藜麥種皮中總皂苷提取工藝的優(yōu)化及種皮不同部位皂苷含量的比較研究

張陸軍 趙婭敏 李春麗 楊玉銀 李令 吳代瓊 王治菊 劉夢實 孫樂兵 任敏 郭曉農(nóng)

摘要：本文對藜麥一層種皮中總皂苷的提取工藝進行研究。在單因素試驗基礎(chǔ)上，選取乙醇濃度、提取時間和料液比三因素三水平并利用Box-Behnken desingn（BBD）試驗設(shè)計，確定皂苷提取工藝的優(yōu)化組合條件為：乙醇濃度90%、提取時間24 min、料液比1：30 （g/mL）。在該條件下提取皂苷的含量預(yù)測值為21.78 g/100 g，驗證值為21.84 g/100 g，相對誤差為0.27%。與正交試驗優(yōu)化的工藝條件下提取的藜麥皂苷含量有所增加。采用響應(yīng)面優(yōu)化試驗所得最佳提取工藝對藜麥一層種皮、二層種皮和癟粒中的皂苷進行提取并測定其含量，得出藜麥一層種皮中皂苷含量最高。

關(guān)鍵詞：藜麥;皂苷;響應(yīng)面分析

【中圖分類號】R-3 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2107-2306（2020）01-086-02

藜麥（Chenopodium quinoa willd）又稱南美藜、藜谷等，為藜科藜屬雙子葉植物，穗部可呈紅、紫、黃三種顏色。它原產(chǎn)于南美洲安第斯山脈的哥倫比亞、厄瓜多爾、秘魯該植物因具有極好的營養(yǎng)價值被認(rèn)為是一種“神圣的植物”?，F(xiàn)代研究證實，藜麥?zhǔn)俏ㄒ灰环N含有高質(zhì)量完整蛋白質(zhì)和廣泛必需氨基酸的植物食品，類似于牛奶酪蛋白[2];藜麥還含有高含量的不飽和脂肪酸，膳食纖維和礦物質(zhì)，以及其它生理活性化合物，如黃酮、多酚、植物甾醇等;同時，藜麥還是一種低果糖低葡萄糖的食物。因此，藜麥被認(rèn)為是唯一一種單作物即可滿足人類所需的全部營養(yǎng)的糧食定為“糧食之母”，美國將其作為宇航員的日常口糧。2013年是聯(lián)合國欽定的國際藜麥年。但是，到目前為止，藜麥的應(yīng)用不夠深入，主要采用多次碾磨的方式去掉麥麩被加工成藜麥米或藜麥粉，麩皮作為副產(chǎn)品含有較高的皂苷。皂苷是藜麥中主要的抗?fàn)I養(yǎng)因子，但也具有較好的生物活性，如鎮(zhèn)痛抗炎、抗菌、抗氧化、抗病毒、抗癌等。為了有效利用藜麥麩皮和癟粒這一寶貴資源，挖掘藜麥的特殊功能價值，本研究擬首先對藜麥一層麩皮中總皂苷的提取工藝進行研究，在確定的藜麥麩皮中皂苷的最佳提取工藝基礎(chǔ)上，測定藜麥一層麩皮、二層麩皮和藜麥癟粒中皂苷含量，為藜麥麩皮和癟粒的進一步開發(fā)利用提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1實驗材料

藜麥一層麩皮、二層麩皮和癟粒（甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院）

齊墩果酸對照品（中國藥品研究院）、高氯酸、香草醛、冰醋酸和無水乙醇均為分析純。

KQ-100DE型數(shù)控超聲波清洗儀（昆山市超聲儀器有限公司）;DGG-9023A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海森信實驗儀器有限公司）;UV2000紫外可見分光光度計（北京宏昌信科技有限公司）;AB204-S型電子天平（深圳市新朗普電子科技有限公司）;萬能粉碎機（廣州市旭朗機械設(shè)備有限公司）。

1.2實驗方法

1.2.1齊墩果酸標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

精密稱取10 mg齊墩果酸，將齊墩果酸溶解在甲醇溶液中，稀釋至10 mL刻度管中，均勻搖晃以得到濃度為1mg/mL的齊墩果酸標(biāo)準(zhǔn)溶液。精確移取齊墩果酸標(biāo)準(zhǔn)溶液 0、30、60、90、120、150 μL 且分別置于已編號的6組干燥的10 mL的具塞試管中，將恒溫水浴鍋的溫度調(diào)節(jié)為60 ℃，待恒溫水浴鍋內(nèi)的水溫上升至60 ℃，將溶液放在60 ℃水浴鍋中把溶劑揮發(fā)干凈，每組平行2次。待具塞量筒中的溶劑揮發(fā)干后，按順序用相應(yīng)的移液管準(zhǔn)確先移取 0.20 mL 5% 香草醛 - 冰醋酸溶液，再加入0.80 mL 高氯酸溶液至相應(yīng)編號的具塞量筒中，加塞搖勻，并置于60 ℃水浴鍋中顯色約15分鐘，取出后立即用冷水把溶液冷卻到室溫，加入5.00 mL 冰乙酸，振蕩搖勻。用配置沒有加齊墩果酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的空白溶液做參比，在400 nm到700 nm波長下，用分光光度計測定測定最大吸收波長為545 nm，在最大吸收波長處測定吸光度（A）值，以A為縱坐標(biāo)，濃度（C）為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2.2 總皂苷含量的測定

采用香草醛-高氯酸法：用合適的移液管準(zhǔn)確移取 0.20 mL提取液，置于洗凈，干燥的10 mL帶塞試管中，在含有提取溶液的具塞試管中，用相應(yīng)移液管先加入 0.20 mL 5%香草醛-冰醋酸溶液，接著加入0.80 mL高氯酸溶液，加塞后振蕩搖勻，在60 ℃恒溫水浴鍋中顯色15分鐘，取出后立即用冷水冷卻至室溫，加入5.00mL冰乙酸，搖晃均勻，并且在最大的吸收波長545nm處測定樣品吸光度值，用所測得的吸光度值計算總皂苷含量[3，4]。

1.3單因素實驗

1.3.1乙醇濃度對總皂苷得率的影響

準(zhǔn)確稱取藜麥種皮的供試品粉末0.65g 5份于錐形瓶中，分別加入13mL（即料液比1：20 g/mL）質(zhì)量濃度分別為：50%、60%、70%、80%、90%的乙醇溶液，在45℃超聲提20 min，待其冷卻至室溫后抽濾并將濾液移至25 mL的容量瓶中，并用相應(yīng)的乙醇定容至刻度后搖勻備用。并用“1.2.2”中皂苷的檢測方法進行檢測。

1.3.2料液比對總皂苷得率的影響

準(zhǔn)確稱取供試品粉末0.65g 5份于錐形瓶中，分別按料液比為1：10、1：15、1：20、1：25、1：30 （g/mL），加入上述實驗所得出的最佳濃度的乙醇，在45℃下超聲提取20 min，待其冷卻至室溫后抽濾并將濾液移至25 mL的容量瓶中，并用相應(yīng)的乙醇定容至刻度后搖勻備用。按照實驗“1.2.2”中的方法進行含量的測定。

1.3.3 超聲提取時間對總皂苷得率的影響

準(zhǔn)確稱取供試品粉末0.65 g，5份于錐形瓶中，在上述實驗確定的乙醇溶液濃度、液料比的條件下，在45℃下，分別超聲提取10、15、20、25、30 min，待其冷卻至室溫后抽濾并將濾液移至25 mL的容量瓶中，并用相應(yīng)的乙醇定容至刻度后搖勻備用。按照實驗“1.2.2”中的方法進行含量的測定。

1.4 響應(yīng)面試驗

在單因素實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，采用統(tǒng)計軟件Design Expert 8.05b 軟件中的 Box-Behnken design（BBD）方法對乙醇濃度（A）%、提取時間（B）和料液比（C） 3個因素確定水平范圍，進行三因素三水平共17個試驗點的響應(yīng)面分析實驗，見表1。

1.5 藜麥不同層種皮和癟粒中皂苷含量的測定

在響應(yīng)面優(yōu)化試驗所得最佳提取工藝條件下，對藜麥一層種皮、二層種皮和癟粒中的皂苷進行提取，并按照單因素試驗中皂苷含量的測定方法進行含量測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為：y=7.1943-0.0082，R2=0.9998 線性關(guān)系良好。

2.2 單因素實驗對藜麥種皮中皂苷提取的影響

經(jīng)過單因素實驗后，各影響因素的最佳提取條件為乙醇濃度為80 %，提取時間25 min，料液比1：25（g/mL）。

2.3 藜麥種皮中皂苷提取的響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果

本次三因素三水平試驗所得到的數(shù)據(jù)運用按照的中心組合設(shè)計方法進行處理[5]，最終得到響應(yīng)面中心組合設(shè)計試驗表見表2。

本研究采用響應(yīng)面試驗的Box- Behnken中心組合實驗法優(yōu)化藜麥一次碾壓麩皮中皂苷類成分的最佳提取條件。試驗預(yù)測提取率與各影響因素的關(guān)系為：

A=0.71-0.032A+0.032B+0.043C-6.750E-003AB+0.072AC-0.051BC-0.10A2-0.095B2-0.059C2

所建模型的誤差分析如下表：

從試驗結(jié)果可以看出，Prob > F該值<0.05，說明擬合的方程顯著性好，失擬項Prob > F該值為0.549>0.05，說明失擬不顯著，交互項AB的 Prob > F該值>0.05，BC的 Prob > F該值>0.05，AC的 Prob > F該值>0.05，影響均為不顯著，A2的 Prob > F該值<0.05，B2的 Prob > F該值<0.05，影響均顯著，C2的 Prob > F該值>0.05，影響不顯著。

根據(jù)模型預(yù)測：最佳提取條件為：乙醇濃度：89.22 %，提取時間：24.34 min，料液比：1：29.925，在該條件下提取后皂苷預(yù)測值為21.78 g/100 g。調(diào)整最佳提取條件為：乙醇濃度90 %，提取時間：24 min，料液比：1：30，進行實際提取驗證，驗證值為21.84 g/100 g，實驗值與預(yù)測值的相對誤差為0.27 %，證明在此條件下對藜麥種皮中皂苷的提取效果良好，

2.4 藜麥不同層種皮和癟粒中皂苷含量的測定

經(jīng)測定藜麥一層麩皮中皂苷含量為28.32 g/100 g、二層麩皮中皂苷含量為19.13 g/100 g、藜麥癟粒中皂苷含量為10.91 g/100 g。

參考文獻：

[1] Jacobsen S E. The worldwide potential for quinoa （chenopodium quinoa willd） [J]. Food Reviews Intenational， 2003， 19： 167-177.

[2] 任卓偉， 倪文杰， 劉森. 藜麥皂苷的測定研究[J]. 山西農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2015， 43（8）： 932-935.

[3] 陸佳敏， 蔣玉蓉， 袁俊杰， 等. 藜麥葉片多酚最佳提取工藝及其抗氧化性研究[J]. 中國糧油學(xué)報， 2016， 31（1）： 101-106.

[4] 楊小軍， 丁永輝. 響應(yīng)面法優(yōu)化藏藥綠蘿花總黃酮的超聲波輔助提取工藝[J]. 中國藥房， 2015， 25： 3565-3568.

[5] 曲有樂， 高欣， 孟雪， 等. 響應(yīng)面法優(yōu)化中華補血草中總黃酮的提取工藝[J].健康必讀（中旬刊）， 2012， 12：1.

基金項目：西北民族大學(xué)中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金資助研究生項目（Yxm2019136）

（1. 西北民族大學(xué)化工學(xué)院，甘肅 蘭州 730030; 2. 西北民族大學(xué)甘肅省高校環(huán)境友好復(fù)合材料及生物質(zhì)利用省級重點實驗室，甘肅 蘭州 730030; 3. 西北民族大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730030）