摘要以花椒葉為原料，乙醇作為溶媒，研究花椒葉山椒素微波輔助提取工藝條件，采用響應面法對工藝進行優化。以清除鐵還原力、羥基自由基(?OH)能力及2,2’-聯氨-雙-（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）二胺鹽（ABTS）能力來評價體外抗氧化能力和α-淀粉酶活抑制率來評價其降血糖能力。結果表明，花椒葉山椒素最佳提取工藝條件為微波溫度25℃、微波時間10min、微波功率400W、料液比1：30（g/mL）、乙醇濃度58%、在此條件下花椒葉山椒素最高提取率為5.98mg/g。花椒葉山椒素具有較強的抗氧化活性和降血糖能力，鐵還原力、清除?OH自由基能力、清除ABTS自由基能力和α-淀粉酶抑制率均表現出一定的質量濃度依賴性；花椒葉山椒素鐵還原力、清除清除?OH、清除ABTS自由基能力和α-淀粉酶抑制率半數有效質量濃度(IC50)分別為37.67、56.09、34.49和4.96μg/mL。花椒葉山椒素可以作為一種天然食源性抗氧化和降血糖劑。引言花椒

(Zanthoxylumbungeanum

Maxim)，是蕓香科、花椒屬的一種藥用小灌木，其主要在四川、安徽、貴州等地生長。花椒是我國特有的一種香料，含有揮發油、多酚、山椒素等生物活性物質，具有抗腫瘤、抗氧化、抑菌和消炎等生物活性。山椒素是花椒中最具特征的一類酰胺類，是花椒麻味來源，以羥基-α-山椒素、羥基-β-山椒素和羥基-γ-山椒素為主，其具有麻醉鎮痛、消炎、保護腸道等功能，但其在高溫環境中很容易降解。花椒葉是花椒的主要副產物，資源豐富、產量大，為增加花椒產業的效益，迫切需要對副產物花椒葉的利用進行深入的研究。但目前，對于花椒葉的報道主要集中在其多糖、揮發油及黃酮的提取及研究，還未見對花椒葉山椒素的報道。微波是一種非離子的電磁輻射，細胞壁在電磁波作用下容易發生裂解，使胞內物質更被提取出來。為了防止高溫對花椒葉山椒素的破壞，本實驗建立室溫微波提取花椒葉山椒素方法，以抗氧化及降血糖為模型研究其生物活性，旨在為花椒葉的深加工提供參考。正文部分1

實驗部分1.1

主要儀器與試劑1.2

實驗方法1.2.1

花椒葉山椒素的提取1.2.2

花椒葉山椒素的提取率1.3

單因素試驗1.3.1

乙醇濃度對花椒葉山椒素提取率的影響精確稱取20g花椒葉粉，分別加入400mL0%、20%、40%、60%、80%、100%

乙醇溶液（料液比1:20（g/mL），在25℃下，300W微波提取10min。1.3.2

微波時間對花椒葉山椒素提取率的影響精確稱取20g花椒葉粉，加入400mL40%乙醇溶液（料液比1:20（g/mL）），在25℃下，300W微波分別提取5、10、15、20、25、30min。1.3.3

微波功率對花椒葉山椒素提取率的影響精確稱取20g花椒葉粉，加入400mL40%乙醇溶液（料液比1:20（g/mL）），在25℃下，分別在0、100、200、300、400和500W微波提取10min。1.3.4

料液比對花椒葉山椒素提取率的影響精確稱取20g花椒葉粉，分別以料液比1∶10、1∶15、1∶20、1∶25和1∶30（g/mL）的比例加入40%乙醇溶液，在50℃下，300W微波分別提取10min。1.4

響應面優化實驗依據單因素實驗，采用Box-Behnken響應面法，將乙醇濃度、微波時間和微波功率設為自變量，花椒葉山椒素提取率設響應值，進行3因素3水平實驗設計，每個因素和水平實驗均重復3次。優化實驗因素水平見表1。1.5

花椒葉山椒素抗氧化能力測定以鐵還原力、?OH自由基清除能力和ABTS自由基清除能力模型來評價花椒葉山椒素抗氧化能力，以同等質量濃度的VC溶液作為對照品。1.6

花椒葉山椒素降血糖能力測定評價花椒葉山椒素降血糖能力，以同等質量濃度的二甲雙胍溶液作為對照品。

2

結果與討論2.1

單因素實驗結果2.1.1

乙醇濃度對花椒葉山椒素提取率的影響如圖1所示，花椒葉山椒素提取率隨著乙醇濃度的升高呈現出先升高后降低的趨勢。2.1.2

微波時間對花椒葉山椒素提取率的影響如圖2所示，隨著微波時間的升高，花椒葉山椒素提取率呈先升高后降低的趨勢。2.1.3

微波功率對花椒葉山椒素提取率的影響微波可以產生很高的輻照能量，促進溶媒對植物細胞的穿透能力。此外，微波還能形成磁場可促進物質與溶媒之間的相互作用，微波可以使細胞壁破裂和增加物質的溶解度，也可顯著提高提取物的擴散速率。如圖3所示，隨著微波功率升高，花椒葉山椒素提取率也逐漸升高，當微波功率達到400W時，山椒素提取率最高。2.1.4

料液比對花椒葉山椒素提取率的影響由圖4可知，花椒葉山椒素提取率隨著料液比的增大呈現出先增大后降低的趨勢，當料液比為1∶20（g/mL）時，山椒素提取率達到最大。2.2

響應面優化實驗結果2.2.1

響應面優化設計實驗結果及方差分析利用DesignExpert8.0軟件對表2中的實驗數據進行回歸擬合分析和方差分析2.2.2

各因素之間的交互作用微波功率、微波時間和乙醇濃度三者之間交互作用可依據等高線曲面的陡度及等高線的形狀來判定交互作用是否顯著，如圖5所示。2.2.3

響應面模型驗證由上述回歸擬合方程可以得到最佳花椒葉山椒素提取工藝參數結果為：微波功率402.57W、微波時間10.01min、乙醇濃度58.40%，在此條件下花椒葉山椒素提取率為6.04mg/g。2.3

花椒葉山椒素抗氧化能力測定2.3.1

鐵還原力測定鐵還原力是最常用的抗氧化活性的方法，可以直接反應總抗氧化能力的大小。由圖6可知，相同濃度下花椒葉山椒素的抗氧化能力不及VC。2.3.2

?OH自由基清除力測定由圖7可知，當濃度低于100μg/mL時，相同濃度下花椒葉山椒素的抗氧化能力不及VC。花椒葉山椒素濃度達到100μg/mL時，鐵還原力達到最大，為86.11%，此濃度與80μg/mL的VC抗氧化能力相當，表明花椒葉山椒素具有較強的抗氧化能力。2.3.3

ABTS自由基清除力測定ABTS自由基清除力基于抗氧化劑可提供電子或氫原子滅活自由基，導致ABTS溶液顏色發生變化的一種方法，常用于抗氧化能力的測定。由圖8可知，相同濃度下花椒葉山椒素的抗氧化能力不及VC。2.4

花椒葉山椒素降血糖能力測定α-淀粉酶是人體中消化淀粉等糖類化合物的關鍵酶，抑制酶活可以減少分解淀粉等糖類化合物成單糖，從而達到飯后血糖的降低。由圖9可知，相同濃度下花椒葉山椒素的α-淀粉酶抑制率均低于二甲雙胍。3

結論結論本實驗以花椒葉為原料，乙醇作為溶媒，通過單因素實驗考察了微波時間、微波功率、料液比和乙醇濃度對花椒葉山椒素的微波提取的影響，選擇乙醇濃度、微波時間和微波功率3個因素進行響應面優化花椒葉山椒素微波輔助提取工藝條件，最終得到最佳的花椒葉山椒素微波輔助提取工藝條件為微波溫度25℃、微波時間10min、微波功率400W、料液比1：30（g/mL）、乙醇濃度58%，在此條件下花椒葉山椒素最高提取率為5.98mg/g。采用了3種體外抗氧化模型（鐵還原力模型、?OH自由基清除力模型及ABTS清除力模型）和體外α-淀粉酶抑制率來評價花椒葉山椒素的抗氧化能力和抗糖化能力。表明花椒葉山椒素具有較強的抗氧化活性和降血糖能力，鐵還原力、清除?OH自由基能力、清除ABTS自由基能力及α-淀粉酶抑制