徐艳阳，胡晓欢，王乃茹，胡绍峰，张焕，张凡

（吉林大学 生物与农业工程学院，吉林长春130022）

大葱（Allium fistulosum L.var.giganteum Makino）是百合科葱属的一种多年生草本植物，其上部为青色葱叶，下部为白色葱白。由于其耐寒抗冻，在我国北方比南方种植更广泛。在日常生活中，大葱既是人们常食的调味品，又是营养丰富的蔬菜，具有降低血脂、血糖和血压等功效[1]。大葱中不仅含有大量的维生素和矿物质，还含有挥发油类物质，其主要活性成分是葱辣素，这类有机硫类化合物具有较强的杀菌、抑癌、降血脂和预防动脉硬化等作用[2]。

目前，国内外提取植物活性成分的方法主要有水蒸汽蒸馏法、有机溶剂提取法和超临界二氧化碳萃取法[3-5]。水蒸汽蒸馏法操作简便，但耗能较大、得率低，蒸馏温度较高易破坏植物活性成分。超临界二氧化碳萃取法有较高的得率，但生产成本高、操作技术难度大。而微波辅助提取是近年来发展较快的一种新型植物活性成分提取技术[7]，具有提取时间短、易操作控制和节省能源等优点。有机溶剂提取法操作方便，对活性成分的得率高于水蒸汽蒸馏法。将微波与有机溶剂提取法有效结合，可以快速提高溶剂的传质速率，从而缩短浸提时间。因此本文应用微波辅助有机溶剂提取法对大葱中的葱辣素进行提取条件的优化研究，旨在为大葱的深加工和产品开发提供科学参考。

1 材料和方法

1.1 材料与试剂

大葱：购于长春市农贸集市，经清洗粉碎后，过60目筛密封备用。

无水乙醇：北京化工厂；L-半胱氨酸：上海惠世生化试剂有限公司；5，5-二硫代双（2-硝基苯甲酸）（DTNB）：上海楷洋生物技术有限公司；Hepes 试剂：北京鼎国昌盛生物技术有限责任公司。

1.2 主要仪器与设备

PH070A 型培养箱/干燥箱：上海一恒科技有限公司；MM721AAU-PW 型美的微波炉：佛山市顺德区美的微波电器制造有限公司；LD4-2A 型雷勃尔低速离心机：北京雷勃尔离心机有限公司；T6 型紫外可见分光光度计：北京普析通用仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

大葱→清洗干燥→粉碎→提取→离心→取上清液→定容→测定

1.3.2 葱辣素含量检测方法

准确吸取1.0 mmol/L 半胱氨酸溶液0.5 mL 至试管中，加入待测大葱油稀释液0.5 mL，加入2.0 mmol/L DTNB 溶液2.0 mL，用50 mmol/L Hepes 缓冲液稀释至6.0 mL，26 ℃下保温10 min，在412 nm 波长下测定吸光度，记为A，每5min 测定一次，同时做空白试验，测定吸光度，记为A0[6]。其计算公式如下：

式中：V 为大葱提取液体积，mL；d 为总稀释倍数；162.26 为L-半胱氨酸分子量；14150 为DTNB 与L-半胱氨酸反应产物2-硝基-5-硫代苯甲酸（NTB）的摩尔消光系数；M0为大葱质量，g。

1.4 单因素试验设计

1.4.1 乙醇浓度对葱辣素得率的影响

精确称取1.500 g 大葱粉，按料液比1 ∶10 分别加入40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%乙醇，微波功率700 W，提取5 s，4 000 r/min 离心10 min，取上清液并定容，测定葱辣素含量。

1.4.2 料液比对葱辣素得率的影响

精确称取1.500 g 大葱粉，分别按料液比1 ∶5、1 ∶10、1 ∶15、1 ∶20、1 ∶25 g/mL，加入100%乙醇，微波功率700 W，微波功率700 W，提取5 s，4 000 r/min 离心10 min，取上清液并定容，测定葱辣素含量。

1.4.3 微波时间对葱辣素得率的影响

精确称取1.500 g 大葱粉，按料液比1 ∶10 加入50%乙醇，微波功率700 W，间歇式提取5、10、15、20、25 s，4 000 r/min 离心10 min，取上清液并定容，测定葱辣素含量。

1.5 正交优化试验设计

在单因素试验的基础上，进行L9（34）正交试验设计。

2 结果与分析

2.1 乙醇浓度对葱辣素得率的影响

按1.4.1 处理样品，结果见图1。

图1 乙醇浓度对葱辣素得率的影响Fig.1 Effects of ethanol concentration on allicin yield

由图1 可知，随着乙醇浓度的增大，大葱中葱辣素的得率逐渐增大，当乙醇浓度为50%时，得率最大为0.037 mg/g，之后得率降低。原因可能是不同浓度的乙醇极性不同，浓度为50%的乙醇溶液与大葱中葱辣素的极性相似，葱辣素的得率最大。乙醇浓度越小，提取液黏度就越大。这可能是由于果胶、蛋白质等物质在水中的溶解度比乙醇大，这些大分子物质的溶出量增加，使提取液黏度增大。黏度越大，葱辣素转移到溶剂中就越困难，导致葱辣素得率降低。但当乙醇浓度较大时，大葱中的一些醇溶性杂质和亲脂性强的物质溶出量增加，这些成分与葱辣素竞争结合乙醇—水分子，从而导致葱辣素的得率下降。因此选取50%乙醇浓度作为正交试验的较优水平。

2.2 料液比对葱辣素得率的影响

按1.4.2 处理样品，结果见图2。

图2 料液比对葱辣素得率的影响Fig.2 Effect of liquid-solid ratio onion on allicin yield

由图2 可知，随着料液比的增大，大葱中葱辣素的得率逐渐增大，当料液比为1 ∶20 g/mL 时，得率最大为0.030 mg/g，之后得率降低。原因可能是当料液比低时，溶剂较少，液相与固相的接触面积较小，不利于葱辣素的扩散。随着乙醇用量的增加，加大了二者的接触面积，并且提高了扩散速度，从而使葱辣素的得率增大。但当料液比高于1 ∶20（g/mL）时，可能已浸出的葱辣素抑制或其他成分吸附未浸出的葱辣素，导致得率下降。而且过多的提取溶剂增加成本，还增加后续浓缩过程的工作量。综合考虑，选取料液比为1 ∶20 g/mL 作为正交试验的较优水平。

2.3 微波时间对葱辣素得率的影响

按1.4.3 处理样品，结果见图3。

图3 微波时间对葱辣素得率的影响Fig.3 Effect of microwave time on allicin yield

由图3 可知，随着微波时间的增长，大葱中葱辣素的得率逐渐增大，当时间为10 s 时得率最大为0.044 mg/g，之后得率降低。由于在较短时间内微波辐射将能量传递到原料内部，使之瞬间受热，有利于葱辣素的提取。但当微波时间过长时，产生的温度过高，破坏了葱辣素的结构，导致得率降低。因此，选取微波时间为10 s 作为正交试验的较优水平。

2.4 大葱中葱辣素的微波辅助提取工艺优化试验结果

对微波辅助提取葱辣素的工艺条件进行极差和方差分析，正交试验因素水平见表1，结果见表2 和表3。

表1 因素水平表Table 1 Levels of factors

表2 正交试验结果Table 2 Results of orthogonal experiments

表3 方差分析结果Table 3 Results of ANOVA

由表2 和表3 可知，最优因素水平组合为A1B3C2，即乙醇浓度为40%、微波时间为15 s、料液比为1 ∶20 g/mL。各因素影响葱辣素得率的顺序是B＞C＞A，即微波时间＞料液比＞乙醇浓度。其中微波时间和液料比对葱辣素得率有极显著的影响，乙醇浓度对葱辣素得率有显著的影响。对优势组合的葱辣素得率进行区间估计，点估计=0.026 8+0.001 2+0.008 2+0.007 2=0.043 4，误差限为0.002 9。因此，葱辣素得率的置信区间为（0.043 4±0.002 9）mg/g，此时的置信度为99%。

2.5 验证试验

按最佳工艺水平A1B3C2，即乙醇浓度为40%、微波时间为15 s、料液比为1 ∶20 g/mL 进行验证实验，测得葱辣素得率为0.045 mg/g，在置信区间内，与理论预测值基本相符。这表明采用此正交试验对大葱中葱辣素微波辅助提取工艺进行优化的结果是可靠的。

3 结论

采用单因素和正交试验获得微波辅助提取大葱中葱辣素的最优工艺条件为微波功率700 W，微波时间15 s，料液比1 ∶20 g/mL，乙醇浓度40%，在此条件下葱辣素的得率为0.045 mg/g。影响微波辅助提取的显著因素顺序为：微波时间＞料液比＞乙醇浓度。该优势组合的葱辣素得率置信区间为（0.043 4±0.002 9）mg/g，此时的置信度为99%。

[1] 梁艳荣,姜伟,张颖力,等.大葱种质资源研究及利用进展[J].园艺园林科学,2006,22(9):302-306

[2] 隗苗苗,崔波,孙洪波,等.大葱油的提取工艺及测定方法的研究进展[J].山东轻工业学院学报,2010,24(3):1-3

[3] 刘焕云, 张香美. 溶剂法提取洋葱油的研究[J].中国粮油学报,2006,21(6):123-125

[4] 王建军,孙智华.洋葱油提取工艺的研究[J].南京农业大学学报,2003,26(2):20-23

[5] 张杰,焦淑清,滕杨,等.超临界CO2萃取大葱油的研究[J].黑龙江医药科学,2008,31(1):27-28

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