与水平见表1、表2。

表1 叶多糖提取正交试验因素与水平
Table 1 Factors and levels for orthogonal experiment of polysaccharides extracted from leaves

水平因素1 2 3 A 料液比/(g/mL)1∶20 1∶25 1∶30 B 超声温度/℃60 70 80 C 超声时间/min 40 50 60

表2 果实、茎多糖提取正交试验因素与水平
Table 2 Factors and levels for orthogonal experiment of polysaccharides extracted from fruits and stems

因素水平1 2 3 A 料液比/(g/mL)1∶20 1∶25 1∶30 B 超声温度/℃60 70 80 C 超声时间/min 50 60 70

1.3.5 粗多糖溶液分离纯化

经过超声辅助提取的大果青扦粗多糖样品含多种杂质,如蛋白质、色素等,采用Sevage 法进行脱蛋白处理,活性炭法进行脱色处理,采用透析进行除杂[14]

1.3.5.1 Sevage 法脱蛋白

参考文献[15],分别取大果青扦叶、果实、茎的粗多糖溶液40 mL,与Sevage 试剂按体积比4∶1 进行混合,恒温振荡2 h,静置20 min,4 000 r/min 离心15 min,中间白色沉淀为蛋白层,取上层多糖溶液,重复上述操作,直至无明显蛋白层析出为止,将脱蛋白后的多糖溶液于4 ℃冰箱保藏备用。

1.3.5.2 活性炭法脱色素

参考文献[16],活性炭经蒸馏水清洗过滤,120 ℃干燥后备用。取脱蛋白后的多糖溶液,加入2% 体积比的活性炭,50 ℃振荡脱色1 h,经9 000 r/min 离心15 min 后取上清液,得脱色后的多糖溶液。

1.3.5.3 透析

参考文献[17],将透析袋(3 500 Da)煮沸10 min 后用蒸馏水清洗,将脱色后的多糖溶液装入透析袋,放入烧杯,加蒸馏水至低于透析袋上端,透析72 h,在此期间每隔12 h 换1 次蒸馏水。透析结束后经冷冻干燥得到大果青扦叶、果实、茎多糖。

1.3.6 大果青扦叶、果实、茎多糖体外抗氧化活性测定

以大果青扦叶、果实、茎多糖清除自由基的能力为评价指标,进行体外抗氧化活性测定[18]。阳性对照组:将抗坏血酸(vitamin C,VC)配制成质量浓度分别为0.005、0.010、0.020、0.030、0.040、0.050 mg/mL 的6 个梯度作为对照。试验组:大果青扦叶、果实、茎多糖配制成浓度分别为0.005、0.010、0.020、0.030、0.040、0.050 mg/mL 的6 个梯度样品溶液。

1.3.6.1 大果青扦叶、果实、茎多糖对DPPH 自由基的清除能力测定

分别取2 mL 不同浓度样品溶液与等体积DPPH-乙醇溶液充分混匀,室温避光反应30 min,在517 nm处测定OD 值[19]。空白组以蒸馏水代替不同浓度样品溶液。DPPH 自由基清除率(R1,%)计算公式如下。

式中:A0 为蒸馏水和DPPH-乙醇溶液在517 nm 处的OD 值;A1 为不同浓度样品和DPPH-乙醇溶液在517 nm 处的OD 值;A2 为不同浓度样品和95%乙醇在517 nm 处的OD 值。

1.3.6.2 大果青扦叶、果实、茎多糖对ABTS+自由基的清除能力测定

分别取不同浓度样品溶液1 mL 和ABTS 溶液3 mL 混匀,恒温条件下避光反应15 min,在波长734 nm 条件下测定OD 值[20]。空白组以蒸馏水代替不同浓度样品溶液。ABTS+自由基清除率(R2,%)计算公式如下。

式中:A0 为蒸馏水和ABTS 溶液在734 nm 处的OD 值;A1 为不同浓度样品和ABTS 溶液在734 nm 处的OD 值;A2 为不同浓度样品和蒸馏水在734 nm 处的OD 值。

1.3.6.3 大果青扦叶、果实、茎多糖对羟自由基的清除能力测定

将2 mL 不同浓度样品与2 mL 硫酸亚铁溶液、2 mL 水杨酸-乙醇溶液、2 mL 过氧化氢溶液混匀。在37 ℃恒温水浴锅中反应60 min,冷却后在510 nm 处测定OD 值[21]。空白组以蒸馏水代替不同浓度样品溶液。羟自由基清除率(R3,%)计算公式如下。

式中:A0 为蒸馏水和2 mL 硫酸亚铁、2 mL 水杨酸-乙醇、2 mL 过氧化氢在510 nm 处的OD 值;A1 为不同浓度样品和2 mL 硫酸亚铁、2 mL 水杨酸-乙醇、2 mL 过氧化氢在510 nm 处的OD 值;A2 为不同浓度样品和2 mL 硫酸亚铁、2 mL 无水乙醇、2 mL 过氧化氢在510 nm 处的OD 值。

1.4 数据处理

采用SPSS 27.0 软件对试验数据进行统计分析,试验数据为3 次重复的平均值。

2 结果与分析

2.1 大果青扦叶、果实、茎多糖提取单因素试验结果

叶、果实、茎多糖提取单因素试验结果见图2。

图2 料液比、超声温度、超声时间对多糖提取率的影响
Fig.2 Effect of solid-liquid ratio,ultrasonic temperature,and ultrasound time on polysaccharide extraction rate

A.料液比对多糖提取率的影响;B.超声温度对多糖提取率的影响;C.超声时间对多糖提取率的影响。

由图2A 可知,料液比在1∶25(g/mL)之后,多糖溶解度达到饱和,加大溶剂多糖浸出量不会增加。因此大果青扦叶、果实、茎多糖选取料液比1∶20、1∶25、1∶30(g/mL)3 个水平作为正交试验优化范围。

由图2B 可知,在50~80 ℃范围内,随着超声温度的不断升高,多糖提取率也随之增加,超声温度对大果青扦多糖提取有明显促进作用。随着超声温度增加至90 ℃,多糖提取率呈降低趋势,说明高温会破坏多糖结构,从而降低提取率。因此大果青扦叶、果实、茎多糖选取超声温度60、70、80 ℃ 3 个水平作为正交试验优化范围。

由图2C 可知,在30~70 min 范围内,超声波产生的机械作用使大果青扦叶、果实、茎多糖提取率随超声时间的延长呈现先升高后降低的趋势。提取率达到峰值后延长超声时间,多糖提取率下降,说明超声时间过长会导致目标多糖的降解,从而降低多糖提取率。因此大果青扦叶多糖选取超声时间40、50、60 min 3 个水平作为正交试验优化范围;果实多糖和茎多糖选取超声时间50、60、70 min 3 个水平作为正交试验优化范围。

2.2 正交试验优化大果青扦叶、果实、茎多糖提取工艺

2.2.1 大果青扦叶多糖提取正交试验结果

叶多糖提取正交试验结果见表3。

表3 叶多糖提取正交试验结果
Table 3 Orthogonal experiment results of polysaccharides extracted from leaves

试验号A 料液比B 超声温度C 超声时间1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 1 2 2 2 3 3 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 2 3 1 3 1 2多糖提取率/%1.98 1.76 2.38 2.45 3.03 2.64 4.27 3.74 3.26均值k1均值k2均值k3极差R 2.040 2.707 3.757 1.717 2.900 2.843 2.760 0.140 2.787 2.490 3.227 0.737

由表3 可知,大果青扦叶多糖提取的最佳工艺组合为A3B1C3,即料液比为1∶30(g/mL),超声温度为60 ℃,超声时间为60 min。

叶多糖提取方差分析结果见表4。

表4 叶多糖提取方差分析
Table 4 Analysis of variance for polysaccharides extracted from leaves

注:* 表示影响显著,P<0.05。

因素A 料液比B 超声温度C 超声时间误差偏差平方和4.494 0.030 0.824 0.030自由度显著性2 2 2 2 F 比154.996 1.034 28.414 F 临界值19.000 19.000 19.000**

由表4 可知,影响效果排序为料液比>超声时间>超声温度。料液比和超声时间对大果青扦叶多糖提取的影响显著,在提取时应严格控制料液比和超声时间。

2.2.2 大果青扦果实多糖提取正交试验结果

果实多糖提取正交试验结果见表5。

表5 果实多糖提取正交试验结果
Table 5 Orthogonal experiment results of polysaccharides extracted from fruits

试验号A 料液比B 超声温度C 超声时间1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 1 2 2 2 3 3 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 2 3 1 3 1 2多糖提取率/%1.87 1.84 2.24 3.44 4.03 3.27 3.56 3.69 3.29均值k1均值k2均值k3极差R 1.983 3.580 3.513 1.597 2.957 3.187 2.933 0.254 2.943 2.857 3.277 0.420

由表5 可知,大果青扦果实多糖提取的最佳工艺组合为A2B2C3,即料液比为1∶25 (g/mL),超声温度为70 ℃,超声时间为70 min。

果实多糖提取方差分析结果见表6。

表6 果实多糖提取方差分析
Table 6 Analysis of variance for polysaccharides extracted from fruits

注:* 表示影响显著,P<0.05。

因素A 料液比B 超声温度C 超声时间误差偏差平方和4.895 0.118 0.295 0.120自由度2 2 2 2 F 比41.483 1.000 2.500 F 临界值19.000 19.000 19.000显著性*

由表6 可知,影响效果排序为料液比>超声时间>超声温度。料液比对大果青扦果实多糖提取的影响显著,在提取时应严格控制料液比。

2.2.3 大果青扦茎多糖提取正交试验结果

茎多糖提取正交试验结果见表7。

表7 茎多糖提取正交试验结果
Table 7 Orthogonal experiment results of polysaccharides extracted from stems

试验号A 料液比B 超声温度C 超声时间1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 1 2 2 2 3 3 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 2 3 1 3 1 2多糖提取率/%1.75 1.89 2.29 3.59 3.77 3.18 3.93 3.62 3.27均值k1均值k2均值k3极差R 1.977 3.513 3.607 1.630 3.090 3.093 2.913 0.180 2.850 2.917 3.330 0.480

由表7 可知,大果青扦茎多糖提取的最佳工艺组合为A3B2C3,即料液比为1∶30 (g/mL),超声温度为70 ℃,超声时间为70 min。

茎多糖提取方差分析结果见表8。

表8 茎多糖提取方差分析
Table 8 Analysis of variance for polysaccharides extracted from stems

注:* 表示影响显著,P<0.05。

因素A 料液比B 超声温度C 超声时间误差偏差平方和5.027 0.064 0.406 0.090自由度2 2 2 2 F 比56.483 0.719 4.562 F 临界值19.000 19.000 19.000显著性*

由表8 可知,影响效果排序为料液比>超声时间>超声温度。料液比对大果青扦茎多糖提取的影响显著,提取时应严格控制料液比。

2.3 最佳提取工艺验证

基于正交试验分析得到大果青扦叶、果实、茎多糖提取的最佳理论工艺,依照最优方案提取多糖,大果青扦叶、果实、茎多糖的最佳提取工艺验证结果见图3。

图3 最佳提取工艺多糖提取率
Fig.3 Optimal extraction process for polysaccharide extraction rate

由图3 可知,大果青扦叶多糖平均提取率为4.24%;大果青扦果实多糖平均提取率为3.99%;大果青扦茎多糖平均提取率为3.95%。叶多糖和果实多糖提取率接近正交试验结果,茎多糖最优方案提取率高于正交试验所得结果,说明该工艺参数对大果青扦叶、果实、茎多糖提取的可信度高,能有效预测大果青扦多糖提取率。

2.4 大果青扦叶、果实、茎多糖的抗氧化活性

2.4.1 大果青扦叶、果实、茎多糖对DPPH 自由基的清除能力

DPPH 自由基是一种稳定、以氮为中心的自由基,在波长517 nm 处有强烈的吸收,随着多糖浓度的升高,清除自由基的能力不断增强,吸光度逐渐变小。DPPH-乙醇溶液为紫色,加入大果青扦多糖溶液反应后,其颜色随多糖浓度升高而逐渐变浅。大果青扦叶、果实、茎多糖对DPPH 自由基的清除能力见图4。

图4 不同浓度叶、果实、茎多糖对DPPH 自由基的清除能力
Fig.4 Scavenging ability of polysaccharides from leaves,fruits,and stems at different concentrations on DPPH radicals

由图4 可知,在0.005~0.050 mg/mL 浓度范围内,多糖各浓度对DPPH 自由基有不同程度的清除能力,随着多糖浓度的升高,大果青扦叶多糖、果实多糖、茎多糖和VC 各浓度对DPPH 自由基的清除率也不断递增。多糖浓度在0.050 mg/mL 时,各样品对DPPH 自由基的清除能力最强。VC 对DPPH 自由基的清除能力随着浓度的增加而不断提高,高于3 种多糖样品,差异明显。果实多糖在浓度为0.005 mg/mL 和0.010 mg/mL时,对DPPH 自由基清除率的差异不明显。3 种多糖在0.050 mg/mL 时对DPPH 自由基的清除率均超过50%。叶多糖半数抑制浓度(median inhibition concentration,IC50)值为0.035 mg/mL,果实多糖IC50 值为0.048 mg/mL,茎多糖IC50 值为0.044 mg/mL。从IC50 值看,3 种多糖样品对DPPH 自由基的抗氧化效果为叶多糖>茎多糖>果实多糖。

2.4.2 大果青扦叶、果实、茎多糖对ABTS+自由基的清除能力

ABTS 溶液呈蓝绿色,加入多糖溶液后,随着多糖浓度的增加,溶液颜色逐渐变浅,在734 nm 处有最大吸收波长。叶、果实、茎多糖对ABTS+自由基的清除能力见图5。

图5 不同浓度叶、果实、茎多糖对ABTS+自由基的清除能力
Fig.5 Scavenging ability of polysaccharides from leaves,fruits,and stems at different concentrations on ABTS+ radicals

由图5 可知,在0.005~0.050 mg/mL 浓度范围内,多糖各浓度对ABTS+自由基有不同程度的清除能力,随着多糖浓度的升高,ABTS+自由基清除率也不断递增,说明大果青扦多糖的浓度与ABTS+自由基清除能力呈明显的正相关关系。多糖浓度在0.050 mg/mL时,各样品对ABTS+自由基的清除能力最强。叶、果实、茎多糖在浓度为0.005 mg/mL 和0.010 mg/mL 时,对ABTS+自由基清除能力差异不明显;果实多糖在浓度为0.010 mg/mL 和0.020 mg/mL 时,对ABTS+自由基清除能力差异不明显;叶、果实、茎多糖在0.030~0.050 mg/mL 范围内,随着浓度的递增,其对ABTS+自由基的清除率也显著增加。3 种多糖浓度在0.050 mg/mL 时,对ABTS+自由基的清除率均超过50%。叶多糖IC50 值为0.056 mg/mL,果实多糖IC50 值为0.067 mg/mL,茎多糖IC50 值为0.059 mg/mL。从IC50 值看,3 种多糖样品对ABTS+自由基的抗氧化效果为叶多糖>茎多糖>果实多糖。

2.4.3 大果青扦叶、果实、茎多糖对羟自由基的清除能力

叶、果实、茎多糖对羟自由基的清除能力见图6。

图6 不同浓度叶、果实、茎多糖对羟自由基的清除能力
Fig.6 Scavenging ability of polysaccharides from leaves,fruits,and stems at different concentrations on hydroxyl radicals

由图6 可知,在0.005~0.050 mg/mL 浓度范围内,各多糖各浓度对羟自由基有不同程度的清除能力,随着多糖浓度的升高,羟自由基清除率也不断递增。叶多糖、果实多糖在浓度为0.040 mg/mL 和0.050 mg/mL时,对羟自由基的清除率差异不明显;叶多糖、果实多糖在浓度为0.040 mg/mL 和0.050 mg/mL 时,对羟自由基的清除率差异不明显;果实多糖在浓度为0.005 mg/mL和0.010 mg/mL 时,对羟自由基的清除率差异不显著。3 种多糖浓度在0.050 mg/mL 时,对羟自由基的清除率均超过50%。叶多糖IC50 值为0.050 mg/mL,果实多糖IC50 值为0.043 mg/mL,茎多糖IC50 值为0.055 mg/mL。从IC50 值看,3 种多糖样品对羟自由基的抗氧化效果为果实多糖>叶多糖>茎多糖。

3 结论

本研究采用石油醚对原材料脱脂处理,风干后超声辅助提取大果青扦叶、果实、茎粗多糖,选取料液比、超声时间、超声温度3 个因素的各5 个水平进行单因素试验,比较分析多糖提取率。选取各因素较好的3 个水平设计正交试验,确定最佳提取工艺,并进行体外抗氧化活性研究。

结果显示,大果青扦叶多糖最佳提取条件为料液比1∶30(g/mL)、超声温度60 ℃、超声时间60 min;果实多糖最佳提取条件为料液比1∶25(g/mL)、超声温度70 ℃、超声时间70 min;茎多糖最佳提取条件为料液比1∶30(g/mL)、超声温度70 ℃、超声时间70 min。在最佳提取条件下,叶多糖提取率为4.24%,果实多糖提取率为3.99%,茎多糖提取率为3.95%。该工艺用于大果青扦多糖类物质的提取简单可行,具有较高参考价值。通过对大果青扦叶多糖、果实多糖、茎多糖进行抗氧化活性分析,发现不同多糖样品的不同浓度均表现出一定的抗氧化能力,并且抗氧化能力均随着多糖浓度的增加而逐渐升高,表明多糖的质量浓度与其抗氧化效果存在良好的量效关系。综合分析可知,大果青扦叶多糖的提取率最高,抗氧化性更好,为便于后续研究,可选取大果青扦叶作为原料探究其多糖类物质在食品、医药等领域的应用。

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Optimization of Extraction Process and Study on Antioxidant Activity of Polysaccharides from Picea neoveitchii

YAO Song1,ZHANG Shuyi2,WANG Pengzhou1,LIU Tong1,YU Bo1,LIU Songsong1,XIE Zhaohui2,LU Min2 *

(1. Baotianman National Nature Reserve Management Bureau in Neixiang,Nanyang 474350,Henan,China;2. School of Life Sciences and Engineering,Henan University of Urban Construction,Pingdingshan 467000,Henan,China)

Abstract: To optimize the extraction process of polysaccharides from Picea neoveitchii and explore its antioxidant activity,ultrasonic-assisted technology was used to extract polysaccharides from the leaves,fruits,and stems of Picea neoveitchii. The optimal extraction conditions were selected through orthogonal experiments,and the polysaccharides obtained under these optimal conditions were subjected to in vitro antioxidant activity studies. The experimental results showed that the optimal extraction conditions for polysaccharides from the leaves of Picea neoveitchii were a solid-liquid ratio of 1∶30 (g/mL),ultrasonic temperature of 60 ℃,and ultrasonic time of 60 min,with the leaf polysaccharides yielding an extraction rate of 4.24% under these conditions. The optimal extraction conditions for polysaccharides from the fruit were a solid-liquid ratio of 1∶25 (g/mL),ultrasonic temperature of 70 ℃,and ultrasonic time of 70 min,with the fruit polysaccharides yielding an extraction rate of 3.99% under these conditions. The optimal extraction conditions for polysaccharides from the stem were a solid-liquid ratio of 1∶30(g/mL),ultrasonic temperature of 70 ℃,and ultrasonic time of 70 min,with the stem polysaccharides yielding an extraction rate of 3.95% under these conditions. The analysis of the antioxidant activity of polysaccharides showed that the polysaccharides from the leaves of Picea neoveitchii had the best antioxidant effect.

Key words: Picea neoveitchii;polysaccharide;ultrasound-assisted technology;extraction process;antioxidant activity

DOI: 10.12161/j.issn.1005-6521.2026.06.017

基金项目: 河南省科技攻关计划项目(242102321116);河南内乡宝天曼国家级自然保护区横向合作项目(K-H2022136)

作者简介: 姚松(1983—),男(汉),高级工程师,硕士,研究方向:野生动植物监测与保护管理。

*通信作者: 卢敏(1987—),女(汉),讲师,博士,研究方向:食品科学。

引文格式:

姚松,张姝怡,王鹏州,等. 大果青扦多糖提取工艺优化及抗氧化活性[J]. 食品研究与开发,2026,47(6):138-145.

YAO Song,ZHANG Shuyi,WANG Pengzhou,et al. Optimization of Extraction Process and Study on Antioxidant Activity of Polysaccharides from Picea neoveitchii[J]. Food Research and Development,2026,47(6):138-145.

责任编辑:王艳

收稿日期:2024-09-12