219316057_牛蒡根多糖动态高压微射流提取工艺优化及体外抗氧化活性研究

2024年1月16日发(作者：成都车展2022年时间表地点)

第 44 卷第 12 期2023 年 6 月食品工业科技Science and Technology of Food IndustryVol. 44 No. 12Jun. 2023张辰辰，宋江峰，刘元法，等. 牛蒡根多糖动态高压微射流提取工艺优化及体外抗氧化活性研究[J]. 食品工业科技，2023，44（12）：260?267. doi: 10.13386/1002-0306.2022070133ZHANG Chenchen, SONG Jiangfeng, LIU Yuanfa, et al. Optimization of Dynamic High Pressure Microfluidization-AssistedExtraction of Burdock Root Polysaccharide and Its in Vitro Antioxidant Activity[J]. Science and Technology of Food Industry, 2023,44(12): 260?267. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/1002-0306.2022070133

· 工艺技术 · 牛蒡根多糖动态高压微射流提取工艺优化及体外抗氧化活性研究 * *张辰辰1,2，宋江峰1,2,，刘元法3，耿宁宁1，马恺扬2，王　林1，李　莹2,（1.江苏大学食品与生物工程学院，江苏镇江 212013；2.江苏省农业科学院农产品加工研究所，江苏南京 210014；3.白马未来食品研究院，江苏南京 211225）摘　要：本文采用动态高压微射流联合水提法对牛蒡根多糖提取工艺进行优化，并分析其红外光谱结构和单糖组成，评价其对DPPH·、·OH和ABTS＋·的清除活性。结果表明：影响牛蒡根多糖得率的因素大小依次为微射流压力>浸提温度>液固比>提取时间>处理次数。通过响应面优化试验确定牛蒡根多糖最佳提取工艺为：微射流压力148.0 MPa、液固比25:1 mL/g、处理次数2次、浸提温度63 ℃和提取时间1 h。在此条件下，牛蒡根多糖得率预测值达29.6%，实际得率29.7%与预测值相对误差仅0.3%。初步分析牛蒡根多糖为呋喃型多糖，且主要由果糖、葡萄糖、阿拉伯糖、半乳糖和盐酸氨基葡萄糖5种单糖组成，摩尔比为0.844:0.122:0.024:0.008:0.002。牛蒡根多糖对DPPH·、ABTS＋·及·OH均具有不同程度的清除效果，且呈现出剂量依赖性，其IC50值分别为0.30、0.36和3.93 mg/mL。该研究为牛蒡根多糖的绿色高效提取提供了参考。关键词：牛蒡根，多糖提取，动态高压微射流，单糖组成，抗氧化活性中图分类号：R284.2 文献标识码： B 文章编号：1002?0306（2023）12?0260?08DOI: 10.13386/1002-0306.2022070133本文网刊:

Optimization of Dynamic High Pressure Microfluidization-AssistedExtraction of Burdock Root Polysaccharide and Its in VitroAntioxidant ActivityZHANG Chenchen1,2，SONG Jiangfeng1,2, *，LIU Yuanfa3，GENG Ningning1，MA Kaiyang2，WANG Lin1，LI Ying2, *（ of Food and Bioengineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China；ute of Agro-Products Processing, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China； Food Bai Ma Research Institute, Nanjing 211225, China）Abstract：In this paper, the extraction process of burdock root polysaccharide was optimized using dynamic high pressuremicrofluidization (DHPM) combined with water extraction, and its infrared spectral structure and monosaccharidecomposition were analyzed to evaluate its scavenging activities against DPPH·, ·OH and ABTS＋· radicals. The resultsshowed that the factors affecting the yield of burdock root polysaccharide were DHPM pressure>extractiontemperature>liquid to solid ratio>extraction time> number of treatments in descending order. The optimal extractionconditions were determined by response surface methodology: DHPM pressure of 148.0 MPa, liquid-solid ratio of

收稿日期：2022?07?14

基金项目：江苏省农业科技自主创新资金（CX（19）2006）；农业农村部农产品质量安全收贮运管控重点实验室开放课题（S2021KFKT-04）；白马未来食品研究院揭榜挂帅项目（JBGS-2021-004）。作者简介：张辰辰（1998?），女，硕士研究生，研究方向：果蔬加工与增值利用，E-mail：*******************。* 通信作者：宋江峰（1981?），男，博士，副研究员，研究方向：植物源农产品加工与利用，E-mail：************************。李莹（1981?），女，博士，研究员，研究方向：营养与健康，E-mail：****************。Copyright?博看网. All Rights Reserved.

第 44 卷第 12 期张辰辰，等：牛蒡根多糖动态高压微射流提取工艺优化及体外抗氧化活性研究· 261 ·

25:1 mL/g, two times of treatment, extraction temperature of 63 ℃ and extraction time of 1 h. Under these conditions, the

predicted yield of burdock root polysaccharide reached 29.6%, and the relative error between the actual yield of 29.7% andpredicted values was only 0.3%. The polysaccharides were mainly composed of fructose, glucose, arabinose, galactose andglucosamine hydrochloride, with molar ratios of 0.844:0.122:0.024:0.008:0.002. The polysaccharides of burdock root haddifferent effects on DPPH·, ABTS+· and ·OH radicals. The IC50 values were 0.30, 0.36 and 3.93 mg/mL, respectively. Thestudy would provide a reference for the green and efficient extraction of burdock root words：burdock root；polysaccharide extraction；dynamic high pressure microfluidization；monosaccharidecomposition；antioxidant activity牛蒡（Arctium lappa L.），又名大力子、东洋参，是菊科牛蒡属直根系二年生草本植物，在欧洲、北美和亚洲等地均有种植，在我国有近2000年的种植史，分布于江苏、山东等地，其中江苏徐州丰县、沛县和山东兰陵县种植历史最悠久，面积规模最大。作为我国传统中药，其根可作蔬菜，可入药，已被公认为保健食品，日益受到消费者的重视。牛蒡根中含有丰富的多糖、酚类物质、蛋白质、氨基酸以及钙、磷、铁等多种营养物质和矿物质[1?3]。已有许多研究表明[4?5]，牛蒡根多糖具有抗氧化、抗炎、提高机体免疫力等作用，是近年来的研究热点。牛蒡根多糖的提取方法较多[6?8]，较传统提取，超声、微波等新型辅助提取技术在提取效率和得率方面表现出了优势，但容易使多糖结构降解[9]；而酶解法存在提取时间较长、提取率较低等缺点。动态高压微射流（Dynamic High Pressure Microfluidization，DHPM）是一种新型预处理破壁、高压均质技术，已被越来越多应用于植物活性多糖物质的提取领域。其工作原理在于通过瞬时高速碰撞、强烈剪切、瞬间压力释放等作用使植物细胞壁破裂，提高传质速率，进而提高多糖得率[10?11]有限公司；抗坏血酸、三氟乙酸　分析纯，国药基团化学试剂有限公司；1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）、2\'-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸（ABTS）　分析纯，上海源叶生物科技有限公司；单糖标准品　生化试剂，扬州市博睿糖生物技术有限公司；其他化学试剂　均为国产分析纯。UV-765CRT型紫外-可见光分光光度计　上海尤尼柯仪器有限公司；BSA-423S电子天平　上海精密仪器仪表有限公司；H3-16KR台式高速离心机　湖南可成仪器有限公司；D10氮气吹扫仪　上海川一仪器有限公司；KH-500DB台式数控超声波清洗机　昆山禾创超声仪器有限公司；XDW-6A振动式细胞级超微粉碎机　济南达微机械有限公司；LM20高压微射流均质机　美国Microfluidics公司；Nico-let iS50傅里叶变换红外光谱仪、ICS5000离子色谱仪　美国默塞飞世尔科技公司。1.2　实验方法1.2.1 牛蒡根多糖的提取制备　参照李卷梅[15]的方法略作修改。牛蒡根干片经粉碎后，用95%的乙醇浸泡过夜脱脂脱色，滤去乙醇液，再于37 ℃烘干，过200目筛。取5 g牛蒡根粉与去离子水按一定料液比混匀后，置于高压微射流均质机在一定工作压力下进行均质处理，将处理后的料液进行一定温度热水浸提，所得多糖提取液于4500 r/min离心20 min，收集上清液，减压浓缩，再加入4倍体积的无水乙醇，于4 ℃醇沉过夜，4500 r/min离心20 min后收集沉淀，分别用无水乙醇、丙酮洗涤2~3次，经冷冻干燥（温度在?40 ℃、真空度30 Pa）得牛蒡根粗多糖。牛蒡根粗多糖以料液比1:10溶于去离子水中，用Sevag法[16]除蛋白2次，其中多糖溶液:氯仿:正丁醇=15:3:1（v/v/v）。采用活性炭脱色[17]，将脱色后的多糖溶液加入4倍体积无水乙醇进行醇沉过夜，于4500 r/min离心20 min后得沉淀，再分别用无水乙醇、丙酮洗涤2~3次，经冷冻干燥（温度在?40 ℃、真空度30 Pa）得到牛蒡根多糖。。Zhang等[12]采用响应面法[13]优化荷叶多糖的DHPM辅助提取工艺，荷叶多糖得率达6.3%，显著高于浸提法。Huang等研究结果[14]表明，DHPM处理的中华白芍多糖样品中总糖和糖醛酸含量增加，蛋白质含量显著降低。Huang等提取法具有更好的自由基清除能力。作为活性成分提取的一种预处理方法，DHPM不仅可以有效提高活性成分的得率，还可以增强活性成分的生物活性，并具有温和的操作温度和环境友好的优点。目前，未见采用动态高压微射流联合水提牛蒡根多糖的报道，本文拟通过响应面法对DHPM辅助提取牛蒡根多糖工艺进行优化，并测定其结构和单糖组成，评价牛蒡根多糖的体外抗氧化活性，为牛蒡根多糖的高效利用提供技术支持。发现应用DHPM辅助提取香菇多糖较传统的热水1　材料与方法1.1　材料与仪器牛蒡（Arctium lappa L.）　品种为柳川理想，购1.2.2 单因素实验　单因素实验分别考察微射流压力（80、100、120、140和160 MPa）、微射流处理次数（1、2、3、4和5次）、液固比（15:1、25:1、35:1、45:1和55:1 mL/g）、浸提温度（50、60、70、80和90 ℃）、提取时间（0.5、1.0、1.5、2.0和2.5 h）对牛蒡根多糖得率的影响，其中固定因素水平为140 MPa、2次、于江苏省徐州市沛县；丙酮、氯仿、无水乙醇、正丁醇、硫酸亚铁、水杨酸、过硫酸钾、浓硫酸、苯酚、氢氧化钠、过氧化氢、醋酸钠　分析纯，南京化学试剂Copyright?博看网. All Rights Reserved.

· 262 ·食品工业科技2023年 6 月25:1 mL/g

、60 ℃、1 h。1.2.7 牛蒡根多糖体外抗氧化活性测定　1.2.7.1 DPPH自由基清除能力测定　参照杨等[22]1.2.3 响应面优化试验设计　依据单因素实验结果，选取对牛蒡根多糖得率影响较大的微射流压力（A）、液固比（B）、浸提温度（C）3个实验因素，进行三因素三水平Box-Behnken响应面试验，优化提取工艺，其因素与水平的设置见表1。的方法略作修改。将2 mL不同质量浓度（0.25、0.5、1.0、2.0、4.0和6.0 mg/mL）的牛蒡根多糖溶液和2 mL 0.1 mmol/L的DPPH·乙醇溶液混匀，37 ℃避光反应30 min，利用紫外-可见分光光度计测定517 nm处的吸光度。空白组以去离子水代替多糖溶液做对照，分别以相同质量浓度的VC进行同样处理并作为阳性对照。按照式（2）计算牛蒡根多糖溶液对DPPH·的清除率。

表 1 响应面试验因素与水平Table 1 Factors and levels in response surface design水平?101

因素A：微射流压力（MPa）120140160B：液固比（mL/g）15:125:135:1C：浸提温度（?C）506070)A1?A2DPPH·清除率(%)=1?×100A0(式（2）式中：A0—2 mL去离子水+2 mL DPPH·乙醇溶液；A1—2 mL多糖溶液+2 mL DPPH·乙醇溶液；A2—2 mL多糖溶液+2 mL去离子水。1.2.4 牛蒡根多糖得率计算　按照郭金龙等[18]的方法测定。将1.2.1所获牛蒡根多糖完全溶于100 mL去离子水中，再稀释一定倍数后，取样液2 mL，分别加入1 mL体积分数5%的苯酚溶液和5 mL浓硫酸，室温下显色30 min，采用紫外-可见分光光度计测定牛蒡根多糖溶液在490 nm波长处的吸光度，根据葡萄糖标准曲线方程：A=0.0066C?0.0654（R2=0.9991），获得牛蒡根多糖的质量浓度，再按式（1）计算牛蒡根多糖的得率：1.2.7.2 ·OH清除能力测定　参照教小磐等[23]的方法，在1 mL质量浓度分别为0.25、0.5、1.0、2.0、4.0和6.0 mg/mL的多糖溶液中，依次加入工作液9 mmol/L FeSO4溶液、9 mmol/L水杨酸溶液和9 mmol/L H2O2溶液各1 mL，将溶液混匀后于37 ℃反应30 min，利用紫外-分光光度计于510 nm波长处测定吸光度。空白组以去离子水代替多糖溶液做对照，分别以相同质量浓度的VC进行同样处理并作为阳性对照。按照式（3）计算牛蒡根多糖溶液对·OH清除率。牛蒡根多糖得率(%)=C×V×D×100M式（1）式中：C—牛蒡根多糖的质量浓度，μg/mL；V—多糖溶液体积，mL；D—溶液稀释倍数；M—牛蒡根粉的质量，g。()A1?A2·OH清除率(%)=1?×100A0式（3）式中：A0—1 mL去离子水+工作液各1 mL；A1—1 mL多糖溶液+工作液各1 mL；A2—1 mL多糖溶液+1 mL去离子水+1 mL FeSO4溶液+1 mL水杨酸溶液。1.2.5 多糖红外光谱测定　采用傅里叶变换衰减全反射红外光谱法测定[19]。扣除空气背景后，取10 mg牛蒡根多糖冻干样品置于衰减全反射附件的晶体上，压实，在4000~500 cm?1范围内扫描，扫描次数32次，分辨率为4 cm?1。1.2.7.3 ABTS＋·清除能力测定　参照刘艺珠等[24]的方法略修改。将5 mL 7 mmol/L ABTS＋·溶液与5 mL 2.5 mmol/L过硫酸钾溶液混合，在室温下避光反应16 h，作ABTS＋·贮液。测定前，用蒸馏水稀释至适当浓度作为工作液。然后向3 mL工作液中加入0.4 mL不同浓度的样品，剧烈摇晃30 s，避光静置6 min后，在734 nm波长处测定吸光度。空白组以去离子水代替多糖溶液做对照，分别以相同质量浓度的VC进行同样处理并作为阳性对照。ABTS＋·清除率按照式（4）计算：+1.2.6 单糖组成分析　采用高效阴离子交换色谱法分析[20]。精密称取牛蒡根多糖5 mg于安瓿瓶中，溶于2 mL 3 mol/L的三氟乙酸溶液，121 ℃水解3 h。准确吸取酸水解溶液转移至管中，氮吹除去有机试剂，将样品重新溶解于5 mL水中，从中吸取适量用去离子水稀释10倍，12000 r/min离心5 min，取上清液进行离子色谱分析。将单糖标准溶液配制成单糖标准品母液，取各单糖标准品母液精密配置得到混合单糖标准液。采用绝对定量的方法[21]，测定不同单糖质量，根据单糖摩尔质量计算出摩尔比。离子色谱条件：Dionex Carbo PacTM PA20 3 mm×150 mm色谱柱；流动相：A：H2O；B：15 mmol/LNaOH；C：100 mmol/L醋酸钠（内含15 mmol/L NaOH）；等度洗脱；流速：0.3 mL/min；进样量：5 μL；柱温：30 ℃；检测器：电化学检测器。()A1ABTS·清除率(%)=1?×100A0式（4）式中，A0—0.4 mL去离子水+3 mL ABTS+·贮液；A1—0.4 mL多糖溶液+3 mL ABTS+·贮液。1.3　数据处理所有试验重复三次测定，结果以平均值±标准差表示。采用Excel 2010、OriginPro 2021、SPSS 25软件进行数据处理，利用Design-Expert 8软件中的Copyright?博看网. All Rights Reserved.

第 44 卷第 12 期张辰辰，等：牛蒡根多糖动态高压微射流提取工艺优化及体外抗氧化活性研究· 263 ·

Box-Behnken法进行回归模型方程的建立与方差分

析。损失，不利于多糖提取。因此选择微射流处理次数2次为宜，后续试验不再优化。由图1C可知，牛蒡根多糖得率随溶剂量的增加先增加后减小。这是因为溶剂量过少时，不利于牛蒡根粉在水中的分散，且溶质浓度过高会使高压微射流均质机堵塞，导致多糖得率较低；当液固比为25:1 mL/g时，牛蒡根粉分散更均匀，使多糖溶出度增加；而当溶剂量继续增加，多糖的溶出度已达到饱和，反而会影响浸提体系的传热和传质，不利于多糖的提取。因此液固比选择25:1 mL/g为宜。由图1D可知，随着浸提温度的升高，牛蒡根多糖得率呈现先增加后减少趋势，当温度达到60 ℃时，多糖得率最高为28.6%。与传统热水浸提法[25]相比，浸提温度明显降低，有利于保护多糖结构稳定。提取温度过高不仅增加能耗，还可能会导致氧化和热降解多糖，因此浸提温度选择60 ℃为宜。如图1E，牛蒡根多糖得率随提取时间的延长先增加后趋于稳定，当提取时间为1 h时，多糖得率最B3423222120abab2　结果与分析2.1　牛蒡根多糖高压微射流提取的单因素实验结果如图1A所示，在微射流压力80~160 MPa范围内，牛蒡根多糖得率随压力的增大先逐渐增加后减小，压力对多糖得率有明显影响。当微射流压力为140 MPa时，其得率为29.3%。可能原因在于，随微射流压力增大，牛蒡根粉在强烈剪切和高速撞击等作用下在水中分散更均匀，并加速了组织细胞的破碎，使溶剂更易进入细胞内部，有利于多糖的溶出；当超过140 MPa，可能导致牛蒡根中部分多糖降解。因此微射流压力选择140 MPa为宜。如图1B所示，随微射流处理次数增加，牛蒡根多糖得率呈现先增大后减小趋势。经微射流处理2次，多糖得率最高达28.5%，说明经过2次处理后多糖已基本溶出，为减小微射流处理次数过多对多糖结构产生影响，且微射流次数过多样液有一定程度的A3029多糖得率

(%)28272625242380dcbcab多糖得率

(%)c1微射流压力 (MPa)a18012a34处理次数 (次)bc56C3029多糖得率

(%)28272625242310:1c20:130:140:1E3029多糖得率

(%)D2928272625abc多糖得率

(%)ed50:160:15液固比 (mL/g)浸提温度 (℃)aabb28272625c0.51.01.52.0提取时间 (h)2.53.0图 1 不同提取因素对牛蒡根多糖得率的影响。Fig.1 Effects of different extraction factors on the yield of burdock root polysaccharide注：A：微射流压力；B：处理次数；C：液固比；D：浸提温度；E：提取时间；不同字母表示不同处理间结果差异显著（P<0.05）。Copyright?博看网. All Rights Reserved.

· 264 ·食品工业科技2023年 6 月[26]大，分别与贾小丽等、董玉玮等[27]采取的热水法和

P<0.0001，该模型达到极显著水平，失拟项不显著（P=0.9529>0.05），表明牛蒡根多糖高压微射流提取优化可用于该模型拟合。决定系数R2=0.9403，校正系数R2adj=0.9546，表明模型与实际情况拟合良好，95.46%的牛蒡根多糖得率变化值可通过该模型解释[28?29]。各因素对牛蒡根多糖得率的影响大小顺序是微射流压力（A）>浸提温度（C）>液固比（B），其中微射流压力为极显著影响因素（P<0.01）；影响显著的因素为浸提温度和液固比（P<0.05）；二次项A2、B2和C2均极显著影响（P<0.01）；AB对牛蒡根多糖得率的影响显著（P<0.05）；AC、BC对牛蒡根多糖得率的影响不显著（P>0.05）。微射流压力和液固比的交互作用响应面和等高线如图2所示，牛蒡根多糖得率随液固比或微射流压力的增大呈先增大后趋向减小。曲面坡度明显陡峭，说明液固比和微射流压力的交互作用对牛蒡多糖得率的影响显著，沿微射流压力轴较液固比轴等高线密集，说明微射流压力对牛蒡根多糖得率的影响更大，这与方差分析结果一致。酶解法相比缩短了66.7%和50.0%，推测微射流处理使牛蒡根粉细胞破碎程度加剧，利于多糖短时间内即可快速溶出。考虑能耗，选择提取时间1 h。2.2　响应面试验优化牛蒡根多糖高压微射流提取2.2.1 响应面试验设计结果　在上述单因素的基础上，进一步对牛蒡根得率影响较大的微射流压力（A）、液固比（B）、浸提温度（C）进行响应面法优化，结果见表2。

表 2 响应面试验方案及其结果Table 2 Response surface test scheme and results实验号17

A：微射流压力?1?1110000?11?1100000B：液固比?11?11?11?C：浸提温度0000?1?111?1?11100000得率（%）23.1±0.125.1±0.227.5±0.027.3±0.225.6±0.327.3±0.127.6±0.127.6±0.124.1±0.227.2±0.324.4±0.528.4±0.329.5±0.429.3±0.328.7±0.129.8±0.328.6±0.3

342330:1B:

液25:120:1固比:

(mL/g151)得率

(%)35:1160.0015142.00134.通过利用Design-Expert 8软件中的Box-Behn-ken设计原理对响应面进行设计建立回归模型，以牛蒡根多糖得率为响应值进行二次多元回归拟合，得到二元回归方程Y=29.19+1.73A+0.45B+0.48C?0.53AB+归模型进行显著性分析检验，结果见表3。B:

液固比

(mL/g)射A:

微流压M力

(Pa)00126.0035:130:125:120:1得率 (%)128.000.000.22AC?0.40BC?2.22A2?1.22B2?0.95C2，对上述回

表 3 回归模拟方差分析表Table 3 Regression simulation analysis of variance方差来源模型ABCABACBCA2B2C2平方和63.2624.081.621.821.140.190.6220.706.293.781.280.131.1564.54自由度9416均方7.0324.081.621.821.140.190.6220.706.293.780.180.040.29F值38.36131.438.849.956.251.063.41112.9634.3420.630.15P值<0.0001<0.00010.02070.01600.04100.33820.1075<0.00010.00060.00270.9529显著性*******15:1120.00128.00136.00144.00152.00160.00A: 微射流压力 (MPa)

图 2 微射流压力与液固比交互作用的响应面和等高线Fig.2 Response surface and contour of the interaction betweenDHPM pressure and liquid-solid ratio进一步根据回归模型优化得到牛蒡根多糖的最******不显著佳提取工艺参数为：微射流压力148.0 MPa、浸提温度62.9 ℃、液固比为25.5 mL/g，在此条件下，牛蒡根多糖得率的预测值为29.6%。结合实际将参数调整为微射流压力148.0 MPa、浸提温度63 ℃、液固比为26:1 mL/g，进行3次平行实验，得到牛蒡根多糖的平均得率为29.7%，与理论预测值相对误差（0.3%）较小，说明响应面优化试验的可靠性较高。本研究获得牛蒡根多糖的得率较未经微射流处理样残差失拟项纯误差总误差

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[7]提高了55%

，且明显高于碱液提取法（7.2%）和超保留时间顺序依次鉴定为盐酸氨基半乳糖、阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖和果糖（图5），其摩尔比为0.002:0.024:0.008:0.122:0.844。说明牛蒡根多糖主要由果糖和葡萄糖组成，其中果糖在单糖组成中占比最高，为84.4%。这与郑一美等[36]、朱姗姗等[2]研究结果类似，其单糖组成比例不同可能由于牛蒡根品种、产地差异及提取方法不同引起[37]。声辅助提取法（14.0%）[30]。2.3　牛蒡根多糖的红外光谱分析牛蒡根多糖的傅里叶红外光谱图如图3所示，在3225 cm?1附近的吸收峰为碳水化合物特有的-OH伸缩振动吸收峰[31]；在2933 cm?1附近的吸收峰与糖环中甲基或亚甲基的C-H弯曲振动有关[32]。1612和1410 cm?1处的两个峰分别由羧酸基的不对称和对称伸缩振动引起[33]；1118和1021 cm?1处的吸收峰是由C-O-H和C-O-C伸缩振动引起；1000~

5040库伦值

(nC)3020100?1004267800 cm?1区域的峰是呋喃糖残基的特征峰，其中931 cm引起?1处的吸收峰对应呋喃糖环对称伸缩振动，。根据红外光谱分析结果表明，初步鉴定所11824 cm?1处的吸收峰由呋喃环的C-H变角振动吸收[34?35]提取的牛蒡根多糖中存在α-构型糖苷键的呋喃糖。

1009590透光率

(%)841225

10203040时间 (min)5060图 5 牛蒡根多糖离子色谱图Fig.5 IC spectrum of burdock root polysaccharides2.5　牛蒡根多糖的体外抗氧化活性分析2.5.1 DPPH·清除能力　如图6，在质量浓度为0.25~1.5 mg/mL的范围内，牛蒡根多糖对DPPH·的清除率增长较快，当浓度大于0.5 mg/mL时，其对DPPH·的清除能力增长较平缓，但均低于VC的清除率。牛蒡根多糖浓度为6.0 mg/mL时，对DPPH·的清除率为80.46%，其IC50值为0.3 mg/mL。此结果与龚频等[30]研究结果一致，表明牛蒡根多糖具有一定的DPPH·清除能力。4500500波数 (cm?1)

图 3 牛蒡根多糖的傅里叶变换红外光谱Fig.3 Fourier transform infrared spectra of burdock rootpolysaccharide2.4　牛蒡根多糖的单糖组成如图4所示，16种单糖混合标准液中各单糖在

100aaaDPPH·自由基清除率

(%)8cbbabaaaa本实验色谱条件下实现较好地分离。将牛蒡根多糖酸水解液通过离子色谱仪分析并与标准单糖图谱对比可知，牛蒡根多糖酸水解液有5种单糖共有峰，按706050库伦值

(nC)403020100?1315 牛蒡根多糖VC2345质量浓度 (mg/mL)677469381时间 (min)5060

图 6 不同质量浓度牛蒡根多糖对DPPH·清除率的影响Fig.6 Effects of different concentrations of burdock rootpolysaccharide on the scavenging rate of DPPH· radicals2.5.2 OH·清除能力　如图7，VC在质量浓度为图 4 单糖标准品混合物离子色谱图Fig.4 IC spectrum of standard mixtures monosaccharides注：1.岩藻糖（Fuc）；2.盐酸氨基半乳糖（GalN）；3.鼠李糖（Rha）；4.阿拉伯糖（Ara）；5.盐酸氨基葡萄糖（GluN）；6.半乳糖（Gal）；7.葡萄糖（Glu）；8.N-乙酰-D氨基葡萄糖（N-Ace-D-Glu）；9.木糖（Xyl）；10.甘露糖（Man）；11.果糖（Fru）；12.核糖（Rib）；13.半乳糖醛酸（GalUA）；14.古罗糖醛酸（GulUA）；15.葡糖糖醛酸（GluUA）；16.甘露糖醛酸（ManUA）；图5同。0.25~6.0 mg/mL的范围内，对OH·的清除率均在95%以上，呈现出良好的清除活性。相对而言，牛蒡根多糖对OH·清除率与多糖质量浓度呈正向量效关系。当多糖浓度为6.0 mg/mL时，其对OH·的清除率最高，可达到71.32%，其IC50值为3.93 mg/mL，在此浓度范围内牛蒡根多糖对OH·呈现一定的清除能力，但相对VC较弱。Copyright?博看网. All Rights Reserved.

· 266 ·食品工业科技aaaaaaabcf0ed1 牛蒡根多糖VC2345质量浓度 (mg/mL)672023年 6 月

100OH·自由基清除率

(%)806040200别为0.30和0.36 mg/mL。综上所述，采用动态高压微射流技术可辅助提高牛蒡根多糖提取效率，所提牛蒡根多糖具有一定的抗氧化活性。研究结果为进一步开展牛蒡根多糖纯化及功能活性研究提供参考，也为牛蒡根多糖在功能食品领域的开发利用提供依据。参考文献图 7 不同质量浓度牛蒡根多糖对OH·清除率的影响Fig.7 Effects of different concentrations of burdock rootpolysaccharide on the scavenging rate of OH·radicals2.5.3 ABTS＋·清除能力　如图8，在质量浓度为0.25~6.0 mg/mL的范围内，牛蒡根多糖对ABTS＋·的清除率随质量浓度的升高先增大后趋于稳定。多糖浓度为6.0 mg/mL时，其对ABTS＋·清除率为93.81%，略低于同浓度下VC对ABTS·的清除率（94.31%），其IC50值为0.36 mg/mL。该结果高于Liu等[38]报道的结果，可能与多糖提取方法有关，DHPM产生的强烈剪切力将多糖进行重组，糖键和暴露基团的变化导致多糖的组分发生变化，进而可能影响多糖的抗氧化性。＋

100cbaABTS+·自由基清除率

(%)8dbcaaaaaa 牛蒡根多糖VC2345质量浓度 (mg/mL)67

图 8 不同质量浓度牛蒡根多糖对ABTS＋·清除率的影响Fig.8 Effects of different concentrations of burdock rootpolysaccharide on the scavenging rate of ABTS＋· radicals3　结论本研究利用高压微射流辅助热水提取牛蒡根多糖，通过响应面法优化获得了牛蒡根多糖的提取工艺条件：微射流压力148.0 MPa，液固比25:1 mL/g，处理次数2次，浸提温度63 ℃，提取时间1 h，在此条件下，牛蒡根多糖得率预测值可达29.6%，实际得率29.7%与预测值相对误差仅0.3%。较未经微射流处理样品提高了55%，同时明显缩短提取时间，降低浸提温度。牛蒡根多糖主要为由果糖、葡萄糖、阿拉伯糖、半乳糖和盐酸氨基葡萄糖5种单糖组成的呋喃型多糖，其中果糖占比84.4%。体外抗氧化试验结果表明，牛蒡根多糖对DPPH·、·OH和ABTS＋·清除率的大小依次为DPPH·>ABTS＋·>·OH，其对DPPH·和ABTS＋·表现出较好的体外抗氧化性，其IC50分［1］王佳佳, 刘玮, 朱静, 等. 牛蒡根多糖的降血糖活性[J]. 中国药科大学学报，2013，44（5）：455?459. ［WANG J J, LIU W, ZHUJ, et al. Study on hypoglycemic activity of polysaccharides fromArctium lappa L[J]. Journal of China Pharmaceutical University，2013，44（5）：455?459.］［2］朱姗姗, 张斌, 朱文卿, 等. 牛蒡根多糖特性分析及对脂多糖诱导巨噬细胞炎症的调节作用[J]. 食品工业科技，2022，43（15）：272?278. ［ZHU S S, ZHANG B, ZHU W Q, et al. Effects of Arc-tium lappa L. polysaccharides on macrophage inflammation in-duced by lipopolysaccharide[J]. Science and Technology of FoodIndustry，2022，43（15）：272?278.］［3］ XU Z, GU C, WANG K, et al. Arctigenic acid, the key sub-stance responsible for the hypoglycemic activity of Fructus Arctii[J]. Phytomedicine，2015，22（1）：128?137.［4］李玲玉, 邱志常, 朱姗姗, 等. 响应面法优化牛蒡根多糖超声辅助提取工艺与抗氧化活性评价[J]. 食品科技，2020，45（11）：197?204. ［LI L Y, QIU Z C, ZHU S S, et al. Optimization of ultra-sound-assisted extraction process and evaluation of antioxidant ac-tivity of polysaccharides from burdock by response surface method-ology[J]. Food Science and Technology，2020，45（11）：197?204.］［5］ MORO T M, CLERICI M T. Burdock (Arctium lappa L) rootsas a source of inulin-type fructans and other bioactive compounds:Current knowledge and future perspectives for food and non-foodapplications[J]. Food Research International，2021，141：109889.［6］ WANG Y, ZHANG N F, KAN J, et al. Structural characteriza-tion of water-soluble polysaccharide from Arctium lappa and its ef-fects on colitis mice[J]. Carbohydrate Polymers，2019，213：89?99.［7］周浓, 刘亚, 解万翠, 等. 牛蒡根多糖提取工艺及其体外抗氧化活性的研究[J]. 食品研究与开发，2015，36（16）：44?48. ［ZHOUN, LIU Y, XIE W C, et al. Study on extraction technology and an-tioxidant activity of polysaccharides from burdock in vitro[J]. FoodResearch and Development，2015，36（16）：44?48.］［8］巫永华, 陆文静, 刘梦虎, 等. 响应面优化超声波辅助双水相提取牛蒡根多糖及抗氧化分析[J]. 食品与发酵工业，2020，46（5）：215?223. ［WU Y H, LU W J, LIU M H, et al. Response surfaceoptimization ultrasonic-assisted two-phase extraction of polysaccha-rides from burdock and its antioxidant analysis[J]. Food and Fer-mentation Industries，2020，46（5）：215?223.］［9］王文丽, 张金玲, 魏亚宁, 等. 天然多糖提取、纯化及生物活性研究进展[J]. 食品工业科技，2022，43（22）：470?480. ［WANGW L, ZHANG J L, WEI Y N, et al. Research progress in extraction,purification and bioactivity of natural polysaccharides[J]. Food In-dustry Technology，2022，43（22）：470?480.］［10］姜颖, 涂宗财, 陈媛, 等. 动态超高压微射流预处理对香菇多糖得率的影响[J]. 食品科学，2010，31（24）：62?65. ［JIANG Y,XU T C, CHEN Y, et al. Effects of dynamic ultra-high pressure mi-crojet pretreatment on the yield of lentinan[J]. Food Science，2010，31（24）：62?65.］［11］秦令祥, 周婧琦, 崔胜文, 等. 动态超高压微射流法提取黑木耳多糖工艺研究[J]. 食品研究与开发，2019，40（19）：155?159.［QIN L X, ZHOU J Q, CUI S W, et al. Extraction of polysaccha-rides from Auricularia auriculata by dynamic high-pressure mi-crofluidization[J]. Food Research and Development，2019，40（19）：155?159.］［12］ ZHANG L, TU Z, WANG H, et al. Response surface opti-mization and physicochemical properties of polysaccharides fromCopyright?博看网. All Rights Reserved.

第 44 卷第 12 期张辰辰，等：牛蒡根多糖动态高压微射流提取工艺优化及体外抗氧化活性研究· 267 ·

Nelumbo nucifera leaves[J]. International Journal of Biological

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