蜂胶挥发油提取及其DPPH自由基清除率的研究

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蜂胶(propolis)是蜜蜂用从植物的嫩芽及树干上采集的树脂并混入自身上颚腺分泌物和蜂蜡混合而成的一种具有芳香气味的胶状固体物[1]。蜂胶成分极为复杂,主要由55%的树脂树香复合物、30%的蜂蜡、10%的芳香挥发油和5%的花粉及其它物质混合组成的[2]。蜂胶中的挥发油虽然含量较少,但也是一类非常重要的活性成分,具有独特的芳香气味和一定的生物学功能及药理学作用[3]。Melliou等[4](2007)报道了五种希腊蜂胶的挥发性成分具有良好的抗细菌和真菌的功效。

目前蜂胶精油的提取方法常见的有:水蒸汽蒸馏法,固相微萃取法,溶剂提取法,超声波辅助萃取,微波炉辅助萃取及超临界CO2萃取等[5]。由于固相微萃取法及超临界萃取成本比较高,而溶剂提取法和水蒸汽蒸馏法提取率较低,故本文采用超声和微波这两种普及率高且成本低的辅助技术来提取蜂胶挥发油。许多植物挥发油易溶于石油醚等极性小的有机溶剂中,也能溶于高浓度乙醇所以,本文研究主要采用石油醚,己烷,乙醚三种溶剂来提取蜂胶中的挥发油,并对其提取工艺和抗氧化能力进行比较研究。

1材料与仪器

材料:蜂胶(原胶)由福建神蜂技术开发有限公司提供;DPPH产自于日本和光纯药工业株式会社,乙醇、石油醚、乙醚、己烷等均为分析纯试剂。

仪器:旋转蒸发仪RE52C5-2,上海亚荣生化仪器厂;微波炉MM823ESJ-PA(输出功率为800W),广东美的微波炉制造有限公司;超声波清洗器KQ5200E,昆山市超声仪器有限公司;电子天平BS223S,赛多利斯科学仪器(北京)有限公司;可见分光光度计WFJ 7200,尤尼柯(上海)仪器有限公司;等。

2实验方法

2.1 原料制备

蜂原胶置于-18℃环境条件下冷冻12小时,经粉碎机粉碎成100目以上的粉末后,按料液体积比为1:4加入90%乙醇,在40℃条件下超声回流搅拌提取3次,时间为4h,过滤除杂后合并滤液,放入4℃条件下静置12小时,让其自然析出蜂蜡,过滤后真空抽滤得到精蜂胶。得率为40.2%。

2.2 蜂胶挥发油超声波提取

取蜂胶(精胶)20克,加入5mL无水乙醇进行完全溶解,再分别加入溶剂石油醚、己烷,料液比为120,提取两次,过滤后用溶剂洗涤残渣,合并滤液后置于冰箱冷冻4个小时以上,待其析出蜂蜡后再过滤,如此反复冷冻过滤直到无蜡质析出为止。滤液在45℃旋转减压蒸发浓缩脱溶得到挥发油;另取毛胶50克,直接加入400mL的无水乙醇,其它步骤同上述条件。称其重量计算得率,每溶剂平行三次实验,取其平均值。

2.3 微波-超声波萃取正交试验

根据单因素试验所得的的结果,以料液比、微波功率、超声波萃取时间、超声波萃取温度为试验因素,进行L9(34)正交试验。

表1蜂胶挥发油提取L9(34)因素水平表

水平 因素

A

料液比(g:mL) B

微波功率/W C

温度/℃ D

超声时间/min

1 1:15 高 50 15

2 1:20 中 40 30

3 1:10 低 60 45

2.4 蜂胶挥发油抗氧化性能的测定

2.4.1挥发油溶液与DPPH乙醇溶液的配制

挥发油的配制:准确称0.050g挥发油,用无水乙醇定容到置于100 mL的容量瓶中,得浓度为0.5mg/mL的蜂胶挥发油样液,再将其配制成0.5、0.05、0.01、0.005mg/mL系列浓度,精制蜂胶与BHT同法配制成相同系列浓度作为参考。

自由基的配制:精密称取DPPH自由基 0.2561g,无水乙醇溶解 ,并定容1000mL ,摇匀得浓度为 256.1mg/LDPPH储备液,冷藏备用 ,使用前用无水乙醇稀释至浓度为 25.61 mg/L。

2.4.2挥发油自由基清除能力的测定

采用 DPPH自由基清除能力来评价抗氧化活性[6,7]。从容量瓶中吸取浓度为0.5mg/mL挥发油2mL置于试管中,再取DPPH乙醇溶液2mL并用无水乙醇定容5 mL均匀混合,室温避光1h后采用分光光度法在517nm下测定其吸光度。以

*通讯作者:缪晓青,福建农林大学蜂学学院院长,教授/博导。

自由基的清除率作为抗氧化能力指标,每一吸光度平行3次测定,依照下式计算清除率:

式中 A0:2mL试样空白溶剂+加入2mLDPPH乙醇溶液的吸光度;A1:2mL样品溶液溶剂+加入2mLDPPH乙醇溶

液的吸光度。

3结果与分析

3.1 不同溶剂挥发油超声波提取

石油醚、己烷、乙醚三种溶剂在相同条件下提取蜂胶挥发油的平均得率分别为:10.09%,8.95%,7.76%,石油醚的提取率是最高的。

3.2 微波-超声波辅助提取挥发油的正交试验

表2微波-超声波辅助提取挥发油正交实验结果

实验号 A 料液比(g:mL) B 微波功率/W C 温度/℃ D 超声时间/min 得油率/%

① 1 1 1 1 9.95

② 1 2 2 2 8.92

③ 1 3 3 3 6.63

④ 2 1 2 3 12.10

⑤ 2 2 3 1 9.61

⑥ 2 3 1 2 8.76

⑦ 3 1 3 2 5.54

⑧ 3 2 1 3 7.91

⑨ 3 3 2 1 7.54

K1 25.50 27.59 26.62 27.10

K2 30.47 26.44 28.56 23.22

K3 20.99 22.93 21.78 26.64

k1 8.50 9.20 8.87 9.03

k2 10.16 8.81 9.52 7.74

k3 7.00 7.64 7.26 8.88

极差R 3.16 1.56 2.26 1.29

从表2的结果和极差分析可以看出,各因素对提取蜂胶率大小的影响由大到小依次为A>C>B>D,即料液比 >超声波提取温度>微波功率大小>超声提取时间,结合表中的提取率大小综合考虑,蜂胶挥发油提取率最好的一组是 A2B2C2D1,即料液比为1∶20,提取温度40℃,微波功率选择中档(输出功率为800W),提取时间15min。

3.3 蜂胶挥发油清除DPPH的测定

表3不同溶剂挥发油提取物的DPPH自由基清除效果

清除率

浓度 DPPH自由基清除率(%)

蜂胶醇提物 石油醚提取物 己烷提取物 乙醚

提取物 BHT

0.005 mg/mL 40.30 12.60 38.4 5.89 24.63

0.010 mg/mL 60.51 51.60 50.89 10.87 39.58

0.050 mg/mL 73.45 72.26 59.20 38.31 70.30

0.500 mg/mL 86.91 80.45 63.27 48.19 82.06

5.000mg/mL 95.74 82.25 76.0 63.86 87.23

表3为蜂胶醇提物、3种挥发油和BHT在不同浓度时清除DPPH自由基的清除效果,图1为样品浓度0.005mg/mL～5mg/mL时,挥发油试样浓度与DPPH清除率之间的关系;图2为蜂胶挥发油及对照样品在0.5和0.01mg/mL时不同清除率的比较结果。

图2挥发油、蜂胶醇提物及BHT在浓度5mg/mL,0.01mg/mL时的抗氧化活性

结果表明,相对BHT抗氧化活性而言,蜂胶乙醇提取物具有很高的自由基清除能力,而三种蜂胶挥发油都具有一定的清除DPPH自由基的抗氧化活性,其中石油醚提取物的抗氧化活性最高,乙醚的相对最低。从图1可以看出,不同溶剂提取的蜂胶挥发油样品随着浓度的增大,提高抗氧化性的增强的幅度不一。其中石油醚提取物和乙醚提取物表现出明显的量效关系;在浓度大于0.05mg/mL时,石油醚提取物,蜂胶乙醇提取物和BHT抗氧化效果极为相似;五个试样在溶液中的浓度大于0.5mg/mL时,其抗氧化活性蜂胶醇提物>BHT>石油醚提取物>己烷醚提取物>乙醚提取物:在5mg/mL时,石油醚提取物的抗氧化活性为82.2%,从图1中可以直接读出清除率为50%时的浓度IC50约为30g/mL。从图2可以看出,在0.5mg/mL和0.01mg/mL时,抗氧化活性蜂胶醇提物>BHT>石油醚提取物>己烷醚提取物>乙醚提取物,三种蜂胶挥发油对DPPH自由基的清除率有较大的差别,表明为具有中强等抗氧化活性,清除率为10.87%～87.91%。

4讨论

采用了石油醚、乙醚、己烷作为溶剂,通过超声波法提取蜂胶挥发性成分,并用正交试验设计法优化石油醚提取挥发油工艺,得出最佳提取工艺参数。但没有在充分利用正交试验结果信息的基础上,用回归分析的方法,对均值和极差分析对其结果进行验证和修正,使工艺参数更符合实际情况。

本文对三种溶剂提取的挥发油和精制蜂胶和BHT的抗氧化效果作了比较研究,发现三种挥发油均有一定的抗氧化效果。为蜂胶产品开发提供依据,将来还需要对其抗氧化机理及成分进行分析。

参考文献:

[1] 付中民,郑艳萍,杨文超,缪晓青.蜂胶提取工艺的研究[J].中国蜂业,2008,59(10):26

[2] 王亚群,任永新.蜂胶的化学成分及其保健作用[J].食品与药品,2006,8(12):75-76.

[3] Rudzkie,Grzywaz.Dermatitis from propoLis[J].contact Dermatitis,1983,9:40-45

[4] E MeLLiou, E Stratis, I Chinou1.VoLatiLe constituents of propoLis from vari ous regi ons of Greece - Anti micr obiaL activity[J] Food Chemistry, 2007, 103 (2) : 375～380

[5] 赵强.蜂胶中挥发油有效成分的研究[D].南昌:南昌大学硕士学位论文,2007.

[6] 赵爱云,杭瑚.部分植物抗氧化活性的初步研究[J].天然产物研究与开发,1999 (3) :12-13.

[7] 方开泰. 均匀设计与均匀设计表[M].北京:科学出版社,1994.