蕨麻原汁两种提取方法的最佳工艺比较

张晴，朱华平，*，李文钊，阮美娟，侯雅洁

（1.天津科技大学食品工程与生物技术学院，教育部食品营养与安全重点实验室，天津300457；2.天津食品安全低碳制造协同创新中心，天津300457；3.天津科技大学新农村发展研究院，天津300457）

蕨麻，又名人参果，是鹅绒萎陵菜的块根，属蔷薇科，是多年生草本植物。其分布极广，横跨欧亚美三洲北半球温带以及智利、新西兰及塔斯马尼亚岛[1]。在我国，分布于东北、华北、西南、西北等地区，常生长于河岸、路边、山坡草地，海拔 500 m～4 300 m[2]。

蕨麻中包含蛋白质、膳食纤维等营养成分，与其他传统的根茎类食物相比，其营养成分比例更为健康合理：含有丰富的蛋白质和膳食纤维的同时，脂肪和碳水化合物的含量却较低；此外，蕨麻含有钙、磷、钾等多种矿物元素，尤其是钙含量相当丰富，达到271.1mg/100 g，并且钙磷的比例为0.82，接近国粮食及农业组织（联合 Food Agriculture Organization，FAO）推荐的1∶1，有利于人体对钙磷的吸收[3]。

蕨麻中还含有黄酮类化合物、蕨麻多糖、蕨麻素等多种生物活性物质。黄酮类化合物可积极地参与机体的氧化还原过程，一定程度上能防止肾上腺素的氧化，其药理作用还包括抗肿瘤、性激素调节、抗氧化作用、抗心脑血管疾病等作用[4]；蕨麻多糖对细胞内氧自由基、超氧阴离子均具有良好的清除作用，同时蕨麻多糖可起到降低血浆胆固醇水平，改善大肠功能、改善血糖生成等作用[5-13]；蕨麻素对化学性肝损伤有一定程度的保护作用[14]。

可见，蕨麻是一种不可多得的药食两用[15]的食材，既可以作为药物来治病强身，又可作为食品以充饥，蕨麻逐渐成为食品研究开发关注的焦点。近几年以蕨麻为原料开发的相关产品越来越多，其中蕨麻酒、蕨麻保健口服液、蕨麻饮料[16-22]等为主，蕨麻原汁提取工艺直接影响这些产品的品质与效率，是关键步骤。为此，本文通过分析比较浸提法与磨浆离心法两种提取原汁方法，以获得更适合蕨麻原汁的提取方法。

1 原料、试剂及仪器

1.1 原料

蕨麻：青海土特产有限公司。

1.2 主要试剂

氢氧化钠：天津市风船化学试剂科技有限公司；硝酸铝：天津市永大化学试剂有限公司；无水乙醇：天津市富宇精细化工有限公司；亚硝酸钠：天津市北方医化学试剂厂，以上均为分析纯。

1.3 主要仪器设备

SY-1-4恒温水浴锅：天津欧诺仪器仪表有限公司；MJ-BL25B2搅拌机：广东美的生活电器制造有限公司；PAL-1手持式糖度计：Tokyo Tech.Award ATAGO；756MC紫外可见分光光度计：上海精密科学仪器有限公司；EX125DZH电子天平：奥豪斯仪器有限公司；JM222电子温度计：天津今明仪器有限公司；600C型低速医用离心机：北京白洋医疗器械有限公司。

2 方法

2.1 浸提工艺

2.1.1 浸提法单因素试验

2.1.1.1 浸提料液比的选择

精确称取干燥的蕨麻5 g，清洗沥水，选择浸提时间为 4 h，浸提温度为 80 ℃，料液比分别为 1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1∶60、1∶70（g/mL），进行不同料液比的浸提。浸提过程中不断搅拌。浸提完毕，将浸提液过200目的尼龙布进行过滤，得到滤液，量取滤液的体积，并分别检测滤液中可溶性固形物与总黄酮含量并计算它们的得率。

2.1.1.2 浸提温度的选择

浸提的基本步骤与考核指标不变，选择浸提时间为 4 h，浸提料液比为 1∶20（g/mL），浸提温度分别为50、60、70、80、90、100 ℃，进行不同温度的浸提。

2.1.1.3 浸提时间的选择

浸提的基本步骤与考核指标不变，选择浸提温度为 80℃，浸提料液比为 1∶20（g/mL），浸提时间分别为2、3、4、5、6、7、8、9 h，进行不同浸提时间的浸提。

2.1.2 浸提法正交优化

在单因素试验基础上，选取浸提料液比、浸提温度、浸提时间3个因素设计L9（34）正交试验优化浸提法工艺参数，因素水平见表1，观察指标仍为可溶性固形物与总黄酮得率。

表1 浸提法正交试验因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal test of extraction method

2.2 磨浆离心工艺

2.2.1 磨浆离心法单因素试验

2.2.1.1 磨浆料液比的选择

精确称取干燥的蕨麻5 g，清洗沥水，然后放入烧杯内加入50 mL的水，在室温下浸泡[23]14 h。浸泡完毕，取出浸泡后的蕨麻，量取其浸泡液体积。再将浸泡液中加入水，使料液比分别为 1∶30、1∶40、1∶50、1∶60、1∶70（g/mL），然后将浸泡液进行加热，加热至100℃，将蕨麻与浸泡液进行磨浆，磨浆时间为8 min。将磨浆好的蕨麻原汁进行离心（4 000 r/10 min），取其上清液，测量其体积，分别检测滤液中可溶性固形物与总黄酮含量并计算它们的得率。

2.2.1.2 磨浆用水温度的选择

磨浆离心的基本步骤与考核指标不变，将浸泡液中加入水，使料液比为1∶30（g/mL），然后将浸泡液进行加热，分别加热至 60、70、80、90、100 ℃，将蕨麻与浸泡液进行磨浆，磨浆时间为8 min。

2.2.1.3 磨浆时间的选择

磨浆离心的基本步骤与考核指标不变，将浸泡液中加入水，使料液比为1∶30（g/mL），然后将浸泡液进行加热，加热至100℃，将蕨麻与浸泡液进行磨浆，磨浆时间分别为 6、8、10、12、14 min。

2.2.2 磨浆离心法工艺正交优化

在单因素试验基础上，选取磨浆料液比、磨浆用水温度、磨浆时间3个因素设计L9（34）正交试验优化磨浆离心法工艺参数，因素水平见表2，观察指标仍为可溶性固形物与总黄酮得率。

表2 磨浆离心法正交试验因素水平表Table 2 Factors and levels of orthogonal test of grinding slurrycentrifugation method

2.3 观察检测方法

2.3.1 可溶性固形物

检测方法：使用折光计测量折光。

可溶性固形物得率计算方法见公式1：

2.3.2 总黄酮

检测方法：分光光度法。

式中：C为从芦丁标准曲线上查出的试样中黄酮类化合物的质量浓度，mg/mL；V1为浸提液总体积，mL；V2为测定时所取样品提取液体积，mL；m为样品质量，g；10 为显色定容体积，mL。

3 结果与分析

3.1 蕨麻总黄酮标液的标准曲线见图1。

蕨麻总黄酮标液的标准曲线见图1。

图1 芦丁标准曲线Fig.1 Rutin standard line

标准曲线的回归方程：y=0.193 6x+0.019 6，R2=0.999 2。

3.2 浸提法提取蕨麻原汁工艺条件的确定

3.2.1 浸提法单因素试验

3.2.1.1 料液比的选择

选择浸提温度为80℃，浸提时间为4 h，进行不同料液比的浸提，结果如图2所示。

图2 浸提法的料液比对蕨麻原汁的影响Fig.2 Effect of extraction solid-liquid ratio on Potentilla anserine L.juice

由图2可以看出，可溶性固形物得率，在1∶10（g/mL）到 1∶20（g/mL）呈上升趋势，并在 1∶20（g/mL）处达到最高，在 1∶20（g/mL）到 1∶70（g/mL）之间呈下降趋势，并在1∶70（g/mL）处可溶性固形物得率达到最低，其原因可能是在料液比为1∶20（g/mL）处，可溶性固形物溶解达到最多，随着料液比的上升，可溶性固形物的浓度降低，已溶解的可溶性固形物不利于未溶解的可溶性固形物溶解，可溶性固形物的含量降低，因此其得率逐渐下降；总黄酮得率在料液比在 1∶10（g/mL）到 1∶50（g/mL）之间呈上升趋势，并在 1∶50（g/mL）处达到最高，在1∶50（g/mL）到 1∶70（g/mL）之间则呈下降趋势，原因可能是总黄酮含量随着料液比的增多，其溶解的越多，在 1∶50（g/mL）处其得率达到最高，当料液比大于1∶50（g/mL）时，总黄酮质量浓度下降，已浸出的黄酮不利于未浸出的黄酮的协同浸提[24]，总黄酮含量降低，因此总黄酮得率下降。因两个考核指标的得率最高处的料液比不同，因此综合两个指标选定料液比1∶20、1∶35、1∶50（g/mL）作为料液比考察范围。

3.2.1.2 温度的选择

选择浸提料液比为 1∶20（g/mL），浸提时间为 4 h，进行不同浸提温度的浸提，结果如图3所示。

图3 浸提法的浸提温度对蕨麻原汁的影响Fig.3 Effect of extraction temperature extraction on Potentilla anserine L.juice

由图3可以看出，可溶性固形物得率，在50℃到100℃之间基本呈上升趋势，在50℃到60℃上升趋势快，在60℃到80℃之间基本保持不变，在90℃达到最高，在100℃下降，原因可能是随着温度的上升，可溶性固形物的溶解度不断增加，在温度为90℃时，可溶性固形物的溶解度达到最高；总黄酮得率在50℃到90℃之间呈上升趋势，在90℃到达最高，在100℃下降，原因可能是随着温度的上升，总黄酮含量逐渐增加，但在100℃时温度过高，导致总黄酮遭到破坏，并且经济成本高，因此选定70℃到90℃作为考察范围。

3.2.1.3 浸提时间的选择

选择浸提料液比为1∶20（g/mL），浸提温度为80℃，进行不同浸提时间的浸提，结果如图4所示。

由图4可以看出，可溶性固形物得率随着浸提时间的增加，其得率呈上升趋势，并在9 h处达到最高，而总黄酮得率在2 h～4 h之间呈上升趋势，在4 h处达到最高，在4 h～5 h之间极速下降，并在5 h～9 h之间得率基本上保持不变。原因可能是总黄酮随着浸提时间的增加，其得率也呈上升趋势，在浸提4 h之后，总黄酮在水中的溶解度达到最高；后又随着时间增加，由于浸提时间过长，总黄酮加热时间过长，其物质结构遭到破坏[25]，导致其得率降低。

图4 浸提法的浸提时间对蕨麻原汁的影响Fig.4 Effect of the extraction extraction time on Potentilla anserine L.juice

3.2.2 浸提法条件的优化

浸提法工艺正交优化试验结果见表3，方差分析见表4。

表3 浸提法正交试验结果Table 3 Orthogonal test results of extraction

表4 浸提法正交方差分析表Table 4 Orthogonal analysis of variance by extraction

综合得分=可溶性固形物得率×0.278+总黄酮得率×0.722

由表3可以看出，浸提料液比、浸提温度、浸提时间对综合得分的影响顺序为浸提温度＞浸提料液比＞浸提时间，浸提温度对综合得分有显著影响，观察K值可得出最佳的工艺参数为A2B3C2，即浸提料液比为1∶35（g/mL），浸提温度为 90 ℃，浸提时间为 4 h。经验证试验，可溶性固形物得率为36.45%，总黄酮得率为4.49%。

3.3 磨浆离心法提取蕨麻原汁工艺条件的确定

3.3.1 磨浆离心法单因素试验

3.3.1.1 料液比的选择

选择磨浆用水温度为100℃，磨浆时间为8 min，进行不同料液比的磨浆，结果如图5所示。

图5 磨浆离心法的料液比对蕨麻原汁的影响Fig.5 Effect of grinding slurry-centrifugation method solid-liquid ratio on Potentilla anserine L.juice

由图5可以看出，可溶性固形物得率，在1∶30（g/mL）到 1∶50（g/mL）之间呈上升趋势，在 1∶50（g/mL）处达到最高，在 1∶50（g/mL）到 1∶70（g/mL）之间呈下降趋势；同样，总黄酮得率，在 1∶30（g/mL）到 1∶50（g/mL）之间呈上升趋势，在 1∶50（g/mL）处达到最高，在 1∶50（g/mL）到1∶70（g/mL）之间呈下降趋势，原因和图 1 一样，随着料液比的增大，可溶性固形物和总黄酮溶解度逐渐增大，当料液比达到1∶50（g/mL）时，两者的溶解度达到最大，当料液比逐渐增大，可溶性固形物和总黄酮质量浓度下降，已浸出的可溶性固形物和黄酮不利于未浸出的可溶性固形物和黄酮的协同浸提，因此可溶性固形物和总黄酮含量降低，因此两者的得率下降。因此选定料液比 1∶40（g/mL）～1∶60（g/mL）作为考察范围。

3.3.1.2 温度的选择

选择料液比为 1∶30（g/mL），磨浆时间为 8 min，进行不同用水温度的磨浆，结果如图6所示。

由图6可以看出，可溶性固形物得率一直呈上升趋势，在80℃时达到100℃时基本保持不变，增长趋势缓慢，原因可能是可溶性固形物在80℃时溶解度基本达到最高，虽然温度升高，但其得率基本保持不变；总黄酮得率也一直呈上升趋势，在80℃到100℃增长缓慢，其原因也可能是总黄酮得率在80℃时基本达到最高。但出于经济成本考虑，选择磨浆温度为70℃～90℃作为考察范围。

图6 磨浆离心法的用水温度对蕨麻原汁的影响Fig.6 Effect of grinding slurry-centrifugation method water temperature on Potentilla anserine L.juice

3.3.1.3 时间的选择

选择磨浆用水温度为100℃，磨浆料液比为1∶30（g/mL），进行不同磨浆时间的磨浆，结果如图7所示。

图7 磨浆离心法的磨浆时间对蕨麻原汁的影响Fig.7 Effect of grinding slurry-centrifugation method grinding slurry time on Potentilla anserine L.juice

根据图7可以得到，随着磨浆时间的延长，可溶性固形物得率先上升，然后在10 min时达到最高，在12 min和14 min处基本与10 min处持平，原因可能是随着磨浆时间的增长，可溶性固形物增多，在磨浆10 min时，原汁中可溶性固形物含量达到最高，随着磨浆时间的延长，可溶性固形物得率基本保持不变，从总黄酮得率来看，总黄酮得率先下降后上升，然后在10 min处得率达到最高，在10 min到14 min呈下降趋势，原因可能是随着磨浆时间的增长，总黄酮物质的溶解度越来越高，在10 min处总黄酮物质的溶解度达到最高，但由于磨浆时间过长，磨浆过度，导致蕨麻原汁中的总黄酮物质遭到破坏，总黄酮得率则降低。因此选定磨浆时间8 min～12 min作为考察范围。

3.3.2 磨浆离心法条件的优化

磨浆离心法工艺正交优化试验结果见表5，方差分析见表6。

表5 磨浆离心法正交试验结果Table 5 Results of orthogonal test of grinding slurrycentrifugation method

表6 磨浆离心法正交方差分析表Table 6 Orthogonal analysis of variance by grinding slurrycentrifugation method

综合得分=可溶性固形物得率×0.278+总黄酮得率×0.722

由表5可以得出，从可溶性固形物得率方面来看，磨浆料液比、磨浆用水温度、磨浆时间对蕨麻原汁的影响顺序为磨浆用水温度＞磨浆料液比＞磨浆时间，磨浆用水温度对蕨麻原汁有显著影响，观察K值可得出磨浆离心法最佳工艺参数为A3B3C2，即磨浆料液比为1∶60（g/mL），磨浆用水温度为 90 ℃，磨浆时间为10 min，此时可溶性固形物得率为75.46%，总黄酮得率为17.83%。

4 两种蕨麻原汁制备方法的最佳工艺参数比较

根据以上的试验结果，在两种方法的最佳工艺条件下提取蕨麻原汁的结果如表7所示。

比较两种原汁制备方法的最佳工艺，在可溶性固形物得率方面，磨浆离心法比浸提法高出一倍多，而在总黄酮得率方面，磨浆离心法比浸提法高出4倍多。因此可以得出，磨浆离心法得出的功能性成分更多，可将蕨麻中的功能性成分和营养物质更多的提取出来，而浸提法，加热时间长，成本高，也在一定程度上将蕨麻中营养成分破坏。因此比较两种提取原汁方法，磨浆离心法来获取蕨麻原汁效果更好。

表7 两种提取方法的比较结果Table 7 Comparison results of two extraction methods

5 结论

通过研究可知，浸提法最佳工艺为浸提料液比为1∶35（g/mL），浸提温度为 90 ℃，浸提时间为 4 h，可溶性固形物得率为36.45%，总黄酮得率为4.49%；磨浆离心法的最佳工艺为磨浆料液比为1∶60（g/mL），磨浆用水温度为90℃，磨浆时间为10 min，此时可溶性固形物得率为75.46%，总黄酮得率为17.83%。磨浆离心法与浸提法的最佳工艺相比，采用磨浆离心法提取蕨麻原汁能够将蕨麻中总黄酮、可溶性固形物等大多数功能性物质提取出来，提取效果好，是一种较理想的蕨麻原汁提取的新工艺。

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