生产与科研应用

响应面优化超声波辅助双水相提取牛蒡多糖及抗氧化分析

  • 巫永华 ,
  • 陆文静 ,
  • 刘梦虎 ,
  • 张建萍 ,
  • 陈安徽 ,
  • 邵颖 ,
  • 王长凯 ,
  • 刘恩岐
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  • (徐州工程学院 江苏省食品资源开发与质量安全重点建设实验室,江苏 徐州,221018)
硕士,实验师(刘恩岐教授为通讯作者,E-mail: xiaoyaohai777@163.com)

收稿日期: 2019-10-15

  网络出版日期: 2020-04-10

基金资助

安徽省科技重大专项(17030801019);江苏省科技项目(BE2017352);苏北科技专项(XZ-SZ201818);徐州市科技计划项目(KC18121);国家自然科学基金青年项目(31701566)

Optimization of ultrasonic-assisted aqueous two-phase extraction ofburdock polysaccharide by response surface design and its antioxidant activities

  • WU Yonghua ,
  • LU Wenjing ,
  • LIU Menghu ,
  • ZHANG Jianping ,
  • CHEN Anhui ,
  • SHAO Ying ,
  • WANG Changkai ,
  • LIU Enqi
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  • (Jiangsu Key Laboratory of Food Resource Development and Quality Safe, Xuzhou University of Technology, Xuzhou 221018, China)

Received date: 2019-10-15

  Online published: 2020-04-10

摘要

采用响应面法优化超声辅助双水相提取牛蒡多糖的工艺条件,比较超声法、热水法、超声波辅助双水相法和酶法提取对牛蒡粗多糖提取率、主要成分及抗氧化活性的影响。结果表明,选用质量比为3∶1的(NH4)2SO4/聚乙二醇(PEG) 6000作为最佳的双水相体系,超声波辅助双水相法提取牛蒡多糖的最佳工艺为料液比0.04∶1(g∶mL),在49 ℃浸提2.6 h后超声处理31 min,牛蒡多糖的得率达到(32.35±0.85)%。4种方法制备的牛蒡粗多糖都含有一定的多酚、黄酮、糖醛酸和少量的蛋白质,超声波辅助双水相法的提取率和多糖含量最高。红外光谱分析表明牛蒡多糖为吡喃型多糖。抗氧化试验表明,在一定的浓度范围内,不同方法制备的牛蒡多糖都具有较好的抗氧化性,且呈现良好的量效关系。其中,超声波辅助双水相法提取的多糖对DPPH·、·OH清除率和还原能力的IC50值分别为0.619 9、2.900 8和1.187 1 mg/mL,抗氧化能力优于其他3种样品,表明超声波辅助双水相技术能制备出具有较高生物活性的牛蒡多糖。

本文引用格式

巫永华 , 陆文静 , 刘梦虎 , 张建萍 , 陈安徽 , 邵颖 , 王长凯 , 刘恩岐 . 响应面优化超声波辅助双水相提取牛蒡多糖及抗氧化分析[J]. 食品与发酵工业, 2020 , 46(5) : 215 -223 . DOI: 10.13995/j.cnki.11-1802/ts.022554

Abstract

The optimal extraction conditions of ultrasonic-assisted aqueous two-phase extraction of burdock polysaccharide were explored, and the antioxidant properties were analyzed. Response surface methodology was used to optimize the ultrasonic-assisted aqueous two-phase extraction of burdock polysaccharide, the yields, components and antioxidant capacities of burdock polysaccharides (BPs) by four different extraction methods (ultrasonic-assisted extraction, hot water extraction, ultrasonic-assisted aqueous two-phase extraction and enzymatic extraction) were investigated. The results showed that (NH4)2SO4/PEG 6000 with the mass ratio of 3 was selected as the best aqueous two-phase system. The optimum extraction conditions for burdock polysaccharide were as follows: the liquid ratio was 0.04∶1(g∶mL), extraction for 2.6h at 49 ℃, after that, the mixture was treated by ultrasonic for 31 min, the yield of BPs reached (32.35±0.85) % at above conditions. BPs prepared by the four methods all contain certain polyphenols, flavonoids, glucuronic acid and a small amount of protein, and the BPs prepared ultrasonic-assisted aqueous two-phase method possessed the highest extraction rate and polysaccharide contents. Infrared spectrum analysis showed that saccharide ring in burdock polysaccharide was pyranose ring. The antioxidant results indicated that all the four kinds of BPs had good antioxidant activity in a certain concentration range, and showed a good dose-effect relationship. Among them, the IC50 values of DPPH· and ·OH scavenging and reducing capacity of UATPBPs were 0.6199 mg/mL, 2.9008 mg/mL and 1.187 1 mg/mL, respectively, which was superior to those of the other three BPs. Thus, it indicates that BPs with high biological activity could be prepared by ultrasound-assisted aqueous two-phase method.

参考文献

[1] 曹旭, 曹剑锋, 陈靠山. 牛蒡根总黄酮抗氧化活性研究[J]. 食品工业科技, 2012, 33(19):138-146.
[2] 唐仕荣, 宋慧, 刘全德, 等. 牛蒡多糖的分离纯化及其抗氧化活性研究[J]. 徐州工程学院学报(自然科学版), 2014(2):30-35.
[3] 娄在祥. 牛蒡功能性成分及其抗氧化、抗菌活性研究[D]. 无锡:江南大学, 2010.
[4] 王佳佳, 刘玮, 朱静, 等. 牛蒡多糖的降血糖活性[J]. 中国药科大学学报, 2013, 44(5):455-459.
[5] 袁平川. 牛蒡根多糖对STZ引起的高血糖大鼠的降血糖效应[D]. 芜湖:皖南医学院, 2018.
[6] 孟宇, 吕俊, 齐世美. 牛蒡多糖对K562细胞增殖的抑制及其机制的探讨[J]. 右江民族医学院学报, 2014, 36(1):10-11.
[7] 宋子敬, 张春凤. 牛蒡多糖对免疫低下小鼠增强免疫及抗氧化作用研究[J]. 海峡药学, 2016, 28(5):25-27.
[8] 周浓, 刘亚, 解万翠, 等. 牛蒡多糖提取工艺及其体外抗氧化活性的研究[J]. 食品研究与开发, 2015(16):44-48.
[9] 贾小丽, 程烨, 孙艳辉, 等. 牛蒡多糖的提取工艺及抗氧化性分析[J]. 粮食与食品工业, 2015, 22(6):51-56.
[10] 高明侠, 苗敬芝, 曹泽虹, 等. 双酶法提取牛蒡多糖的研究[J]. 食品科学, 2008, 29(9):260-263.
[11] 喻俊. 牛蒡多糖的分离纯化、理化性质及生物活性研究[D]. 雅安:四川农业大学, 2016.
[12] 唐仕荣, 刘全德, 苗敬芝, 等. 两种微波辅助萃取法萃取牛蒡多糖[J]. 食品科学, 2009,30(18): 102-105.
[13] 李超. 牛蒡根活性成分的高速剪切辅助提取及其对牛肉丸储藏稳定性的影响[J]. 中国食品添加剂, 2017(9):151-159.
[14] 刘晓飞, 王鑫, 孟庆虹, 等. 发芽糙米多糖双水相萃取工艺优化及其抗氧化活性[J]. 食品与机械, 2017(7):149-154.
[15] 李化, 柯华香, 李发洁, 等. Box-Behnken响应面法优选五味子多糖双水相提取工艺[J]. 中药材, 2016, 39(3):593-597.
[16] ZHANG X F, TENG G X, ZHANG J. Ethanol/salt aqueous two-phase system based ultrasonically assisted extraction of polysaccharides from, Lilium davidii var. unicolor, Salisb: Physicochemical characterization and antiglycation properties[J]. Journal of Molecular Liquids, 2018, 256:497-506.
[17] HUANG Y X, WU X H, ZHOU S Y, et al. Biphasic extraction of different polysaccharides from, Radix Sophorae tonkinensis, by microwave-assisted aqueous two-phase extraction: Process optimization, structural characterization and mechanism exploration[J]. Separation and Purification Technology, 2018, 207:187-198.
[18] 孙诗清, 王玉洁, 朱长俊, 等. 超声波辅助双水相提取虫草多糖的工艺研究[J]. 安徽农业科学, 2012,25(4):10-14.
[19] 巫永华, 刘恩岐, 张建萍, 等. 超声微波协同酶法提取黄精多糖与抗氧化特性分析[J]. 食品工业, 2019,40(5):171-176.
[20] 漆倩涯, 贠建民, 黄玉琴, 等. 超声破碎辅助蜗牛酶提取杏鲍菇蛋白工艺优化[J]. 食品科学, 2016, 37(22):85-91.
[21] 巫永华, 刘恩岐, 张建萍, 等. 黄精多酚的闪式提取及抗氧化活性研究[J]. 食品科技, 2017(8):231-236.
[22] 刘景煜, 李晨, 高锦明, 等. 枸杞子总黄酮含量检测方法优化[J]. 食品工业科技, 2016, 37(13): 304-308.
[23] 赵鹤鹏, 许秋达, 周鸿立. 玉米须多糖中糖醛酸含量的测定及抗氧化作用的研究[J]. 河南工业大学学报(自然科学版), 2017, 38(4): 81-85.
[24] 王希, 朱攀宇, 蒋荣娜, 等. 超声细胞破碎辅助提取永香菇多糖工艺及其抗氧化活性研究[J]. 食品研究与开发, 2019, 40(8):120-125.
[25] 阙斐, 黄涵年, 赵粼. 香蕉酵素发酵过程中的组分及抗氧化性变化研究[J]. 食品工业科技, 2019,41(11):6-10.
[26] CHOW S T, CHAO W W, CHUNG Y C. Antioxidative activity and safety of 50% ethaolicred extract[J].Journal of Food Science, 2003, 68(1): 21-25.
[27] 王全, 李红亚, 李术娜,等. Box-Behnken设计响应面法优化超声波辅助双水相法提取玛咖多糖[J]. 河北大学学报(自然科学版), 2016, 36(4):387-395.
[28] 张倩, 李书启. 不同提取方法对枸杞多糖提取率及抗氧化活性的影响[J]. 江苏农业科学, 2019, 47(3):169-173.
[29] 苏平, 孙昕, 宋思圆, 等. 提取方法对黄秋葵花多糖的结构组成及抗氧化活性的影响[J]. 食品科学, 2018,39(15):93-100.
[30] 胡位荣, 孙茹, 李昭露, 等. 霸王花水溶性多糖提取工艺及其对羟自由基的清除作用[J]. 食品科学, 2013, 34(14):104-107.
[31] 周方, 赵宏飞, 杨洋, 等. 高丛蓝莓品种花青素含量与抗氧化能力比较[J]. 西南林业大学学报, 2011, 31(5): 53-57.
[32] 喻俊, 王涛, 贾春红, 等. 响应面优化牛蒡子多糖的提取及其抗氧化活性研究[J]. 食品与发酵工业, 2015, 41(6):207-212.
[33] LI J W, AI L Z, HANG F, et al. Composition and antioxidant activity of polysaccharides from jujuba by classical and ultrasound extraction[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2014, 63:150-153.
[34] SHEN S, CHENG H R, LI X, et al. Effects of extraction methods on antioxidant activities of polysaccharides from camellia seed cake[J]. European Food Research and Technology, 2014, 238(6):1 015-1 021.
[35] YAN J K, WANG Y Y, MA H L, et al. Ultrasonic effects on the degradation kinetics, preliminary characterization and antioxidant activities of polysaccharides from Phellinus linteus mycelia[J]. Ultrasonics Sonochemistry, 2016, 29:251-257.
[36] WANG J Q, HU S Z, NIE S P, et al. Reviews on mechanisms of in vitro antioxidant activity of polysaccharides[J]. Oxidative Medicine and, Cellular Iongevity, 2016, 2016(64):1-13.
[37] 王美菊, 陆文娟, 喻晨, 等. 不同提取方法对姬菇多糖抗氧化活性的影响[J]. 南京师大学报(自然科学版), 2016(4): 65-70.
[38] FU L L, CHEN H X, DONG P, et al. Effects of ultrasonic treatment on the physicochemical properties and DPPH radical scavenging activity of polysaccharides from mushroom Inonotus obliquus[J]. Journal of Food Science, 2010, 75(4): C322-C327.
[39] 夏强. 超声波降解对大粒车前子多糖流变性质、溶液构象及生物活性的影响[D]. 南昌:南昌大学, 2016.
[40] 黄越, 周春晖, 黄惠华. 不同提取方法猴头菇粗多糖的表征及其抗氧化活性的比较[J]. 食品工业科技, 2017,39(3):38-44.
[41] DUAN G L, YU X B. Isolation, purification, characterization, and antioxidant activity of low-molecular-weight polysaccharides from Sparassis latifolia[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2019,137:1 112-1 120.
[42] 蔡铭, 陈思, 骆少磊, 等. 膜分离与醇沉技术纯化猴头菇粗多糖的比较[J]. 食品科学, 2019, 40(9):91-98.
[43] 刘瑶, 王新然, 赵悦, 等. 荞麦皮多糖组成及其抗氧化特性分析[J]. 食品与发酵工业, 2019,45(13):134-140.
[44] 杨文丽, 杨波, 杨光. 纳豆多糖的理化性质及结构分析[J]. 食品与发酵工业,2019,45(20):132-137.
[45] 高行恩, 王洪新. 不同提取方法对山药多糖含量及其体外抗氧化活性的影响[J]. 食品与发酵工业, 2015, 41(7):256-262.
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