春砂仁叶和根挥发油与多酚的提取工艺优化及功能研究

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春砂仁是姜科豆蔻属常绿本草植物,是我国著名的四大南药之一,花、果、根、茎、叶均可入药,具有化湿开胃,温脾止泻,理气安胎的功效;作为食品,可以增加食欲、减轻疲劳、滋补肌体、延年益寿。其果实的成分研究、产品开发,已经有不少报道。春砂仁叶和春砂仁根具有独特的清香,产量丰富,具有极高的废料利用价值。然而,对于春砂仁叶和春砂仁根的研究及开发却鲜少报道。本文选取广东省阳江市春砂仁叶和春砂仁根为原料,研究了春砂仁叶的挥发油的提取工艺、成分鉴定及功能性,并着重对春砂仁叶和春砂仁根中多酚物质的提取工艺及功能性进行了探讨,主要内容和研究结果如下:  1、研究了水蒸汽蒸馏法、超声波预处理水蒸汽蒸馏法和微波预处理水蒸汽蒸馏法提取春砂仁叶挥发油的最佳工艺,并对比了春砂仁不同部位的挥发油含量。与水蒸汽蒸馏法相比,超声波辅助水蒸汽蒸馏法和微波辅助水蒸气蒸馏法能有效提高春砂仁叶得油率。水蒸气蒸馏法的最佳工艺条件为水蒸气蒸馏时间2h,原料粒径40目,料液比1:20,得到挥发油得率为0.304%;超声波辅助水蒸气蒸馏法的最佳工艺条件为超声波功率480w,超声波时间30min,提取时间2.5h,最高得率可达到0.478%;微波辅助水蒸气蒸馏法的最佳工艺条件为微波功率640w,微波时间100s,料液比1:30,水蒸气蒸馏时间2h,得率可达0.446%。  2、对春砂仁果和春砂仁叶的挥发油进行了GC-MS分析,从春砂仁果、春砂仁叶挥发油中分别鉴定出48、46种挥发性物质。春砂仁叶挥发油中鉴定出的化合物种类主要有:β-蒎烯Beta-pinene(25.98%)、α-蒎烯Alpha-Pinene(8.46%)、桃金娘烯醇Myrtenol(6.97%)、桃金娘烯醛Myrtenal(6.69%)、-2(10)-蒎烯-3-酮(+/-)-2(10)-Pinen-3-one(5.55%)等。春砂仁果挥发油中鉴定出的化合物种类主要有:乙酸龙脑酯Bornyl acetate(60.26%)、樟脑Camphor(7.36%)、龙脑Borneol(5.06%)、长(松)叶烯Longifolene(2.44%)、檀香醇Santalol(2.31%)等,这与春砂仁的传统药理活性相符。春砂仁叶挥发油中鉴定出的化合物,与春砂仁果挥发油相同的有26种,占春砂仁叶挥发油检出种类的56.5%。春砂仁果中的主要功能成分及香气成分如乙酸龙脑酯Bornyl acetate、斯巴醇Spathulenol、石竹烯Caryophyllene、莰烯Camphene、α-蒎烯Alpha-Pinene、柠檬烯Limonene、β-蒎烯beta-pinene、β-月桂烯beta-Mvrcene等在春砂仁叶中均有检出。  3、采用琼脂扩散法研究了春砂仁果和春砂仁叶挥发油的抑菌活性。研究表明,春砂仁叶挥发油抑菌活性强于春砂仁果挥发油,春砂仁叶和春砂仁果挥发油对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均有抑制作用,且春砂仁叶挥发油对大肠杆菌的抑菌效果优于枯草芽孢杆菌。  4、优化了乙醇回流法、超声波辅助提取法和微波辅助提取法提取春砂仁根和春砂仁叶中多酚的工艺,并进行了比较。  (1)选择乙醇浓度、提取温度、提取时间和料液比四因素进行正交实验,确定了乙醇回流法提取春砂仁根多酚的最佳提取条件为:乙醇浓度40%,提取温度80℃,提取时间3h;料液比1:20,多酚得率为12.06mg/g;乙醇回流法提取春砂仁叶多酚的最佳提取条件为:乙醇浓度30%,提取温度80℃,提取时间4h,料液比1:30,总多酚得率为10.05mg/g。  (2)采用二次响应面法,确定了微波辅助提取法提取春砂仁根中多酚的最佳提取条件:微波时间22s,乙醇浓度50%,料液比1:36,最优多酚得率预测值为18.40mg/g。在此条件下提取3次,实际测得的平均多酚得率为18.43mg/g。  (3)正交实验确定了超声波辅助提取春砂仁根多酚的最佳工艺条件为:超声波功率150w,乙醇浓度60%,料液比1:40,多酚得率17.92mg/g。  (4)正交实验确定了微波辅助提取春砂仁叶多酚的最佳工艺条件为:微波时间20s,乙醇浓度50%,料液比1:40,多酚得率13.97mg/g。  (5)采用二次响应面法,确定了超声波辅助提取法提取春砂仁叶中多酚的最佳提取条件:乙醇浓度49%,超声波功率100w,料液比1:30,最优多酚得率预测值为14.06mg/g。在此条件下提取3次,实际测得的平均多酚得率为14.33mg/g。  (6)选取同一贮藏期的春砂仁根、春砂仁叶,比较使用乙醇回流提取、超声波辅助提取以及微波辅助提取三种提取方法,春砂仁根多酚得率比春砂仁叶的高,而且微波辅助和超声波辅助的得率均高于传统的乙醇回流提取。电镜观察微波、超声波前后春砂仁叶和春砂仁根粉末结构有明显的不同,超声波比微波对粉末结构的破壁作用更强,有利于其中的物质的溶出。而且随着超声波、微波时间的延长,超声波和微波对春砂仁叶和春砂仁根粉末结构的影响也在不断加强。  5、对春砂仁根和春砂仁叶多酚提取物进行了抑菌性研究。结果表明,春砂仁根和春砂仁叶多酚提取物对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌都有明显的抑菌效果,而且对枯草芽孢杆菌的抑制效果更明显。春砂仁根多酚提取物对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的抑菌效果优于春砂仁叶多酚提取物。  6、论文研究了春砂仁根和春砂仁叶多酚提取物的抗氧化能力。在还原力、清除超氧阴离子自由基、清除羟自由基、清除DPPH自由基四个抗氧化实验中,春砂仁根和春砂仁叶多酚提取物均存在量效关系。与茶多酚作对照,春砂仁叶和春砂仁根多酚提取物对超氧阴离子和羟自由基的清除能力均强于茶多酚;春砂仁叶多酚提取物在总还原力和清除DPPH自由基方面与茶多酚相当;春砂仁根多酚提取物的抗氧化能力主要体现在对超氧阴离子和羟自由基的清除能力方面,而在还原力和清除DPPH自由基方面效果较差。  7、论文研究了春砂仁根和春砂仁叶多酚提取物的稳定性。春砂仁根、叶多酚提取液在pH值4-6之间具有良好的稳定性;于低浓度的葡萄糖、蔗糖、食盐、苯甲酸钠、山梨酸钾等溶液中具有良好的稳定性;但其对光照、高温和铁系离子的耐受性较差,在铁系离子浓度较低时也会产生浑浊或絮状沉淀;K+、Ca2+、Mg2+、Cu2+等离子对春砂仁根和春砂仁叶多酚提取液稳定性影响较小,春砂仁根和叶多酚提取液对低浓度的Zn2+较稳定,当Zn2+浓度较高时不稳定,有絮状物产生。
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