木瓜籽精油的提取及其抗氧化活性研究

邓福明++梁淑云++陈卫军++王挥++赵松林

摘 要 采用水蒸气蒸馏法提取木瓜籽精油（PSO），测定PSO的总抗氧化能力、羟基自由基和DPPH自由基清除能力，并应用GC-MS分析测定PSO的化学组成。结果表明，水蒸气蒸馏法提取木瓜籽精油最佳蒸馏时间是2.5 h，料液比和浸泡时间分别是1∶8（w∶V） 和1 h；与合成抗氧化剂相比，PSO的总抗氧化能力偏低，当PSO浓度达到5×10-5 mg/mL和8 mg/mL时，其清除羟基自由基和DPPH自由基的能力分别达到100%和70%以上；PSO化学成分主要是安息香醛、苯乙醛、苯乙腈和异硫氰酸苄酯，其中异硫氰酸苄酯的相对含量占98.28%。说明该方法可获得高纯度的异硫氰酸苄酯，可为工业上生产异硫氰酸苄酯提供一定的理论依据。

关键词 木瓜籽 ；精油 ；提取 ；抗氧化活性

分类号 S661.6

番木瓜（Carica papaya L.）又名木瓜、番瓜、乳瓜、树冬瓜、万寿果，我国的广东、广西、海南、云南、福建等省广泛种植[1]。据2011年报道，全球番木瓜年产量超过1 000万 t，我国番木瓜年产量超过 50万t。另外，原产于中国的蔷薇科木瓜种植虽然较分散，但该产业已得到重视，并逐步发展壮大，年产量不低于番木瓜产量[2]。长期以来，木瓜籽是这些木瓜果肉加工的下脚料，约占番木瓜重量的7%，对如何合理利用这一独特的资源至今没有得到足够的重视和研究。工厂将木瓜加工后，往往将木瓜籽作为垃圾扔掉，这样不仅污染环境，而且浪费了大量的生物资源。目前有关番木瓜籽的研究，主要集中在提取其中的生物活性成分，进而研究其功能活性[3-11]。尚无有关木瓜籽精油的提取及其功能活性的研究报道。

本文探讨了水蒸气蒸馏法提取木瓜籽精油的各项条件，并对水蒸气蒸馏提取的木瓜籽精油和合成食用抗氧化剂进行了体外抗氧化活性和清除自由基能力的比较研究，为开发木瓜籽精油的新功能和拓展其应用领域提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验原料

番木瓜，产自海南，取其籽，60℃下干燥36～56 h，微型植物试样粉碎机型粉碎，过孔径 80目分样筛，备用。

1.1.2 试剂与设备

主要试剂：DPPH，美国 Sigma 公司；2，6-二叔丁基对甲酚（BHT）、没食子酸丙酯（PG）、叔丁基对苯二酚（TBHQ）、结晶紫、磷酸钠、钼酸铵、NaCl等为国产分析纯；所用水为除氧蒸馏水。样品储备溶液配制：1.0 mg/mL木瓜籽精油（PSO）、BHT、PG、TBHQ储备溶液（准确称取 0.1000 g 所提PSO、BHT、PG、TBHQ，分别转入不同的100 mL容量瓶中，用无水乙醇溶解并定容至 100 mL），用时用乙醇溶液稀释所需浓度。

主要仪器：植物精油提取器，矩源JYT-LJ，上海矩源机械设备有限公司；紫外可见分光光度计，UV-1200上海美谱达仪器有限公司；高速离心机，Themo scientific heraeus Mullifuge XIR；恒温水浴振荡器，HHS-4S 上海康路仪器设备有限公司；微型植物试样粉碎机，CXP-500A上海市晟喜制药机械有限公司，GS-MS，Shimadzu GC-MS QP2010Plus；电子天平，AL204-IC 梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司。

1.2 方法

1.2.1 木瓜籽精油（PSO）的提取

将番木瓜剖开，取出木瓜籽，置于烘箱中50～60℃干燥36～56 h，将干燥后的木瓜籽粉碎，加入蒸馏水和NaCl，常温下静置。最后用植物精油提取器蒸馏，收集精油提取器底部精油和水的混合物，最后加入适量无水硫酸钠，静置5～10 min，过滤备用。

1.2.2 总抗氧化活性的测定

采用磷钼络合物法[12-13]。由样品储备液配制浓度分别为0.05、0.1、0.2、0.3、0.4 mg/mL 的PSO溶液、BHT溶液、PG溶液、TBHQ溶液为样品溶液。磷钼试剂最终浓度为0.6 mol/L浓硫酸、28 mmol/L磷酸钠和4 mmol/L钼酸铵的溶液。在 10 mL比色管中，分别加入4 mL上述磷钼试剂液、0.4 mL样品液，95℃水浴中恒温90 min，在 695 nm波长下测吸光度A。

1.2.3 清除羟基自由基能力的测定

结晶紫法[14]。由样品储备液配制浓度为1.0×10-3 mg/mL的PSO溶液、BHT溶液、PG溶液、TBHQ溶液为样品溶液。在10 mL 比 色 管 中 分 别 加 入0.3 mL 结 晶 紫 （0.4 mmol/L）、1.2 mL FeSO4溶液（1.0 mmol/L）和 0.6 mL H2O2溶液（2.0 mmol/L）。用磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲溶液（pH 4.0）定容到10 mL并摇匀，放置30 min后，在580 nm处测其吸光度Ab（不加 H2O2时580 nm处的吸光度为 A0）。则羟自由基的产生量可以用ΔA=A0- Ab来表征。

表观抗羟自由基氧化率的测定：在上体系中加 H2O2之前加入 0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mL 的样品溶液，测定其吸光度 As，其表观抗羟基自由基氧化率S可以按下式计算：

S（%）=（As-Ab）/（A0-Ab）×100

1.2.4 清除DPPH自由基[15]

用无水乙醇配制浓度为10.0 mg/mL 的PSO储备液，由储备液用95 %乙醇稀释配制浓度为2.0、4.0、6.0、8.0 mg/mL的PSO溶液，2.0、4.0、6.0、8.0 mg/mL BHT、PG和TBHQ溶液为样品溶液。向1 cm的石英比色皿中加入样品溶液2.0 mL和2.0 mL 1.0×10-4 mol/L的DPPH溶液，混匀后暗处放置30 min，以95%乙醇溶液作参比溶液，测定517 nm处的吸光值A，同样方法测定样品溶液2.0 mL与2.0 mL 95%乙醇溶液混合后517 nm处的吸光值 A0，再测定2.0 mL DPPH溶液与2.0 mL 95%乙醇混合液在517 nm 处的吸光值A1，按下式计算其抑制率：endprint

抑制率（%）=[1-（A-A0）/A1]×100

1.2.5 PSO的化学成分测定[16]

参照雷福成等2010的方法，样品检测前用正己烷稀释50倍。气相条件为高纯氦载气（99.999%）；载气流速1 mL/min；进样口温度250℃；进样模式分流；分流比40∶1；升温程序：初始温度60℃，保持1min，以5℃/min的速度升至160℃，再以20℃/min的速度升至220℃，保持8min。质谱条件：接口温度250℃；离子源温度200℃；扫描质量数范围：40～500 AMU。

1.2.6 数据处理

数据分析采用Office 2007软件，所有试验重复3次（最少重复2次），图表中所有试验数据均为多次试验数据平均值表示。

2 结果与分析

2.1 PSO的提取

2.1.1 蒸馏时间对精油提取率（W/W， %）的影响

图1是在PSO提取过程中，蒸馏时间对精油提取率的影响。由图1可知，随着蒸馏时间的延长，在0～2.5 h内，PSO提取率在快速增加，并在2.5 h后达到0.22%。之后提取率增加缓慢，趋于平稳，建议最佳提取时间为2.5 h。

2.1.2 料液比对精油提取率（W/W，%）的影响

图2是料液比对精油提取率的影响。由图2可知，随着料液比的降低，PSO的提取率逐渐增加，在1∶8（w∶v）时达到最高值0.21%。由于木瓜籽是干燥后的粉末，在料液比较高时，木瓜籽粉末会将水分充分吸收，可流动的水分较少，会导致精油的提取率降低。而过低的料液比，又会增加精油在水中的溶解，也会导致精油的提取率降低。因此，想获得较高的精油提取率，要适当的控制木瓜籽粉末和水的比例，建议最佳比例为1∶8（w∶v）。

2.1.3 NaCl浓度对精油提取率（W/W，%）的影响

图3是NaCl浓度对精油提取率的影响。由图3可知，随着NaCl浓度的升高，PSO的提取率先升高后降低，但升高和降低量不大显著。说明NaCl浓度对PSO的提取率影响不明显。

2.1.4 浸泡时间对精油提取率（W/W，%）的影响

图4 是木瓜籽粉末的浸泡时间对精油提取率的影响。由图4可知，随着浸泡时间的延长，PSO的提取率没有大幅度的增减，但浸泡1 h后精油的提取率达到较为理想的效果，从经济效益和生产效率来说，建议将木瓜籽浸泡1 h后进行精油提取。浸泡的作用主要是促进水分与木瓜籽粉末的充分接触，促使水蒸气带出更多的精油。

2.2 PSO的抗氧化活性

2.2.1 总抗氧化能力

图5是PSO的总抗氧化能力与其浓度的关系，并同常见的几种合成抗氧化剂BHA、TBHQ和PG相比。由图5可知，与其它抗氧化剂相比，PSO的总抗氧化能力在0.005～0.01mg/mL的浓度范围内与TBHQ和BHA的抗氧化能力差异不明显，但在高浓度下，PSO的总抗氧化能力均低于抗氧化剂的总抗氧化能力。

2.2.2 羟自由基清除能力

图6是PSO的羟基自由基清除率与其浓度的关系。由图6可知，PSO的羟基自由基清除能力在1.0～5.0×10-5 mg/mL范围内的效果显著，且随着浓度的增加，清除率迅速上升。在浓度高于3×10-5 mg/mL以上时，清除率与抗氧化剂BHA和PG的能力相当，并在浓度达到5×10-5 mg/mL时，PSO清除羟基自由基的能力达到100%。

2.2.3 DPPH 自由基的清除能力

图7是PSO的DPPH 的清除效果与其样品浓度关系。由图7可知，与其它抗氧化剂相比，在低浓度时，PSO的DPPH的清除能力偏低；在浓度高于6 mg/mL时，PSO清除DPPH 的效果高于BHA，但低于TBHQ和PG。

2.3 PSO化学成分分析

为了更深入的了解木瓜籽的水蒸气蒸馏提取物（精油）的化学成分，以便了解PSO的功能活性物质成分，试验用GC-MS测定了其化学成分。结果发现，PSO的化学组成成分主要是安息香醛、苯乙醛、苯乙腈和异硫氰酸苄酯（表1）。其中异硫氰酸苄酯的相对含量高达98.28%，其次是苯乙腈1.41%，此外还有微量的安息香醛和苯乙醛。

3 结论与讨论

3.1 PSO提取工艺

在水蒸馏提取PSO的提取过程中，蒸馏时间和料液比对PSO的提取率影响最显著，最佳蒸馏时间和料液比分别是2.5 h和1∶8（w∶V）。其次是浸泡时间也能影响其提取率。而通常在植物精油提取过程中添加的NaCl，在本实验中对PSO的提取率影响不明显，原因可能是PSO本身在水中的溶解度很低，所以NaCl的添加对PSO的溶解度影响不明显，从而对其提取率影响不显著。

3.2 PSO抗氧化活性

与合成抗氧化剂相比，PSO的总抗氧化能力偏低。然而，羟基自由基和DPPH自由基的清除能力在一定条件下可以和合成抗氧化剂相媲美，尤其是在PSO浓度达到5×10-5 mg/mL时，其清除羟基自由基的能力达到100%，高于其它合成抗氧化剂。且当精油浓度高于8 mg/mL时，DPPH自由基清除能力达70%以上。

3.3 PSO化学成分

PSO的化学组成成分主要是安息香醛、苯乙醛、苯乙腈和异硫氰酸苄酯，其中异硫氰酸苄酯的相对含量高达98.28%。然而，这些并不是通常“植物精油”中的常见成分。据文献报道，异硫氰酸苄酯不仅是一种光谱抗菌药物，而且还是学术界公认的防癌抗癌有效成分之一[17-18]。因此，本研究或许能为生产上简单获取高纯度异硫氰酸苄酯提供一定的理论参考。

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