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金柑(Fortunella japonica(Thunb.)Swingle)属芸香科金橘属,具有抗氧化、抑菌、抗癌、调节免疫、降脂及防治心脑血管疾病等多种功效。目前,对金柑的研究多集中于栽培种植、食品深加工及化学成分分析方面。本文以金柑为原料,探讨金柑黄酮类化合物和柠檬苦素类化合物的微波萃取及超声波萃取工艺,对其进行优化。同时,通过体外活性评价试验,研究探索金柑黄酮类粗提物及柠檬苦素类粗提物的抗油脂氧化、抑制DNA氧化损伤、清除自由基和抑菌活性。
在金柑黄酮微波萃取工艺中通过四元二次回归通用旋转组合试验构建模型,经回归分析及方差分析除去不显著项,确定简化模型方程为:Y=2.08314+0.03125X1-0.03833X2+0.03817X3+0.03125X4+0.05725X1X2+0.06250X1X3-0.10585X12-0.03297X22-0.02772X32。试验中所选参试因子对微波萃取效率均有显著影响,其顺序依次为乙醇浓度>萃取时间>萃取温度>液料比。通过规划求解,对回归模型方程进行预测,并结合实验仪器参数设定要求,确定金柑黄酮微波萃取的最优工艺条件为:乙醇浓度76.7％,萃取温度57℃,萃取时间37min,液料比30:1。以试验验证,此条件下,金柑黄酮微波萃取得率达到2.181±0.007％,平均回收率为98.46±1.05％,RSD=1.07％(n=5)。
在金柑柠檬苦素超声波萃取工艺中通过四元二次回归通用旋转组合试验构建模型,简化模型方程为:Y=2.83229+0.25717X1-0.23800X2+0.18100X3+0.08500X4-0.15400X1X3-0.18357X12-0.08420X22-0.09532X32。试验中所选参试因子对超声波萃取金柑柠檬苦素效率影响显著性顺序为超声波处理时间>超声波处理功率>浸提温度>液料比。经规划求解并结合实际,确定最优工艺条件为:超声波处理时间20min,超声波处理功率440 W,浸提温度59℃,液料比30:1,浸提60 min。验证试验证明,在此条件下萃取,柠檬苦素超声波萃取得率达到3.262±0.028％,平均回收率为98.03±1.55％,RSD=1.58％(n=5)。
金柑活性成分粗提物抗油脂氧化试验显示,金柑黄酮类及柠檬苦素类粗提物均有一定的抗油脂氧化作用,黄酮类粗提物优于柠檬苦素类。黄酮类粗提物与VC及VE有协同增效作用；柠檬苦素类粗提物添加量为0.08％时,有微弱的抗油脂氧化活性,与VC及VE无显著的协同增效作用,且抗氧化作用稳定性不好。
金柑活性成分粗提物抑制DNA氧化损伤试验显示,金柑黄酮类粗提物在低浓度(0.16mg/mL)时己表现出较好的抑制DNA氧化损伤活性；柠檬苦素类粗提物则在较高浓度(>2.50mg/mL)时,表现出抑制DNA氧化作用。两者的作用效果均随浓度的增加而增强。
金柑活性成分粗提物清除自由基试验显示,金柑黄酮类粗提物对羟自由基·OH、超氧阴离子自由基O2·和DPPH均有清除作用,清除效果顺序为DPPH>·OH>O2·,半清除率浓度(IC50)分别为0.45mg/mL、0.53mg/mL和41.28mg/mL。金柑柠檬苦素类粗提物对自由基的清除作用较黄酮类粗提物差,它对DPPH及·OH有清除作用,半清除率浓度分别为1.76mg/mL和18.37mg/mL,对O2·的清除作用无实际意义。
金柑活性成分粗提物抑菌活性试验显示,金柑黄酮类粗提物对金黄色葡萄球菌、枯草杆菌、大肠杆菌及毛霉有一定的抑制作用；最小抑菌浓度(MIC)分别为0.63mg/mL、1.25mg/mL、1.25mg/mL和2.50mg/mL；半抑菌率时间(IT50)分别为4.65h、5.70h、6.74h和9.71h。柠檬苦素类粗提物对枯草杆菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌及黑曲霉有抑制作用；最小抑菌浓度(MIC)分别1.25mg/mL、2.50mg/mL、2.50mg/mL,和2.50mg/mL；半抑菌率时间(IT50)分别为4.20 h、5.61 h、6.38 h和7.65 h。
综上所述,微波萃取及超声波萃取有利于金柑活性成分的提取,萃取效率较高,快速省时,保护活性成分的生理活性,是切实可行的萃取工艺,可以应用于金柑活性成分的提取利用之中。金柑黄酮类及柠檬苦素类粗提物具有抗油脂氧化、抑制DNA氧化损伤、清除自由基及抑菌活性,可作为保健因子或药物前体,应用于保健食品及医药工业,给金柑资源的利用提供更加广泛的途径。