范金波，蔡茜彤，冯叙桥*，侯 宇，范林林
（渤海大学食品科学研究院，辽宁省食品安全重点实验室，辽宁 锦州 121013）
摘 要：对牛蒡根多酚与黄酮的超高压提取工艺和抗氧化活性进行研究。在单因素试验基础上，用Box-Behnken设计，采用三因素三水平的响应面分析方法优化牛蒡根多酚和黄酮提取工艺。依据数据的模型拟合和回归分析，确定乙醇体积分数和料液比是影响多酚和黄酮得率的重要因素，并最终获得超高压辅助提取牛蒡根多酚和黄酮的最佳工艺条件为：乙醇体积分数75%、料液比1∶28（g/mL）、压力236 MPa、保压时间9 min、室温提取，采取该工艺得到牛蒡根多酚得率为（107.83±1.148） mg/g，黄酮得率为（21.27±0.950） mg/g。体外抗氧化实验结果表明：牛蒡根多酚提取物具有较强的金属离子螯合能力（IC 50值为（1.393±0.011） mg/mL）、DPPH自由基清除能力（IC 50值为（0.309±0.007） mg/mL）和铁离子还原能力。
关键词：牛蒡根；超高压；多酚；黄酮；响应面；抗氧化
超高压是指在较低温度或室温条件下将物料放入液体介质中，利用100～1 000 MPa的压力产生极高的静电压使基质材料的组织结构发生变化，破坏生物高分子立体结构的氢键、离子键以及疏水键等非共价键，大大减小了目标成分的扩散阻力，同时超高压在升、降压的过程中，瞬间的压差又为溶质的扩散提供了很高的传质动力，使提取过程更易进行 [1-2]。利用超高压技术提取天然产物，可以降低能耗、减少杂质的形成、缩短提取时间、避免热效应引起有效成分结构变化的同时，由于超高压只破坏非共价键，使得共价键的活性成分不受破坏，提高天然产物的提取率 [3-4]。
果蔬中的多酚类化合物作为天然的抗氧化剂能够阻止活性氧和活性氮的增加，调节机体内氧化剂和抗氧化剂的稳态，防止或减弱生物大分子的氧化损伤，从而达到降低许多慢性疾病的发病率以及延缓衰老的作用 [5]。此外，多酚类化合物能够形成食品中的苦味、涩味、香味、颜色以及氧化稳定性等，是果蔬、谷物等食品感官质量和营养质量的决定因素 [6]。Mikami-Konishide等 [7]研究日本的71 种果蔬多酚提取物清除氧自由基的能力，发现牛蒡多酚提取物清除氧自由基的能力仅次于长果种、紫苏和空心菜，位于第4位。娄在祥 [8]利用超声微波辅助提取牛蒡叶多酚，并鉴定了牛蒡叶的11 种活性成分，包括绿原酸、咖啡酸、芦丁、槲皮素、槲皮苷、苯甲酸等，且研究发现牛蒡多酚提取物有着与合成抗氧化剂特丁基对苯二酚（tert-butylhydroquinone，TBHQ）相近的抗氧化活性。Ku [9]、Liu [10]等报道牛蒡多酚提取物对于幽门螺杆菌引发的胃溃疡有辅助治疗作用。
本实验以牛蒡根为研究对象，通过超高压辅助提取牛蒡根多酚和黄酮，优化了牛蒡根多酚和黄酮的提取条件，并通过2,2-联苯基-1-苦基肼基（2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl，DPPH）自由基清除能力、金属离子螯合能力和铁离子还原能力等多种体外体系对牛蒡根多酚和黄酮提取物的抗氧化活性进行评价，从而进一步了解了牛蒡根的生物活性，为超高压技术在牛蒡天然产物领域的提取和应用及牛蒡根进一步开发应用提供理论依据。
1.1 材料与试剂
牛蒡根 徐州大自然公司。
DPPH 百灵威科技有限公司；菲洛嗪 合肥博美生物有限公司；Folin-Ciocalteu试剂 天津市光复精细化工研究所；2,4,6-三吡啶基三嗪 阿拉丁试剂有限公司；其余试剂均为分析纯。
1.2 仪器与设备
RRH-A500高速多功能粉碎机 上海缘沃工贸有限公司；UV-2700紫外-可见光分光光度计 日本Shimadzu公司；JA5003电子天平 上海舜宇恒平科学仪器有限公司；Centrifuge5804-R冷冻离心机 德国Eppendorf公司；HPP.L2-600/0.6超高压设备 天津市华泰森淼超高压设备有限公司；SF-300塑料薄膜封口机 温州市兴业机械设备有限公司。
1.3 方法
1.3.1 牛蒡根预处理
将新鲜牛蒡根清洗切片并于0.5%抗坏血酸溶液中浸泡30 min [11]，沥干切碎后，40 ℃烘干恒质量，粉碎过筛，制得牛蒡根干粉。准确称取一定量粉碎过筛的牛蒡根粉于蒸煮袋中，加入乙醇溶液，混匀封口，放入超高压设备中，于不同条件下提取牛蒡根多酚和黄酮。将浸提后的萃取液于4 000 r/min离心10 min，收集上清液，定容，得到牛蒡根多酚和黄酮提取液。
1.3.2 多酚含量的测定
1.3.2.1 多酚标准曲线的建立
多酚含量的测定采用Folin-Ciocalteu法测定 [12]。准确称取没食子酸对照品10 mg，用80%乙醇溶液溶解并定容50 mL。准确移取0.0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0 mL没食子酸对照品溶液于25 mL比色管中，依次加入福林-酚试剂0.2 mL，质量分数15%的Na 2CO 3溶液2.0 mL，用80%乙醇溶液定容，使其最终质量浓度分别为0、4、8、12、16、20、24、28、32、36、40、44、48 μg/mL，室温条件下静置60 min，于765 nm波长处测定吸光度，制作没食子酸标准曲线，得到吸光度（x）与多酚质量浓度（y）的方程：y=0.004 35x＋0.000 9（R 2=0.998 9）。
1.3.2.2 牛蒡根提取液多酚含量的测定
取1.0 mL牛蒡根提取液加入25 mL比色管中，依次加入福林-酚试剂0.2 mL、15% Na 2CO 3溶液2.0 mL、80%乙醇溶液定容，室温条件下静置60 min，于765 nm波长处测定吸光度，测得的吸光度代入标准曲线，求得比色管中牛蒡根多酚质量浓度，并按式（1）计算牛蒡根多酚得率。
式中：ρ为比色管中牛蒡根多酚质量浓度/（μg/mL）；V 1为比色管量程，25 mL；V 2为反应体系中牛蒡根提取液体积，1.0 mL；V为多酚提取液总体积/mL；m为牛蒡根粉总质量/g。
1.3.3 黄酮含量的测定
1.3.3.1 黄酮标准曲线的建立
黄酮含量的测定采用NaNO 2-Al(NO 3) 3法测定 [13]。准确称取芦丁对照品10 mg，用80%乙醇溶液定容50mL。准确移取0.0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0 mL芦丁对照品溶液于25 mL比色管中，加入5% NaNO 2溶液0.4 mL摇匀，静置6 min，再加入10% Al(NO 3) 3溶液0.4 mL摇匀，静置6 min，最后加入4% NaOH溶液4.0 mL，用80%乙醇溶液定容，室温静置15 min，测定509 nm波长处吸光度，制作芦丁标准曲线并得到吸光度（x）与黄酮质量浓度（y）的方程：y=0.013 1x—0.000 1（R 2=0.998 7）。
1.3.3.2 牛蒡根黄酮含量的测定
取1.0 mL牛蒡根提取液加入25 mL比色管中，加入5% NaNO 2溶液0.4 mL摇匀，静置6 min，再加入10% Al(NO 3) 3溶液0.4 mL摇匀，静置6 min，最后加入4% NaOH溶液4.0 mL，加入80%乙醇溶液定容，室温静置15 min，测定509 nm波长处吸光度，代入标准曲线，按式（2）求得比色管中牛蒡根黄酮得率。
式中：ρ为比色管中牛蒡根黄酮质量浓度/（μg/mL）；V 1为比色管量程，25 mL；V 2为反应体系中牛蒡根提取液体积，1.0 mL；V为黄酮提取液总体积/mL；m为牛蒡根粉总质量/g。
1.3.4 单因素试验设计
1.3.4.1 料液比对牛蒡根多酚和黄酮得率的影响
分别选取料液比1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶35、1∶40（g/mL），在乙醇体积分数80%、保压时间9 min、压力400 MPa条件下，研究料液比对牛蒡根多酚得率的影响。
1.3.4.2 超高压压力对牛蒡根多酚和黄酮得率的影响
分别选取超高压压力100、200、300、400、500 MPa，在乙醇体积分数80%、保压时间9 min、料液比1∶25（g/mL）条件下，研究压力对牛蒡根多酚得率的影响。
1.3.4.3 乙醇体积分数对牛蒡根多酚和黄酮得率的影响
分别选用0%、20%、40%、60%、80%、100%体积分数的乙醇作为溶剂，在保压时间9 min、料液比1∶25（g/mL）、压力400 MPa条件下，研究乙醇体积分数对牛蒡根多酚得率的影响。
1.3.4.4 保压时间对牛蒡根多酚和黄酮得率的影响
分别选用保压时间3、5、7、9、11、13 min，在料液比1∶25（g/mL）、压力400 MPa、乙醇体积分数80%条件下，研究保压时间对牛蒡根多酚得率的影响。
1.3.5 响应面试验设计
根据单因素试验结果结合实际操作条件，选取乙醇体积分数、料液比和压力为3 个考察因素，利用Box-Behnken设计方法，选3 个中心点进行15 个试验，并对试验数据进行多项式回归分析，建立二次响应回归模型，拟合得到二次回归方程。
1.3.6 牛蒡根提取物抗氧化活性的研究
1.3.6.1 金属离子螯合能力
参照Gulcin等 [14]的测定方法，以多酚的质量浓度为参考标准，向2.4 mL系列质量浓度的牛蒡根提取物溶液中依次加入现配的30 μL 2 mmol/L的FeCl 2溶液和60 μL 5 mmol/L的菲咯嗪溶液，混合均匀后室温静置10 min，测定混合液在562 nm波长处的吸光度，以等量的超纯水代替样品溶液作为空白对照。以样品质量浓度为自变量，自由基清除率为因变量作图并进行线性拟合，计算IC 50值，其中IC 50值定义为清除率为50%时所需抗氧化剂的质量浓度，所需质量浓度越低，表明该物质金属离子螯合能力越强 [15]。见式（3）：
式中：A S为样品管的吸光度；A 0为对照管的吸光度。1.3.6.2 DPPH自由基清除活性
称取0.009 85 g DPPH以无水乙醇定容至250 mL作为DPPH工作液，在反应体系中，以多酚的质量浓度为参考标准，于10 mL试管中加入0.2mL系列质量浓度的牛蒡根提取物溶液，再加入2.0 mL DPPH工作液，振荡摇匀，于室温条件下避光静置30 min，测定517 nm波长处的吸光度，以加入等量的乙醇作为空白对照 [16]。以样品质量浓度为自变量，自由基清除率为因变量作图并进行线性拟合，按式（4）计算IC 50值。
式中：A S为样品管的吸光度；A 0为对照管的吸光度。1.3.6.3 铁离子还原能力
称取1.550 00 g三水合乙酸钠加入8.0 mL冰醋酸，以超纯水定容至500 mL；称取0.156 20 g 2,4,6-三吡啶基三嗪，加入165 μL浓盐酸，以超纯水定容至50 mL；称取0.162 10 g FeCl 3，加入30.0 mL超纯水溶解摇匀。以上3 种溶液按体积10∶1∶1比例混合配制成铁离子还原法工作液，以多酚的质量浓度为参考标准，于10 mL试管中分别加入0.2 mL不同质量浓度的牛蒡根提取物溶液，再加入2.0 mL FRAP工作液，振荡摇匀，于37 ℃条件下静置10 min，测定593 nm波长处吸光度 [17]。
1.4 统计分析
所有实验重复测定3 次，各项指标的数据均用Origin 8.5软件处理作图，Design-Expert 8.0.6软件进行方差分析，SPSS 19.0软件进行统计学分析，结果用
±s表示，P＜0.05表示有显著差异，P＜0.01表示具有极显著差异。
2.1 单因素试验结果
2.1.1 料液比对牛蒡根多酚和黄酮得率的影响
如图1所示，在料液比1∶15～1∶40范围内，随着提取液用量的增大，多酚和黄酮得率均呈现先增加后减小趋势，当料液比为1∶30时，黄铜与多酚得率同时达到最大值，由此确定牛蒡根多酚最适提取料液比为1∶30。
图1 料液比对牛蒡根多酚（a）和黄酮（b）得率的影响
Fig.1 Effects of solid to liquid ratio on the yield of polyphenols and flavones from burdock roots
2.1.2 压力对牛蒡根多酚和黄酮得率的影响
图2 压力对牛蒡根多酚（a）和黄酮（b）得率的影响
Fig.2 Effects of ultrahigh pressure on the yield of polyphenols and flavones from burdock roots
如图2所示，在100～500 MPa压力范围内，随着压力的升高，牛蒡根多酚及黄酮得率均呈现“增加-下降-增加-下降”的变化趋势，两个极值点分别在200、400 MPa处得到，比较两处多酚得率的大小，发现400 MPa处多酚和黄酮得率均高于200 MPa处，由此确定牛蒡根多酚最适提取压力为400 MPa。研究中牛蒡根多酚随压力变化的趋势与岳亚楠等 [18]研究结果相一致。处理压力的大小决定了提取物细胞与外界环境之间的压力差，压力差越大，溶剂越容易渗透到组织细胞内部与细胞内容物接触，有利于有效成分的提取，但压力过大可能会破坏某些有效成分，因此多酚得率会呈现先增加后降低再增加的趋势 [2]。
2.1.3 乙醇体积分数对牛蒡根多酚和黄酮得率的影响
由图3所示，随着乙醇体积分数的增加，多酚及黄酮得率呈现先增加后减小趋势，当乙醇体积分数为80%时，二者均达到最大值，由此确定牛蒡根多酚超高压提取最适乙醇体积分数为80%。
图3 乙醇体积分数对牛蒡根多酚（a）和黄酮（b）得率的影响
Fig.3 Effects of ethanol concentration on yield of polyphenols and flavones from burdock roots
2.1.4 保压时间对牛蒡根多酚和黄酮得率的影响
图4 保压时间对牛蒡根多酚（a）和黄酮（b）得率的影响
Fig.4 Effects of dwell time on the yield of polyphenols and flavones from burdock roots
如图4a所示，多酚得率随着保压时间的延长呈现先增加后趋于平稳趋势，在9 min处达到最大值，如图4b所示，黄酮得率随着保压时间的延长呈现先增加后降低趋势，且通过软件分析得在7 min和9 min处黄酮得率无显著差异（P＞0.05），由此可确定黄酮的最适保压时间是7 min，综合上述两种情况确定牛蒡根多酚最适提取时间为9 min。由于多酚和黄酮得率受保压时间影响较小（最大与最小值差别分别为2.24 mg/g和1.59 mg/g），所以在下一步响应面优化试验中不再考虑该因素。
2.2 响应面法优化牛蒡根多酚提取工艺结果
根据单因素试验结果，结合试验设备条件选取乙醇体积分数X 1、料液比X 2、提取压力X 3为牛蒡根多酚提取优化实验的3 个因素，固定保压时间为9 min。响应面分析方案与结果见表1。
表1 响应面试验设计方案及结果
Table1 Design-Expert design scheme and experimental results
试验号X 1乙醇体积分数/% Y 2黄酮得率/（mg/g）1901∶30500105.75016.925 2701∶30500108.15019.050 3901∶4040098.95016.675 4701∶30300108.05019.175 5801∶20300101.70019.500 6901∶30300102.82517.100 7801∶30400114.75020.325 8801∶20500100.72519.550 9801∶30400114.75020.425 10901∶2040096.57515.975 11801∶30400115.25020.375 12701∶2040098.95017.625 13701∶40400104.87518.775 14801∶40500105.7251 9.975 15801∶40300106.75020.050 X2料液比X 3压力/ MPa Y 1多酚得率/（mg/g）
利用Design-Expert 8.0.6软件对表1试验数据进行线性拟合，获得超高压辅助提取牛蒡根多酚得率（Y 1）和黄酮得率（Y 2）对乙醇体积分数（X 1）、料液比（X 2）、压力（X 3）的二次回归模型方程分别为：
表2 多酚结果方差分析
Table2 Analysis of variance (ANOVA of polyphenols
注：**.差异极显著（P ＜ 0.01）；*.差异显著（P ＜ 0.05）。下同。
来源平方和自由度均方F值P值X 1乙醇体积分数31.70131.7042.12＜0.001 3** X 2料液比42.09142.0953.93＜0.000 7** X 3压力0.1310.130.170.693 5 X 1X 23.1513.154.190.096 1 X 1X 32.0012.002.650.164 4 X 2X 36.25×10 —416.25×10 —48.31×10 —40.978 1 X1 2 146.791146.79195.06＜0.000 1** 284.24 1 284.24377.70＜0.000 1** X 3 221.58121.5828.680.003 1**模型487.76954.2072.02＜0.000 1**残差3.7650.75失拟项3.6031.2014.380.065 7净误差0.1720.08总和491.5314 X22
表3 黄酮结果方差分析
Table3 Analysis of variance (ANOVA of flavonesvones
来源平方和自由度均方F值P值X 1乙醇体积分数7.9017.90291.59＜0.000 1** X 2料液比1.0011.0036.820.001 8** X 3压力1.30×10 —211.30×10 —20.490.516 3 X 1X 25.10×10 — 215.10×10 —21.870.229 9 X 1X 36.25×10 —416.25×10 —42.30×10 —20.885 2 X 2X 33.91×10 —413.91×10 —40.140.719 8 X1 2 21.43121.43791.11＜0.000 1** X2 3.50×10 —213.50×10 —21.280.309 4模型 31.7893.53130.32＜0.000 1**残差0.1450.03失拟项0.1330.0417.400.054 8净误差5.00×10 —322.50×10 —3总和31.9114 1.8311.8367.370.000 4** X3 22
对此模型进行回归分析，多酚和黄酮的分析结果如表2、3所示，由表2可知，多酚得率试验设计模型整体呈极显著水平（P＜0.01），失拟不显著（P＞0.05）。乙醇体积分数、料液比及二者的二次项对多酚得率的影响呈极显著水平（P＜0.01），压力的二次项对多酚得率的影响呈极显著水平（P＜0.01）。乙醇体积分数、料液比和压力三者之间的交互作用不显著，各因素对牛蒡根多酚得率影响大小顺序依次为料液比＞乙醇体积分数＞压力。回归方差分析结果表明，该模型相关系数R 2为0.992 3，模型校正相关系数R 2 Adj为0.978 6，说明此模型可以解释97.86%响应值的变化。变异系数为0.82%，较小，说明试验结果重复性较好。由于压力（X 3）对多酚得率无显著影响，固定压力为400 MPa，可得到乙醇体积分数和料液比的变化对牛蒡根多酚得率影响的响应面分析图（图5）。
由表3可知，黄酮得率试验设计整体模型呈极显著水平，失拟不显著。乙醇体积分数和料液比及二者的二次项对黄酮得率的影响呈极显著水平，压力和压力的二次项对黄酮得率的影响不显著。乙醇体积分数、料液比和压力之间的交互作用不显著，各因素对牛蒡根黄酮得率影响大小顺序依次为乙醇体积分数＞料液比＞压力。回归方程方差分析结果表明，该模型相关系数R
2为0.995 8，模型校正相关系数
为0.988 1，变异系数为0.88%，较小，说明试验结果重复性较好，且能解释98.81%响应值的变化。固定压力为400 MPa，乙醇体积分数和料液比对牛蒡根黄酮得率的响应面分析图如图6所示。
等高线图同一曲线上响应值相同，图形中心响应值最大，等高线图沿某一因素轴方向曲线密度越大，说明响应值对该因素的变化越敏感，反映在响应面上则是曲面坡度越陡峭，等高线形状趋向椭圆且椭圆轴线与坐标轴的角度越大，则交互作用越明显 [19]。如图5所示的响应面为开口向下的凸形曲面，有极高值，料液比和乙醇体积分数方向的曲面坡度陡峭，且料液比方向的曲面坡度更为陡峭，说明多酚得率对这2 个因素的变化敏感，且对料液比的变化更为敏感，与表2中参数估计相吻合。
图5 乙醇体积分数（X
1）、料液比（X
2）对多酚得率的影响
Fig.5 Effect of ethanol concentration and solid-to-liquid ratio on the extraction rate of polyphenols
图6 乙醇体积分数（X
1）、料液比（X
2）对黄酮得率的影响
Fig.6 Effects of ethanol concentration and solid-to-liquid ratio on the extraction rate of flavones
如图6所示的响应面为开口向下的凸形曲面，有极高值，在一定范围内，黄酮得率在乙醇体积分数方向的曲线较料液比方向的更为陡峭，说明乙醇体积分数对黄酮得率影响更显著，与表3方差分析表一致。由以上两图可知，多酚和黄酮得率随着乙醇体积分数和料液比中提取液用量的增加，呈现先增加后减少趋势。这可能是因为：在较低乙醇体积分数范围内，随着体积分数增大，多酚与多糖、蛋白质等物质之间的氢键和疏水作用力越容易断裂，多酚得率提高 [20]，但乙醇体积分数过大时，由相似相容原理，不易于水溶性多酚的提取；随着提取液用量的增加，溶剂与原料的体积分数差就越大，从而促进传质过程，但差别过大时，超高压产生的效应不再明显，导致多酚得率不再增加甚至降低 [21]。
2.3 验证实验
由软件分析得，最佳提取条件为乙醇体积分数74.02%、料液比1∶28.38、压力236.36 MPa，在此最优条件下多酚得率为107.17 mg/g，黄酮得率为20.33 mg/g。结合实际操作，确定提取条件为：乙醇体积分数75%、料液比1∶28、压力236 MPa、保压时间9 min、提取温度为室温，采取该工艺得到牛蒡根多酚得率为（107.83±1.148） mg/g；黄酮得率为（21.27±0.950） mg/g。模型值与实验值相对标准偏差分别为0.61%和4.42%，说明Design-Expert软件响应面试验设计有效地对超高压辅助提取牛蒡根多酚的工艺参数进行了优化。
2.4 牛蒡根提取物的抗氧化活性
2.4.1 金属离子螯合能力
人体内过量的金属离子可引起脂质过氧化，并进一步诱导自由基和脂质过氧化物的产生，因此，螯合金属离子可通过间接的途径达到抗氧化和抗自由基的目的 [22]。以多酚质量浓度为参考标准，将牛蒡根提取物稀释成系列质量浓度，不同质量浓度牛蒡根提取物的金属离子螯合能力如图7所示。在所选质量浓度范围内，金属离子螯合能力与牛蒡根提取物多酚质量浓度有很好的线性关系，R 2=0.997 2，由此拟合曲线可得牛蒡根提取物金属离子螯合能力的IC 50值为（1.393±0.011） mg/mL，说明牛蒡根提取物具有较强的金属离子螯合能力。
图7 不同质量浓度的牛蒡根提取物对金属离子螯合能力的线性拟合结果
Fig.7 Dose-dependent ferric ions chelating ability of burdock root extract
图8 不同质量浓度牛蒡根提取物的DPPH自由基清除能力（a）及其a线性拟合结果（b）b
Fig.8 Dose-dependent inhibition of burdock root extract on DPPH free radical and its linear correlation
2.4.2 DPPH自由基清除能力由图8a可知，DPPH自由基清除率随着牛蒡根多酚提取液质量浓度的增加呈先增加后趋于水平的趋势，选取线性关系较好的质量浓度范围，以牛蒡根提取物的质量浓度为自变量，自由基清除率为因变量的线性拟合图如图8b所示，在所选质量浓度范围内二者线性关系良好（R 2=0.999 7），由此拟合曲线可得牛蒡根提取物DPPH
自由基清除能力的IC 50值为（0.309±0.007） mg/mL，说明牛蒡根提取物具有较强的DPPH自由基清除能力。
2.4.3 铁离子还原能力
图9 不同质量浓度牛蒡根提取物的铁离子还原能力
Fig.9 Dose-dependent ferric reducing ability of burdock root extract
在0.2 mL一系列质量浓度梯度的牛蒡根提取物溶液中加入2.0 mL FRAP工作液，测定各自的吸光度，并对牛蒡根提取物的抗氧化性进行评价。如图9所示，随着牛蒡根提取物质量浓度的增加，吸光度逐渐增大，即铁离子还原能力逐渐增强，由此可见，铁离子还原能力与 牛蒡根提取物质量浓度有明显的剂量依赖关系，牛蒡根提取物有较强的铁离子还原能力。还原反应的结果通常是终止某些对人体有害的自由基反应 [23]，由此可以推断牛蒡根可能具有有益于人体的生物活性。
在单因素试验结果的基础上，使用Design-Expert 8.0.6软件和响应面试验优化超高压辅助牛蒡根多酚和黄酮提取的工艺，结合实际操作确定最佳工艺条件为乙醇体积分数75%、料液比1∶28、压力236 MPa、保压时间9 min、提取温度为室温，采取该工艺得到牛蒡根多酚得率为（107.83±1.148） mg/g，远高于前期超声波辅助牛蒡根多酚和黄酮提取实验中的多酚得率（47.12 mg/g）；黄酮得率为（21.27±0.950） mg/g，与微波提取结果相近，由此可见超高压是一种高效的多酚和黄酮类化合物辅助提取方法。体外抗氧化实验表明：牛蒡根提取物具有较强的金属离子螯合能力，IC 50值为（1.393±0.011） mg/mL；较强的DPPH自由基清除能力，IC 50值为（0.309±0.007） mg/mL；此外，牛蒡根提取物还具有较强的铁离子还原能力。作为一种天然抗氧化剂，牛蒡根具有较好的开发潜力。
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Optimization of Process for Ultra High Pressure-Assisted Synchronous Extraction of Polyphenols and Flavones from Burdock Roots and Their Antioxidant Activity
FAN Jinbo CAI Xitong FENG Xuqiao*′HOU Yu FAN Linlin
(Food Safety Key Laboratory of Liaoning Province Food Science Research Institute Bohai University Jinzhou 121013′China)
Abstract：The ultra high pres sure (UHP)-assisted simultan eous extraction and antioxidant activity of total phenols and flavones from burdock roots were studied. To optimize the extraction process, the response surface methodology with three factors at three levels was adopted on the basis of single factor experiments. Model fi tting and regression analysis of experimental data showed that two significant factors which influence total phenol and flavone yields were ethanol concentratio n and solid-to-solvent ratio. The optimal extraction conditions were determined as follows: 75% ethanol as extraction solvent, solid-to-solvent ratio 1:28 (g/mL), extraction pressure 236 MPa, pressure holding time 9 minutes, and room temperature. Under these optimal conditions, the yield of total phenols and fl avones from burdock reached (107.83 ± 1.148) and (21.27 ± 0.950) mg/g respectively. The polyphenols extracted from burdock showed strong ferric ions chelating ability (IC 50(1.393 ± 0.011) mg/mL), 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) radical-scavenging activity (IC 50(0.309 ± 0.007) mg/mL) and ferric ions reducing power.
Key words：burdock roots ultra high pressure total phenol fl avone response surface methodology antioxidant activity
中图分类号：TS201.2
文献标志码：A
文章编号：1002-6630（2015）06-0069-07
doi：10.7506/spkx1002-6630-201506013
收稿日期：2014-07-01
基金项目：辽宁省食品安全重点实验室开放课题（LNSAKF2013017）
作者简介：范金波（1977—），男，讲师，博士，研究方向为食品生物化学。E-mail：jinbo_fan@hotmail.com
*通信作者：冯叙桥（1961—），男，教授，博士，研究方向为农产品加工及贮藏工程。E-mail：feng_xq@hotmail.com