苦荞麦[Fagopyrum tataricum (L.) Gaertn]属蓼科荞麦属植物, 性味苦、平、寒, 有理气止痛、健脾利湿的功效[1,2]。我国的苦荞麦主要分布在西南和西北地区[3]。其中, 四川省西南部川滇交界处的凉山彝族自治州 (凉山州) , 是苦荞麦种植的最佳生态和集中产区, 常年种植面积达6.67万hm2, 产量约占全国的1/2, 素有“苦荞麦之乡”之称。现代研究发现, 苦荞麦与其他谷物不同, 其中含有丰富的黄酮类化合物如芦丁、槲皮素、槲皮素-3-芸香葡萄糖苷、山奈酚-3-O-葡萄糖苷等, 从分子结构来看它们具有各种不同取代情况的酚羟基, 分子中心的α、β不饱和吡喃酮表现出良好的抗氧化性能[4,5,6,7]。其中, 芦丁更具有消炎抑菌、改善血液血环, 促进细胞增生和防止血细胞凝聚的作用[8,9,10]。此外, 苦荞麦还具有抗肿瘤、降血脂、降血糖、增强机体免疫力以及抗菌和抗病毒等作用。近年来, 由于苦荞麦药食同源的重要价值深受消费者喜爱, 苦荞茶又因其生产工艺简单、附加值较高而成为各苦荞加工企业争相生产的产品。目前, 市场上所售苦荞茶按照加工方式和原料不同可以分为造粒苦荞茶、全麦苦荞茶和全株苦荞茶三类[11]。本试验共收集了凉山州境内8个苦荞茶生产企业的19个产品, 并对其中黄酮类物质含量进行比较分析, 以期为苦荞茶生产企业提供一定参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
苦荞茶黄酮提取工艺优化试验所用苦荞茶均为市购;苦荞茶黄酮含量测定比较试验所用材料为四川省凉山州的19种苦荞茶, 包括西部村寨黑苦荞香茶、三匠黑苦荞全株茶、三匠全胚黑苦荞茶、三匠苦荞茶、航飞苦荞全麦茶、航飞节节苦荞茶、航飞黑苦荞茶、航飞苦荞养颜茶、航飞苦荞维P茶、环太黑苦荞全株茶、环太全胚芽黑苦荞茶、邛都黑苦荞茶、邛都苦荞茶、源辉黑苦荞胚芽茶、源辉苦荞茶香型、高山彝人苦荞香茶、高山彝人黑苦荞香茶、汇荞黑苦荞香茶、汇荞黑苦荞全胚茶。芦丁标品, 美国Sigma公司;无水乙醇、亚硝酸钠、氢氧化钠和硝酸铝等均为分析纯。
1.2 仪器与设备
UV2300紫外/可见分光光度计 (上海第三分析仪器厂) 、索氏脂肪提取器 (北京华运安特科技有限责任公司) 、电子天平 (沈阳龙腾`电子有限公司) 、电热恒温水浴锅 (北京市长风仪器仪表公司) 、ZKJ-1型循环水真空泵 (上海嘉鹏科技有限公司) 、电热鼓风干燥箱 (北京市永光医疗仪器厂) 、小型中药粉碎机WK-150、高速离心机TDL-40B-B。
1.3 方法
1.3.1 检测波长的选择
取芦丁标准品溶液适量, 在0.5 m L 5%亚硝酸钠溶液存在的碱性条件下, 经硝酸铝显色后, 以试剂为空白参比液在400~700 nm波长范围测定螯合物的吸光度, 螯合物在510 nm波长处有最大吸收, 故测定时选用此波长。
1.3.2 标准曲线的绘制
准确称取芦丁标准试剂0.152 3 g, 用70%乙醇溶解定容于500 m L容量瓶中, 得到质量浓度为0.3046 m g / m L的芦丁标准液。准确移取芦丁标准溶液1 、2 、 4 、 6 、 8 m L , 分别用蒸馏水补充至1 2 . 5 m L , 加入5%Na NO2溶液0.7 m L, 摇匀, 放置5 min, 加入10%Al (NO3) 3溶液0.7m L, 摇匀, 6 min后加入40%Na OH溶液5.0 m L, 用蒸馏水定容至25 m L, 摇匀, 静置10 min后, 用可见分光光度计于510 nm处测定吸光度[12,13,14], 以吸光值为纵坐标, 芦丁浓度为横坐标, 绘制标准曲线。得吸光度 (Y) 对质量浓度 (X) 的线性回归方程为:Y=0.0081X-0.000 7, R2=0.998 8, 在12~97 mg/L范围内与吸光度线性关系良好。
1.3.3 苦荞茶中黄酮提取工艺优化试验
取苦荞茶样品, 粉碎。准确称取苦荞茶粉末10.00g, 利用热水浸提法提取, 加入不同体积分数的乙醇溶液, 选择不同的料液比, 不同的提取时间, 不同的提取温度, 放入恒温水浴锅中进行提取、抽滤, 所得滤液经旋转蒸发仪浓缩至10~20 m L, 用70%乙醇溶液定容至100 m L, 利用1.3.2的方法测得芦丁含量, 重复3次后取平均值, 计算得率。
分别以乙醇溶液体积分数、料液比、提取时间和提取温度为单因素进行试验, 在单因素试验基础上, 进行正交试验。
1.3.4 苦荞茶黄酮含量的测定试验
在正交试验所得到的最佳提取工艺基础上, 对19种苦荞茶进行黄酮含量的测定。按下列公式计算:
W =[C ×V ×D ×100/m ×1000× (100-H ) ]×100%。
其中:C为由标准曲线计算得出的待测液的总黄酮浓度 (mg/m L) ;V为待测液体积 (m L) ;D为稀释倍数;m为称取苦荞茶的质量 (g) ;H为苦荞茶水分的质量分数。
2 结果与讨论
2.1 不同提取条件对苦荞茶总黄酮得率影响的单因素试验
2.1.1 乙醇溶液体积分数的影响
选择乙醇溶液体积分数为50%、60%、70%、80%、90%进行单因素试验, 对苦荞茶总黄酮得率的影响见图1。乙醇溶液体积分数在50%~70%时, 黄酮得率随乙醇溶液体积分数的增大而增加。由于乙醇浓度增大, 其极性变小, 有利于极性较小的黄酮类化合物的溶出, 故得率呈上升趋势[15]。当乙醇溶液体积分数为70%时, 黄酮得率最高为1.54%。随着乙醇溶液体积分数大于70%时, 黄酮得率继而出现降低的趋势, 可能因为提取过程中黄酮类物质易溶于与其极性相似的乙醇[16]。
2.1.2 料液比的影响
选择料液比为1:10、1:15、1:20、1:25、1:30 (g/m L) 进行单因素试验。由图2可知, 总黄酮得率随溶剂用量的加大而提高, 当料液比小于1:25时, 差异显著;当料液比大于1:25时, 差异不显著;在料液比1:25 g/m L时, 黄酮得率最高为1.78%。这可能是由于料液比会影响溶剂的极性从而导致样品中不同极性黄酮类化合物的溶解性不同, 也可能因为料液比直接影响了样品的溶解性[17]。但是, 当扩散达到平衡后, 再增加溶剂用量也无法使提取物含量增加。
2.1.3 提取时间的影响
选取1、2、3、4、5 h进行单因素试验, 结果如图3所示。总黄酮得率随提取时间的增加呈上升趋势, 当提取时间小于4 h时, 得率随提取时间延长而显著提高;当提取时间大于4 h时, 总黄酮得率随提取时间延长变化不显著;提取时间为4 h时, 总黄酮得率最大为1.79%。由于时间的增大有利于黄酮类物质的溶出, 超过最佳提取时间后, 部分黄酮类随着加热时间的延长而分解, 导致得率下降;当时间进一步延长, 黄酮类物质分解完全后, 得率趋于平衡[16]。
2.1.4 提取温度的影响
选取温度为50、60、70、80、90 ℃进行单因素试验, 结果如图4所示。当温度在50~70 ℃时, 黄酮得率随温度的升高而提高显著;当温度为70 ℃时, 黄酮得率最大为1.79%;当温度高于70 ℃时, 黄酮得率反而下降, 这可能是因为黄酮本身具有还原性, 高温使黄酮被氧化导致[18]。
2.2 苦荞茶黄酮提取工艺的正交试验优化结果
在单因素试验基础上, 选择乙醇溶液体积分数、料液比、提取时间、提取温度进行L9 (34) 正交试验, 重复3次。以黄酮得率为考察指标, 研究各因素对苦荞茶中黄酮得率的影响。正交试验因素水平表见表1, 试验设计及结果见表2。由表2可知, 影响苦荞茶中黄酮得率的因素主次顺序为:各因素对苦荞茶中黄酮类物质得率的影响由大到小分别为:提取温度>提取时间>乙醇溶液体积分数>料液比。热水提取苦荞茶中黄酮的最佳组合为A1B2C2D2, 即乙醇浓度60%, 料液比1∶25, 提取时间4 h, 温度70 ℃。对最佳提取工艺条件A2B2C2D2进行验证实验, 结果黄酮得率为1.98%, 表明这种工艺条件比较合理。
2.3 不同种类苦荞茶黄酮含量比较
2.3.1 造粒苦荞茶总黄酮含量比较
对6个苦荞茶生产企业的11种造粒苦荞茶产品进行总黄酮含量测定, 结果见表3。由表3可知, 11个造粒苦荞茶中总黄酮含量最高为3.30%, 最低为1.54%, 最高含量平均值是最低含量平均值的2.14倍, 说明各苦荞茶企业生产的造粒苦荞茶之间黄酮含量存在明显差异。11个产品中总黄酮含量平均值为2.16%, 高于平均值的有4个。11个产品2次独立测试结果绝对差值均小于2个测定值算术平均值的10%, 说明造粒苦荞茶产品的黄酮含量测定精密度较高。
2.3.2 全麦苦荞茶总黄酮含量比较
对6个苦荞茶生产企业的6种全麦苦荞茶产品进行总黄酮含量测定, 结果见表4。由表4可知, 6个全麦苦荞茶中总黄酮含量最高为1.90%, 最低为0.90%, 最高含量平均值是最低含量平均值的2.11倍, 说明各苦荞茶企业生产的全麦苦荞茶之间黄酮含量存在明显差异。6个产品中总黄酮含量平均值为1.26%, 高于平均值的有2个。6个产品中仅有1个产品2次独立测试结果绝对差值均大于2个测定值算术平均值的10%。由于全麦苦荞茶粉碎难易程度不同, 并且带有一定的苦荞麦麸, 容易造成产品黄酮含量测量取样不均匀, 导致产品之间差异较大。
2.3.3 全株苦荞茶总黄酮含量比较
对2个苦荞茶生产企业的2种全株苦荞茶产品进行总黄酮含量测定, 结果见表5。由表5可知, 2个全株苦荞茶中总黄酮含量最高为3.50%, 最低为3.30%, 差异较小。2个产品总黄酮含量平均值3.25%。2个产品2次独立测试结果绝对差值均小于2个测定值算术平均值的10%。但由于样品数量太少, 全株苦荞茶产品的黄酮含量测定精密度的确定仍需要进一步扩大样本。
2.3.4 三类苦荞茶总黄酮含量比较
根据表3、表4和表5的结果可知, 三类苦荞茶的总黄酮含量平均值由高到低依次为全株苦荞茶>造粒苦荞茶>全麦苦荞茶 (见表6) 。同一类型苦荞茶之间, 造粒茶黄酮含量差异最大, 可能是因为各企业生产造粒苦荞茶时苦荞麦麸的比例差异较大所致;全株茶黄酮含量差异最小, 可能是由于比较的均是地处凉山州的企业所生产的苦荞茶, 在生产全株茶时各企业所用苦荞品种差异不大, 故黄酮含量差异较小;而全麦苦荞茶由于粉碎难易程度不同, 并且带有一定的苦荞麦麸, 可能是造成各产品黄酮含量差异比较大的原因。
3 结论
黄酮类物质是苦荞麦中含有的对人体有益的主要营养成分之一, 具有抗氧化、清除自由基、降血糖和降血脂等生理功能[19,20]。本研究优化确定了苦荞茶中黄酮类物质的最佳提取工艺条件:乙醇溶液体积分数70%, 料液比1∶25, 提取时间4 h, 温度70 ℃;在此条件下, 对凉山地区主产的8个品牌19种苦荞茶包括11种造粒茶、6种全麦茶、2种全株茶的黄酮含量进行比较分析, 结果显示11个造粒茶总黄酮含量平均值为2.16%, 6个全麦茶总黄酮含量平均值为1.26%, 2个全株茶总黄酮平均值为3.25%, 三类苦荞茶总黄酮含量平均值高低依次是全株茶>造粒茶>全麦茶;同一类型苦荞茶之间, 总黄酮含量差异最大的是造粒茶, 其次是全麦茶, 最小的是全株茶。
摘要：研究苦荞茶中黄酮提取的最佳工艺, 比较不同类型苦荞茶的黄酮含量。通过单因素试验考察乙醇溶液体积分数、料液比、提取时间和提取温度4个因素对黄酮得率的影响。通过正交试验确定最佳提取工艺, 并在此基础上对不同类型苦荞茶黄酮含量进行比较。结果表明:各因素对苦荞茶中黄酮类物质得率的影响由大到小分别为温度、提取时间、乙醇溶液体积分数和料液比。优化得到苦荞茶中黄酮类物质的最佳提取工艺条件为:乙醇溶液体积分数70%, 料液比1∶25, 提取时间4 h, 温度70℃, 此条件下苦荞茶中总黄酮得率为1.98%;基于该条件下, 分析8个品牌19种苦荞茶 (11种造粒茶、6种全麦茶、2种全株茶) 的黄酮含量, 结果表明三类苦荞茶总黄酮含量平均值高低依次是全株茶>造粒茶>全麦茶;同类型苦荞茶之间, 总黄酮含量差异最大的是造粒茶, 其次是全麦茶, 最小的是全株茶。
关键词：苦荞茶,黄酮类物质,芦丁,提取方法,得率
参考文献
[1] 陈思, 彭德川, 颜卫, 等.苦荞麦不同器官的膳食纤维含量和种类分析[J].食品研究与开发, 2009 (11) :26-29.
[2] 林兵, 胡长玲, 黄芳, 等.苦荞麦的化学成分和药理活性研究进展[J].现代药物与临床, 2011, 26 (1) :29-32.
[3] 孙美, 黄艳菲, 赵小燕, 等.响应曲面法优化荞麦总黄酮的提取工艺[J].现代食品科技, 2012, 28 (12) :1714-1718.
[4] 李丹.苦荞麦营养, 生物活性和加工利用的研究[D].无锡:江南大学, 2000.
[5] Kim S J, Zaidul I S M, Maeda T, et al.A time-course Study of Flavonoids in the Sprouts of Tartary (Fagopyrum tataricum Gaertn.) Buckwheats[J].Scientia Horticultur ae, 2007, 115 (1) :13-18.
[6] 孙美, 黄艳菲, 赵小燕, 等.响应曲面法优化荞麦总黄酮的提取工艺[J].现代食品科技, 2012, 28 (12) :1714-1718.
[7] YANG Jianxiong, GUO Juan, YUAN Jiangfeng.In Vitro Antioxidant Properties of Rutin[J].LWT-Food Science and Technology, 2008, 41 (6) :1060-1066.
[8] VARBAN M, SAVOV A S, GALABOV L P, et al.Effects of Rutin and Quercetin on Monooxygenase Activities in Experimental Influenza Virus Infection[J].Experimental and Toxicologic Pathology, 2006, 58 (1) :59-64.
[9] ODETTI P R, BORGOGLIO A, De PASCALE A, et al.Prevention of Diabetes-increased Aging Effect on Rat Collagen-linked Fluorescence by Aminoguanidine and Rutin[J].Diabetes, 1990, 39 (7) :796-801.
[10] 韩玉珠, 栗长兰.17个茄子品种 (系) 芦丁含量及杂种优势研究[J].吉林农业大学学报, 2002, 24 (6) :39-41.
[11] 巩发永.凉山州苦荞茶总黄酮含量对比及分析[J].湖北农业科学, 2011, 50 (18) :3811-3814.
[12] 彭镰心, 赵钢, 王姝, 等.不同品种苦荞中黄酮含量的测定[J].成都大学学报:自然科学版, 2010, 29 (1) :20-21.
[13] 郭刚军, 何美莹, 邹建云, 等.苦荞黄酮的提取分离及抗氧化活性研究[J].食品科学, 2008, 29 (12) :373-376.
[14] 朱友春, 田世龙.比色法测定苦荞中黄酮含量的方法改进[J].甘肃科技, 2003, 19 (2) :13-14.
[15] 韩雅慧, 顾赛麒, 陶宁萍, 等.甘草总黄酮提取工艺及总抗氧化活性研究[J].食品工业科技, 2012, 3 (2) :239-242.
[16] 安守强, 李瑞国, 梁成真, 等.微波提取苦荞籽粒总黄酮最佳工艺的研究[J].安徽农业科学, 2007, 35 (10) :2833-2834.
[17] 马红艳, 木合布力﹒阿布力孜, 郑大成.新疆甘草药渣总黄酮提取工艺研究及其含量测定[J].新疆医科大学学报, 2012, 35 (3) :326-329.
[18] 杨慧, 蒋柏泉, 白兰莉.溶剂回流萃取甘草渣黄酮[J].江西化工, 2006 (3) :90-92.
[19] 李谣, 周海媚, 黄丹丹, 等.苦荞茶抗氧化活性研究[J].中国酿造, 2013, 32 (6) :24-27.
[20] 李丹, 肖刚, 丁霄霖.苦荞黄酮清除自由基作用的研究[J].食品科技, 2000, 6 (2) :62-64.