การศึกษาการเพิ่มประสิทธิภาพเทคโนโลยีการสกัดและฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระของพอลิแซ็กคาไรด์จากดอกกาแฟอราบิก้ายูนนาน

บทคัดย่อ: เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพเทคโนโลยีการสกัดและศึกษาสารต้านอนุมูลอิสระกิจกรรมของโพลีแซคคาไรด์จากดอกกาแฟ (ACP), อุณหภูมิอัลตราโซนิก, เวลาอัลตราโซนิก, อัตราส่วนของของไหล-ของแข็ง, พลังงานอัลตราโซนิก, เวลาในการแช่ตัวอย่าง และเปอร์เซ็นต์ปริมาตรของเอทานอล โดยใช้ผลผลิตการสกัดพอลิแซ็กคาไรด์เป็นตัวบ่งชี้ จากนั้นจึงใช้อุณหภูมิอัลตราโซนิก เวลาอัลตราโซนิก และพลังงานอัลตราโซนิกเป็นปัจจัยที่มีอิทธิพลหลัก เทคโนโลยีการสกัดได้รับการปรับปรุงโดยวิธีพื้นผิวตอบสนองสารต้านอนุมูลอิสระกิจกรรมของ ACP ได้รับการตรวจสอบโดย DPPH· และ ABTS plus · ผลกระทบจากการไล่ และการทดสอบ FRAP ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่าเงื่อนไขทางเทคโนโลยีที่เหมาะสมในการสกัดด้วยอัลตราโซนิกคือ: อุณหภูมิอัลตราโซนิก 69.5 องศา, เวลาอัลตราโซนิก 93 นาที, กำลังอัลตราโซนิก 175 วัตต์, อัตราส่วนของของเหลว-ของแข็ง 10:1 มล./กรัม, เวลาแช่ตัวอย่าง 3{{ 17}} นาที และปริมาตรร้อยละของเอทานอล 80 เปอร์เซ็นต์ ภายใต้ผลผลิตของพอลิแซ็กคาไรด์คือ 2.292 เปอร์เซ็นต์ ผลลัพธ์บ่งชี้ว่าค่าของ IC50 ตามผลการขจัด DPPH· ของ ACP คือ 3.844 mg·mL−1, ABTS plus · ฤทธิ์ในการขจัดคือ 0.921 mmol Trolox/g ACP ค่า FRAP ของ ACP โดยการทดสอบ FRAP คือ 0.0565 mmol Fe2 บวก /g ACP ซึ่งแสดงว่า ACP มีค่าอ่อนสารต้านอนุมูลอิสระกิจกรรม. การศึกษานี้จะเป็นพื้นฐานทางทฤษฎีสำหรับการใช้ประโยชน์อย่างครอบคลุมและการพัฒนาผลพลอยได้จากกาแฟ

คำสำคัญ:ดอกกาแฟ;พอลิแซ็กคาไรด์;การสกัด;ฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ

กาแฟเป็นพืชในสกุล Rubiaceae (Coffea) ส่วนใหญ่กระจายพันธุ์ในประเทศต่างๆ เช่น อเมริกาใต้ อเมริกากลาง แอฟริกา และเอเชีย และปลูกในกว่า 80 ประเทศทั่วโลก [1] ตามข้อมูลของ Chinese Materia Medica กาแฟมีฤทธิ์ทำให้สดชื่น ขับปัสสาวะ และขับปัสสาวะ โดยส่วนใหญ่จะใช้รักษาอาการอ่อนเพลียทางจิตใจและเบื่ออาหาร มักใช้เป็นยาขับปัสสาวะและกระเพาะอาหารสดชื่น การวิจัยสมัยใหม่แสดงให้เห็นว่ากาแฟประกอบด้วยสารออกฤทธิ์หลายชนิด เช่น อัลคาลอยด์ กรดฟีโนลิก ฟลาโวนอยด์ และเทอร์พีน ซึ่งมีฤทธิ์ทางเภสัชวิทยาต่างๆ เช่น การปกป้องตับ การป้องกันระบบประสาทสารต้านอนุมูลอิสระและยาต้านเบาหวาน [2-3] ประเทศของฉันกาแฟการเพาะปลูกถูกครอบงำด้วยกาแฟเม็ดเล็ก และมากกว่า 99 เปอร์เซ็นต์กระจายอยู่ในมณฑลยูนนาน กาแฟเมล็ดเล็กของยูนนานอุดมไปด้วยสารต่าง ๆ นอกจากคาเฟอีน กรดคลอโรจีนิก ไตรโกเนลลีน และส่วนประกอบอื่น ๆ แล้ว ยังมีแอสคาโรไซด์

I~II[4], ฟ้าทะลายโจร VI[4], โคฟารีโลไซด์ I[4], วิลลาโนเวน I[4], แคฟฟาโรไลด์ A~H[5], แคฟฟรูอีนอล AB[6], แคฟฟรูโอเนส AD[6] และแคฟฟรูโอไลด์ AB[7] และเทอร์พีนอยด์ใหม่บางตัว ในหมู่พวกเขา, caffarolides C, D และ F ได้รับการยืนยันว่ามีกิจกรรมบางอย่างในการกระตุ้นการรวมตัวของเกล็ดเลือดในหลอดทดลอง [5]; caffruenol AB และ caffruolide AB มีผลยับยั้งการผลิต NO ที่เกิดจาก lipopolysaccharide ใน macrophages 264.7 [7] ด้วยการศึกษาเชิงลึกเกี่ยวกับกาแฟ ทำให้มูลค่าเพิ่มของกาแฟเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ผลพลอยได้จากกาแฟอุดมไปด้วยกรดฟีนอล ฟลาโวนอยด์ เทอร์พีน อัลคาลอยด์ และสารชีวภาพอื่นๆ

สารออกฤทธิ์ซึ่งสามารถใช้เป็นแหล่งของสารออกฤทธิ์ตามธรรมชาติและยั่งยืน เช่นสารต้านอนุมูลอิสระ, การปกป้องตับและการปกป้องเส้นประสาท ทำให้งานวิจัยเกี่ยวกับผลพลอยได้จากกาแฟมีความกังวลมากขึ้นโดยนักวิจัย [8−10] คัมปา และคณะ รายงานว่าใบกาแฟมีสารประกอบฟีนอล [11]; Chen ตรวจสอบองค์ประกอบทางเคมีที่อุดมไปด้วยอัลคาลอยด์ ฟลาโวนอยด์ กรดฟีนอล เทอร์พีน ฯลฯ ในใบกาแฟและฤทธิ์ทางเภสัชวิทยาของใบกาแฟ เช่น สารต้านอนุมูลอิสระ สารต้านการอักเสบ และสารต้านแบคทีเรีย [12] และศึกษาผลของวิธีแปรรูปใบกาแฟและอายุใบกาแฟต่อองค์ประกอบทางเคมีและกิจกรรมของมัน [13]

นอกจากนี้ Fu Xiaoping และคณะ [14−15] พบว่าสารสกัดหยาบของเปลือกกาแฟยูนนานมีผลในการป้องกันและฟื้นฟูเซลล์บุผนังหลอดเลือดสายสะดือของมนุษย์ที่เสียหายและยังมีศักยภาพสารต้านอนุมูลอิสระผลกระทบ และพบว่าดอกไม้หลักของไซยานิดินคือไซยานิดิน-3-กลูโคไซด์และไซยานิดิน-3-รูติโนไซด์

ดอกกาแฟมักถูกทิ้งเป็นผลพลอยได้จากอุตสาหกรรมการปลูกกาแฟ อย่างไรก็ตาม การศึกษาที่มีอยู่พบว่าดอกกาแฟอุดมไปด้วยส่วนประกอบทางเคมี Stashenko และคณะ [16] ใช้ GC-MS ในการวิเคราะห์ส่วนประกอบที่ระเหยง่ายและกึ่งระเหยในดอกกาแฟขนาดเล็ก และผลที่ได้ระบุสารประกอบทั้งหมด 150 ชนิด โดยมีส่วนประกอบของเอ็น-เพนตาดีแคน สูงสุดรองลงมาคือเจอรานิออล นอกจากนี้ เหงียนและคณะ [17] ศึกษาสารออกฤทธิ์ในดอกกาแฟและพบว่าดอกกาแฟมีสารประกอบฟีนอลสูง ดังนั้น ดอกกาแฟจึงสามารถนำมาใช้เป็นวัตถุดิบเพื่อให้ได้มาซึ่งธรรมชาติสารต้านอนุมูลอิสระสารออกฤทธิ์ นอกจากนี้ดอกกาแฟยังมีสารคาเฟอีนและสารไตรโกเนลีน คาเฟอีนสัมพันธ์กับความเสี่ยงที่ลดลงของโรคเกี่ยวกับความเสื่อมของระบบประสาท [18−19]

Trigonelline สามารถป้องกันโรคเบาหวานและความเสียหายของไต และยังมีผลในการรักษาโรคเกี่ยวกับความเสื่อมของระบบประสาท [20-21] พินเฮโรและคณะ [22] วิเคราะห์เนื้อหาขององค์ประกอบที่ออกฤทธิ์สี่อย่างของไตรโกเนลลีน กรดคลอโรเจนิก กรดแกลลิก และคาเฟอีนในดอกกาแฟภายใต้วิธีการอบแห้งและการสกัดที่แตกต่างกันโดย HPLC ซึ่งคาเฟอีนและไตรโกเนลลีนมีปริมาณสูงสุด ฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระได้รับการประเมินโดยการทดลอง ABTS และ DPPH ซึ่งยืนยันว่าดอกกาแฟมีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระและสามารถใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตเครื่องดื่มชาได้ ในปัจจุบัน มีรายงานการวิจัยเกี่ยวกับดอกกาแฟเพียงเล็กน้อย แต่สามารถเห็นได้จากรายงานที่มีอยู่ว่าดอกกาแฟมีแนวโน้มในการนำไปใช้ในวงกว้างในฐานะแหล่งที่มีศักยภาพของสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ

โพลีแซคคาไรด์เป็นสารประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่ที่ประกอบด้วยโมโนแซ็กคาไรด์มากกว่า 10 ชนิดที่จับกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก และพบมากในสัตว์ พืช และจุลินทรีย์ พอลิแซ็กคาไรด์มีโครงสร้างที่ซับซ้อน โดยมีโครงสร้างที่แตกต่างกันและมวลโมเลกุลสัมพัทธ์ เช่นเดียวกับโครงสร้างทุติยภูมิของพันธะไฮโดรเจนภายในโซ่และระหว่างโซ่ การศึกษาสมัยใหม่แสดงให้เห็นว่าโพลีแซคคาไรด์มีฤทธิ์ทางเภสัชวิทยา เช่น สารต้านอนุมูลอิสระ [23-24] ต่อต้านวัย [25] ควบคุมภูมิคุ้มกัน [26] ต้านการอักเสบ [27] และต้านเนื้องอก [28] ฤทธิ์ทางชีวภาพของโพลีแซคคาไรด์เกี่ยวข้องกับความบริสุทธิ์ โครงสร้างทางเคมี ความสามารถในการละลาย ฯลฯ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ฤทธิ์ทางชีวภาพของโพลีแซ็กคาไรด์ได้กลายเป็นจุดสนใจในการวิจัยของยาธรรมชาติ และยังเป็นช่องทางสำหรับการค้นพบยาใหม่ ๆ และพัฒนาอาหารที่มีประโยชน์ . ดังนั้นโพลีแซ็กคาไรด์จึงมีบทบาทสำคัญในด้านการแพทย์และอาหาร ยูนนานในประเทศของฉันเป็นพื้นที่ผลิตหลักสำหรับการปลูกกาแฟ และดอกกาแฟมีมูลค่าการพัฒนาที่มีศักยภาพ แต่มีงานวิจัยเพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับการพัฒนาดอกกาแฟยูนนาน และมูลค่าที่เป็นไปได้ของดอกกาแฟยังไม่ได้รับการทาบทาม ดังนั้น บทความนี้จึงใช้ดอกกาแฟเมล็ดเล็กของยูนนานเป็นวัตถุการวิจัยเพื่อดำเนินการวิจัยเกี่ยวกับโพลีแซคคาไรด์ที่ใช้งานอยู่ โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อสำรวจมูลค่าการใช้ประโยชน์อย่างครอบคลุมของกาแฟเม็ดเล็กของยูนนาน

ในเอกสารฉบับนี้โพลีแซคคาไรด์ผลผลิตถูกใช้เป็นดัชนีการประเมินเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการสกัดพอลิแซ็กคาไรด์และความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระของดอกกาแฟที่เก็บจากเมืองเป่าซาน มณฑลยูนนาน เพื่อให้ข้อมูลพื้นฐานสำหรับการพัฒนาพอลิแซ็กคาไรด์ที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพต่อไป และเป็นข้อมูลอ้างอิงในการศึกษากาแฟเมล็ดเล็กยูนนานและปรับปรุงมูลค่าเพิ่ม

1 วัสดุและวิธีการ

1.1 วัสดุและอุปกรณ์

กาแฟดอกไม้เมือง Baoshan มณฑลยูนนาน; ปราศจากแอลกอฮอล์ Tianjin Chemical Reagent Co., Ltd.; ความบริสุทธิ์ของแอนโทรน 98.0 เปอร์เซ็นต์ , Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd.; กรดกำมะถันเข้มข้น, กรดไฮโดรคลอริก Chongqing Chuandong Chemical Co., Ltd.; 1,1-diphenyl-2- Trinitrophenylhydrazine (DPPH), 2,2'-Diaza-bis-3-ethylbenzothiazoline{{10}}sulfonic acid (ABTS), 2, 4,6-Tripyridyltriazine (TPTZ), Rutin บริสุทธิ์ 98.0 เปอร์เซ็นต์ Shanghai Ruiyong Biotechnology Co., Ltd.; ความบริสุทธิ์ของวิตามินอีที่ละลายน้ำได้ 98.0 เปอร์เซ็นต์ บริษัท เหอเฟยโบเหม่ยไบโอเทคโนโลยี จำกัด เฟอริกคลอไรด์เฮกซาไฮเดรตบริสุทธิ์เชิงวิเคราะห์ ตะวันตก

ลองไซแอนซ์ บจก.; เกรดวิเคราะห์โพแทสเซียมเปอร์ซัลเฟต โรงงานรีเอเจนต์เคมี Tianjin Damao; บัฟเฟอร์ PBS, บัฟเฟอร์โซเดียมอะซิเตต Xiamen Haibiao Technology Co., Ltd.

คลิกที่นี่เพื่อทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ Rich inโพลีแซคคาไรด์

Cistanche ผลิตภัณฑ์กาแฟสำเร็จรูป

FA2104N เครื่องชั่งอิเล็กทรอนิกส์ 722-Spectrophotometer Shanghai Qinghua Technology Co., Ltd.; KQ-250DB Ultrasonic Instrument, SHZ-D (Ⅲ) ปั๊มสุญญากาศหมุนเวียนน้ำ Gongyi Yuhua Instrument Co., Ltd.; เครื่องบดมัลติฟังก์ชั่น Xuman 1000Y Yongkang City Boou Hardware Products Co., Ltd.; 800 เครื่องหมุนเหวี่ยงไฟฟ้า Jintan Fuhua Instrument Co., Ltd.; VFD-3000 เครื่องเป่าเยือกแข็งสุญญากาศ Beijing Bo Yikang Experimental Instrument Co., Ltd.

1.2 วิธีการทดลอง

1.2.1 การสกัดดอกกาแฟโพลีแซคคาไรด์อ้างถึงวิธีการของ Zheng Tingting และคณะ [29] พร้อมการปรับเปลี่ยน ดอกกาแฟที่เก็บจากเมืองเป่าซาน มณฑลยูนนานถูกทำให้แห้งในที่ร่มที่อุณหภูมิห้อง บดด้วยเครื่องบดและผ่านตะแกรงตาข่าย80-เพื่อใช้ ชั่งผงดอกกาแฟ 2.0 กรัม เติมน้ำบริสุทธิ์ 20.0 มล. แช่ไว้ 30 นาที

อัลตราโซนิกที่ 100 W เป็นเวลา 30 นาทีที่อุณหภูมิ 40 องศา ทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้อง และตัวกรองยังคงอยู่หลังจากการกรองด้วยสุญญากาศ เอทานอลถูกเติมลงในตัวกรองให้มีความเข้มข้น 80 เปอร์เซ็นต์สำหรับการตกตะกอนและปล่อยให้คงอยู่เป็นเวลา 12 ชั่วโมง หลังจากการปั่นแยกที่ 4,000 รอบ/นาที เป็นเวลา 10 นาที ส่วนเหนือตะกอนจะถูกทิ้ง และตะกอนถูกละลายในน้ำและทำให้แห้งที่อุณหภูมิ −80 เพื่อให้ได้พอลิแซ็กคาไรด์ที่ยังไม่ผ่านกระบวนการ

เตรียมสารละลายพอลิแซ็กคาไรด์ดอกกาแฟ 5 มก.·มล.−1 แล้วพักไว้

1.2.2 การเตรียมเส้นโค้งมาตรฐานพอลิแซ็กคาไรด์และการหาปริมาณพอลิแซ็กคาไรด์ในดอกกาแฟ เส้นโค้งมาตรฐานกลูโคสวาดโดยอ้างอิงวิธีแอนโทรน-ซัลฟิวริกแอซิด [30] เตรียม 0.0, 25.{{10}}, 50.0, 100.{{23} }, 150.0 และ 200.0 ug/mL สารละลายมาตรฐานสำหรับกลูโคส ตามลำดับ ปิเปตอย่างแม่นยำ 1.00 มล. ของสารละลายมาตรฐานกลูโคสข้างต้นที่มีความเข้มข้นต่างกัน เติมน้ำบริสุทธิ์ 1.00 มล. แล้วใส่ลงในหลอดทดลองที่มีจุกปิดขนาด 25 มล. เติมสารละลายกรดแอนโทรน-ซัลฟิวริก 2.1 มก.·มล.−1 5.0 มล. เขย่าให้เข้ากัน เย็นในอ่างน้ำแข็ง อุ่นในอ่างน้ำเดือดเป็นเวลา 7 นาที และทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วในอ่างน้ำแข็งที่อุณหภูมิห้อง การใช้น้ำปราศจากไอออนเป็นตัวควบคุมเปล่า

การดูดซับ A ถูกวัดด้วยสีที่ 625 นาโนเมตร หาปริมาณน้ำตาลกลูโคสแบบปราศจากน้ำเป็น abscissa (0.0, 25.0, 50.0, 1{{1{{12} }}}0.0, 150.0, 200.0 ug) และค่าการดูดกลืนแสงเป็นพิกัด วาดเส้นโค้งมาตรฐาน และสมการของเส้นโค้งมาตรฐานคือ: Y=0.0051X−0.0092 ( R2=0.9970) (โดยที่: Y คือค่าการดูดกลืนแสง X คือปริมาณกลูโคส ug)

ปิเปตสารละลายโพลีแซคคาไรด์ดอกกาแฟปริมาณ 5 มก./มล. ที่เตรียมไว้ข้างต้นลงในหลอดทดลองขนาด 25 มล. ที่มีจุกปิด และเติมน้ำบริสุทธิ์เพื่อให้ได้ปริมาณมากถึง 2.00 มล. เติมสารละลายกรดแอนโทรน-ซัลฟิวริก 2.1 มก.·มล.−1 5.0 มล. เขย่าให้เข้ากัน แช่เย็นในอ่างน้ำแข็ง อุ่นในอ่างน้ำเดือดเป็นเวลา 7 นาที และทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วจนถึงอุณหภูมิห้องใน อ่างน้ำแข็ง วัดค่าการดูดซับ A ด้วยสีที่ 625 นาโนเมตรโดยใช้น้ำปราศจากไอออนเป็นตัวควบคุมเปล่า ผลผลิตโพลีแซ็กคาไรด์ของดอกกาแฟคำนวณตามสมการเส้นโค้งมาตรฐานกลูโคส และแต่ละตัวอย่างทำซ้ำ 3 ครั้ง ผลลัพธ์แสดงเป็นค่าเฉลี่ยโดยมีสูตรการคำนวณดังนี้

ผลผลิตพอลิแซ็กคาไรด์ดอกกาแฟ ( เปอร์เซ็นต์ ) =X×m1×10−35×V×ms×100

ในสูตร: X คือปริมาณโพลีแซ็กคาไรด์ในปริมาตร V ของสารละลายโพลีแซ็กคาไรด์ดอกกาแฟ ug; V คือปริมาตรที่วัดได้ของสารละลายโพลีแซคคาไรด์, มล.; 5 คือความเข้มข้นของสารละลายโพลีแซคคาไรด์ดอกกาแฟที่เตรียมไว้ 5 มก.·มล.−1; m1 คือดอกกาแฟแห้งเยือกแข็ง มวลรวมของพอลิแซ็กคาไรด์, g; ms คือมวลของตัวอย่างดอกกาแฟ g

1.2.3 การทดลองแบบปัจจัยเดียว

ในกระบวนการสกัดโพลีแซคคาไรด์ดอกกาแฟโดยใช้อัลตราโซนิก ปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อผลผลิตของโพลีแซ็กคาไรด์ส่วนใหญ่ ได้แก่ อุณหภูมิอัลตราโซนิก เวลาอัลตราโซนิก อัตราส่วนของวัสดุของเหลว พลังงานอัลตราโซนิก เวลาในการแช่ และความเข้มข้นของปริมาณแอลกอฮอล์ที่ตกตะกอน เลือกอุณหภูมิอัลตราโซนิคห้าระดับ: 40, 50, 60, 70 และ 80 องศา ; เลือกเวลาอัลตราโซนิกห้าระดับ: 30, 60, 90, 120 และ 150 นาที; : 1, 30: 1 mL/g ห้าระดับ; พลังงานอัลตราโซนิกเลือกห้าระดับ 100, 125, 150, 175, 200 W; เวลาแช่เลือกห้าระดับ 30, 60, 90, 120, 150 นาที; ความเข้มข้นของเอทานอลเลือกได้ห้าระดับ ร้อยละ 75 ร้อยละ 80 ร้อยละ 85 ร้อยละ 90 ร้อยละ 95 ห้าระดับ ตามลำดับ การทดลองปัจจัยเดียว เมื่อกรองพารามิเตอร์ตัวใดตัวหนึ่ง

ปัจจัยอื่นๆ ได้แก่ อุณหภูมิอัลตราโซนิก 40 องศา เวลาอัลตราโซนิก 30 นาที

อัตราส่วนของเหลวต่อวัสดุ 10:1 mL/g, พลังอัลตราโซนิก 100 W, เวลาแช่ 30 นาที

และความเข้มข้นของแอลกอฮอล์ที่ตกตะกอนร้อยละ 80

1.2.4 การทดสอบการเพิ่มประสิทธิภาพพื้นผิวการตอบสนอง ตามหลักการออกแบบการทดลองของ Box-Benhnken โดยผลผลิตของพอลิแซ็กคาไรด์ดอกกาแฟเป็นตัวแปรตอบสนอง ปัจจัยสามประการที่มีอิทธิพลมากที่สุดต่อผลผลิตของพอลิแซ็กคาไรด์ดอกกาแฟถูกเลือกจากปัจจัยเดียว ผลการทดสอบดังแสดงในตารางที่ 1 การเพิ่มประสิทธิภาพของอุณหภูมิอัลตราโซนิกด้วยผลผลิตของโพลีแซคคาไรด์ดอกกาแฟเป็นระดับดัชนี เวลาอัลตราโซนิก และพลังงานอัลตราโซนิก

1.2.5 การทดสอบความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระ

1.2.5.1 การทดลองขับอนุมูลอิสระ DPPH การทดลองขับอนุมูลอิสระ DPPH ได้ดำเนินการตามที่อธิบายไว้ในอ้างอิง [31]. ใช้สารละลายปฏิกิริยา DPPH 0.075 มิลลิโมล/ลิตร 3.9 มล. และผสมกับสารละลายโพลีแซคคาไรด์ 100 ไมโครลิตรที่มีความเข้มข้นต่างกัน ปฏิกิริยาถูกดำเนินการที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลา 30 นาทีในที่มืด และวัดค่าการดูดกลืนแสงที่ 515 นาโนเมตร การใช้รูตินเป็นตัวควบคุมเชิงบวก อัตราการขจัดอนุมูลอิสระ DPPH คำนวณเป็น: I เปอร์เซ็นต์ =[(A0–As)/A0]×100 (โดยที่ : เช่นเดียวกับการดูดกลืนแสงของสารละลายตัวอย่าง A0 คือ ค่าการดูดกลืนแสงของสารละลายที่ไม่มีตัวอย่าง) และการออกฤทธิ์ของสารต้านอนุมูลอิสระจะแสดงเป็นอัตราการยับยั้ง 50 เปอร์เซ็นต์ (IC50)

1.2.5.2 ABTS บวกการทดลองกำจัดอนุมูลอิสระ

ABTS บวกการทดลองไล่ออกอย่างรุนแรงได้ดำเนินการโดยใช้วิธีการที่อธิบายไว้ในอ้างอิง [32]. ใช้สารละลายโพลีแซคคาไรด์ 2 มล. แล้วเติมลงในสารละลาย ABTS บวกอนุมูลอิสระ 2 มล. ตามลำดับ หลังจากผสมเป็นเนื้อเดียวกัน ทำปฏิกิริยาที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลา 6 นาที และวัดการดูดกลืนรังสียูวีที่ 734 นาโนเมตร และรูตินเป็นตัวควบคุมเชิงบวก สูตรการคำนวณของ ABTS บวกกับความสามารถในการกำจัดอนุมูลอิสระมีดังนี้: I( เปอร์เซ็นต์ )=[(A0–As)/A0]×10{ {12}} (โดยที่ As คือค่าการดูดกลืนแสงของสารละลายตัวอย่าง A0 คือค่าการดูดกลืนแสงของสารละลายที่ไม่มีตัวอย่าง) เส้นโค้งมาตรฐานกำหนดโดยการวัด Drawing ของสารละลายมาตรฐานของ Trolox ที่มีความเข้มข้นต่างกัน (I เปอร์เซ็นต์ =0.0247C −0.0046, R2=0.9937), ตัวต้าน ABTS

กิจกรรมออกซิเดชันแสดงเป็น mmol Trolox/g

1.2.5.3 วิธี FRAP

วิธีการที่อธิบายไว้ในการอ้างอิง [33] ใช้สำหรับหาค่าความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระของ FRAP ใช้ TPTZ 5.0 มล., 5.0 มล. ของ FeCl3 20 มิลลิโมล/ลิตร และสารละลายโซเดียมอะซิเตตบัฟเฟอร์ 50 มล. (300

mmol/L, pH 3.6) เพื่อเตรียมสารละลายในการทำงานของ FRAP; 100 ตัวอย่าง μL ผสมกับน้ำ 300 μL และสารละลาย FRAP 3.0 มล. วางในอ่างน้ำที่อุณหภูมิ 37 องศาเป็นเวลา 30 นาที วัดค่าการดูดกลืนแสงที่ 595 นาโนเมตร เส้นโค้งมาตรฐานเตรียมขึ้นโดยมี FeSO4 เป็นสารมาตรฐาน (A=0.572C0.008, R2=0.9974) และใช้รูตินเป็นตัวควบคุมเชิงบวกตามเส้นโค้งมาตรฐาน

คำนวณกำลังรีดิวซ์ในมิลลิโมล FeSO4/g พอลิแซ็กคาไรด์

1.3 การประมวลผลข้อมูล

การทดลองทั้งหมดทำซ้ำสามครั้งและหาค่าเฉลี่ย ซอฟต์แวร์ DesignExpert 8.0.6 ใช้สำหรับการออกแบบและวิเคราะห์การทดสอบพื้นผิวการตอบสนอง

2 ผลลัพธ์และการวิเคราะห์

2.1 ผลการทดลองปัจจัยเดียว

ผลของการทดลองปัจจัยเดียวแสดงในรูปที่ ผลของอุณหภูมิอัลตราโซนิกต่อผลผลิตของพอลิแซ็กคาไรด์ดอกกาแฟ: อุณหภูมิอัลตราโซนิกคือ 40-80 องศา , และผลผลิตโพลีแซคคาไรด์เท่ากับ 1.0048 เปอร์เซ็นต์ -1.7982 เปอร์เซ็นต์ ในช่วง 40-70 องศา ผลผลิตของพอลิแซ็กคาไรด์ดอกกาแฟจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิอัลตราโซนิค จนถึงสูงสุดที่ 70 องศา และเริ่มลดลงหลังจาก 70 องศา อาจเป็นเพราะผลผลิตพอลิแซ็กคาไรด์ลดลงเนื่องจากการทำลายโครงสร้างของพอลิแซ็กคาไรด์ดอกกาแฟภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูง ซึ่งมีรายงานในทำนองเดียวกัน [29,34−35] เลือกอุณหภูมิ sonication เป็น 70 องศา

ผลของเวลาอัลตราโซนิกต่อผลผลิตของโพลีแซคคาไรด์ดอกกาแฟ: เวลาอัลตราโซนิกคือ 30-150 นาที ผลผลิตโพลีแซคคาไรด์เท่ากับ 1.0369 เปอร์เซ็นต์ -1.5853 เปอร์เซ็นต์ ผลผลิตโพลีแซ็กคาไรด์เพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของเวลาอัลตราโซนิก และถึงจุดสูงสุดที่ 90 นาที ผลผลิตเริ่มลดลงตามเวลา sonication ที่เพิ่มขึ้น เนื่องจากการสกัดด้วยอัลตราโซนิกในระยะเวลาสั้นๆ ไม่เอื้อต่อการละลายของพอลิแซ็กคาไรด์อย่างสมบูรณ์ ในขณะที่การสกัดด้วยอัลตราโซนิกเป็นเวลานานจะทำให้โพลีแซคคาไรด์เสื่อมสภาพและนำไปสู่การลดลงของผลผลิต ซึ่งมีรายงานในเอกสารด้วยเช่นกัน [29,34−35] ดังนั้นจึงเลือกเวลา sonication เป็น 90 นาที

ผลของอัตราส่วนของเหลวต่อผลผลิตของพอลิแซ็กคาไรด์ดอกกาแฟ: ผลของอัตราส่วนของแข็งต่อของเหลวต่อผลผลิตของพอลิแซ็กคาไรด์มีน้อย ผลผลิตโพลีแซคคาไรด์เพิ่มขึ้นเมื่ออัตราส่วนของเหลวต่อของแข็งเพิ่มขึ้น และสูงสุดที่ 25:1 มล./ก. หลังจาก 25:1 มล./กรัม ผลผลิตลดลงเมื่ออัตราส่วนของเหลวต่อของแข็งเพิ่มขึ้น ตัวทำละลายที่น้อยลงจะทำให้พอลิแซ็กคาไรด์ละลายได้ไม่เพียงพอ ส่งผลให้ผลผลิตของพอลิแซ็กคาไรด์ลดลง ตัวทำละลายที่มากขึ้นจะละลายพอลิแซ็กคาไรด์และทำให้ตกตะกอนได้ยาก และในขณะเดียวกันผลผลิตจะลดลงเนื่องจากการดูดกลืนรังสีอัลตราโซนิกโดยตัวทำละลาย 29,34−35] ก็มีรายงานที่คล้ายกันเช่นกัน เมื่อพิจารณาว่าอัตราส่วนของเหลวต่อวัสดุมีผลเพียงเล็กน้อยต่อผลผลิต เพื่อประหยัดปริมาณสารทำปฏิกิริยา อัตราส่วนของเหลวต่อวัสดุจึงถูกเลือกเป็น 10:1 มล./ก.

ผลของพลังงานอัลตราโซนิกต่อผลผลิตของโพลีแซคคาไรด์ดอกกาแฟ: พลังงานอัลตราโซนิกถูกเลือกเป็น 100-200 W และผลผลิตโพลีแซ็กคาไรด์เท่ากับ 1.1185 เปอร์เซ็นต์ -1.8583 เปอร์เซ็นต์ หลังจาก W ผลผลิตลดลงตามการเพิ่มขึ้นของพลังอัลตราโซนิก การเพิ่มพลังอัลตราโซนิกสามารถทำลายเซลล์และเนื้อเยื่อได้อย่างมีประสิทธิภาพเพื่อละลายโพลีแซคคาไรด์ในตัวทำละลาย ดังนั้นการเพิ่มพลังอัลตราโซนิกจึงเป็นประโยชน์ต่อการตกตะกอนของโพลีแซคคาไรด์ อย่างไรก็ตาม ผลกระทบจากการกระจายตัวและผลกระทบทางความร้อนที่เกิดจากคลื่นอัลตราโซนิกขนาดใหญ่จะเพิ่มการละลายของสิ่งสกปรกในดอกกาแฟ ผลกระทบทางความร้อนจะทำลายส่วนประกอบของโพลีแซคคาไรด์และทำให้ผลผลิตของโพลีแซ็กคาไรด์ลดลง ซึ่งมีรายงานในเอกสารด้วยเช่นกัน [36−37] จึงเลือกใช้กำลังอัลตร้าโซนิคเป็น 175 W.

ผลของเวลาในการแช่ต่อผลผลิตของพอลิแซ็กคาไรด์ดอกกาแฟ: ผลของเวลาในการแช่ต่อผลผลิตของโพลีแซคคาไรด์มีน้อย เวลาในการแช่คือ 30-150 นาที และผลผลิตของโพลีแซคคาไรด์เท่ากับ 1.1827 เปอร์เซ็นต์ -1 4609 เปอร์เซ็นต์ . ในช่วง 30-90 นาที ผลผลิตโพลีแซคคาไรด์เพิ่มขึ้นตามระยะเวลาแช่ที่เพิ่มขึ้น และสูงสุดที่ 90 นาที หลังจาก 90 นาที เมื่อเพิ่มเวลาแช่ ผลผลิตลดลงเล็กน้อยและมีแนวโน้มที่จะแบน การยืดเวลาการแช่สามารถอำนวยความสะดวกในการตกตะกอนของโพลีแซคคาไรด์ในระหว่างการอัลตราโซนิกและลดการใช้พลังงาน แต่การแช่นานเกินไปไม่สามารถทำให้ผลผลิตสูงขึ้นได้ และการแช่นานเกินไปจะทำให้ส่วนประกอบอื่นๆ ถูกปลดปล่อยออกมาและส่งผลต่อผลผลิตโพลีแซคคาไรด์ด้วย สิ่งนี้คล้ายกับที่รายงานใน [38] เนื่องจากอิทธิพลของเวลาในการแช่มีน้อย เพื่อประหยัดเวลา จึงเลือกเวลาแช่เป็น 30 นาที

ผลของความเข้มข้นของการตกตะกอนของแอลกอฮอล์ต่อผลผลิตของพอลิแซ็กคาไรด์ดอกกาแฟ: ความเข้มข้นของการตกตะกอนของแอลกอฮอล์มีผลเพียงเล็กน้อยต่อผลผลิตของพอลิแซ็กคาไรด์ ความเข้มข้นของการตกตะกอนของแอลกอฮอล์คือ 75 เปอร์เซ็นต์ ~ 95 เปอร์เซ็นต์ ผลผลิตของโพลิแซ็กคาไรด์คือ 0.9703 เปอร์เซ็นต์ ~ 1.2806 เปอร์เซ็นต์ ผลผลิตของพอลิแซ็กคาไรด์เพิ่มขึ้นเมื่อความเข้มข้นของเอทานอลเพิ่มขึ้น และสูงสุดที่ร้อยละ 85 หลังจากร้อยละ 85 ผลผลิตลดลงเมื่อความเข้มข้นของเอทานอลเพิ่มขึ้น การสกัดน้ำและการตกตะกอนด้วยแอลกอฮอล์เป็นการใช้พอลิแซ็กคาไรด์ที่ไม่ละลายในแอลกอฮอล์มาทำให้ตกตะกอน เมื่อปริมาณเอทานอลที่เติมเพิ่มขึ้น พอลิแซ็กคาไรด์จะไม่ละลายในเอทานอลและตกตะกอนออกมา และผลผลิตจะเพิ่มขึ้น เมื่อความเข้มข้นของปริมาณแอลกอฮอล์ที่ตกตะกอนเกินกว่าร้อยละ 85 จะไม่สามารถปรับปรุงผลผลิตของพอลิแซ็กคาไรด์ได้ แต่จะสูญเสียรีเอเจนต์ไปโดยเปล่าประโยชน์ สิ่งนี้คล้ายกับที่รายงานใน [38] เพื่อให้การดำเนินการง่ายขึ้น กระดาษนี้ใช้วิธีการเติมเอทานอลโดยตรงเพื่อปรับความเข้มข้นของแอลกอฮอล์สำหรับการตกตะกอน ในขณะเดียวกัน เนื่องจากผลผลิตโพลีแซคคาไรด์ 80 เปอร์เซ็นต์และ 85 เปอร์เซ็นต์ไม่แตกต่างกันมากนัก จึงช่วยประหยัดรีเอเจนต์และลดของเสียได้ จึงเลือกความเข้มข้นของปริมาณแอลกอฮอล์ที่ตกตะกอนเป็นร้อยละ 80

2.2 ผลการทดสอบพื้นผิวตอบสนอง

2.2.1 ผลการทดสอบพื้นผิวตอบสนอง อุณหภูมิอัลตราโซนิก เวลาอัลตราโซนิก และพลังงานอัลตราโซนิกมีอิทธิพลอย่างมาก ดังนั้น บนพื้นฐานของการทดลองแบบปัจจัยเดียวข้างต้น วิธีพื้นผิวตอบสนองจึงได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับสามสภาวะ ได้แก่ อุณหภูมิอัลตราโซนิก เวลาอัลตราโซนิก และพลังงานอัลตราโซนิก ผลลัพธ์แสดงในตารางที่ 2 .

การใช้ผลผลิตโพลีแซคคาไรด์ (Y) เป็นดัชนีการตอบสนอง แบบจำลองการถดถอยถูกสร้างขึ้นด้วยสามปัจจัยของอุณหภูมิอัลตราโซนิก เวลาอัลตราโซนิก และพลังงานอัลตราโซนิก และได้รับสมการการถดถอยกำลังสอง:

Y{{0}}.29−0.067A บวก 0.{{10}}54B−0. 019C บวก 0.34AB บวก 0.083AC บวก 0.011BC−0.40A2

−0.19B2−0.27C2

2.2.2 การทดสอบนัยสำคัญของความแปรปรวน

ผลการทดสอบแสดงในตารางที่ 3

จากผลการวิเคราะห์ความแปรปรวนในตารางที่ 3 แบบจำลองทั้งหมดมีนัยสำคัญ (P<0.0001), and the model reached a very significant level, indicating that the difference between different factors was significant; according to the absolute value of the linear coefficient of the regression equation, it can be seen that each factor has a significant effect on the total polysaccharide yield. The order of influence is: A>B>C, that is, ultrasonic temperature> ultrasonic time> ultrasonic power. Lack of fit item P=0.5764>0.05 การทดสอบรายการที่ขาดพอดีไม่มีนัยสำคัญ แสดงว่าปัจจัยที่ไม่รู้จักมีอิทธิพลเพียงเล็กน้อยต่อผลการทดสอบ และรายการที่เหลือส่วนใหญ่เกิดจากข้อผิดพลาดแบบสุ่ม ซึ่งบ่งชี้ว่าการเลือกรุ่นมีความเหมาะสมและถูกต้อง . อิทธิพลของ AB มีนัยสำคัญ (P<0.05), and the influence of A2, B2, and C2 was extremely significant (P<0.01). In the whole model, the adjustment coefficient R2Adj=0.9277 in the model, indicating that 92.77% of the response value changes can be carried out through the model. Explanation, the coefficient of determination R2 = 0.9684, indicating that the model is highly reliable, and the model fits well with the experiment, and this model can be used for analysis and prediction [39−42].

2.2.3 พื้นผิวตอบสนองและรูปทรง

แผนภาพพื้นผิวการตอบสนองของการทำงานร่วมกันของปัจจัยต่างๆ ที่มีต่อผลผลิตของโพลีแซคคาไรด์ดอกกาแฟแสดงในรูปที่ 2 ปฏิสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิอัลตราโซนิกและเวลาอัลตราโซนิกแสดงให้เห็นว่าอันตรกิริยาระหว่างทั้งสองมีนัยสำคัญ เมื่ออุณหภูมิอัลตราโซนิกยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ผลผลิตของพอลิแซ็กคาไรด์ดอกกาแฟจะเพิ่มขึ้นก่อนแล้วจึงลดลงตามการเพิ่มขึ้นของเวลาอัลตราโซนิก เมื่อเวลาอัลตราโซนิกยังคงไม่เปลี่ยนแปลง กาแฟ ผลผลิตของโพลีแซคคาไรด์ของดอกไม้เพิ่มขึ้นก่อนแล้วจึงลดลงเมื่ออุณหภูมิอัลตราโซนิกเพิ่มขึ้น จากการทำงานร่วมกันระหว่างอุณหภูมิอัลตราโซนิกและพลังงานอัลตราโซนิก จะเห็นได้ว่าเมื่ออุณหภูมิอัลตราโซนิกคงที่ ผลผลิตของโพลีแซคคาไรด์ดอกกาแฟจะเพิ่มขึ้นก่อนแล้วจึงลดลงตามการเพิ่มขึ้นของพลังงานอัลตราโซนิก เมื่อพลังงานอัลตราโซนิกยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ผลผลิตของโพลีแซคคาไรด์ดอกกาแฟจะเพิ่มขึ้นตามคลื่นอัลตราโซนิก การเพิ่มอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นก่อนแล้วจึงลดลง จากปฏิสัมพันธ์ระหว่างเวลาอัลตราโซนิกและพลังอัลตราโซนิก จะเห็นได้ว่า เมื่อเวลาอัลตราโซนิกคงที่ ผลผลิตของโพลีแซคคาไรด์ดอกกาแฟจะเพิ่มขึ้นเป็นอันดับแรก จากนั้นจึงลดลงตามการเพิ่มขึ้นของพลังอัลตราโซนิก เมื่อพลังอัลตราโซนิกคงที่ ผลผลิตของโพลีแซคคาไรด์ดอกกาแฟจะเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของพลังอัลตราโซนิก การเพิ่มเวลาเพิ่มขึ้นก่อนแล้วจึงลดลง

ดังนั้น เมื่อใช้ผลผลิตโพลีแซคคาไรด์เป็นมาตรฐานการประเมิน ผลการเพิ่มประสิทธิภาพของวิธีพื้นผิวตอบสนองสำหรับสามเงื่อนไขของเวลาอัลตราโซนิก อุณหภูมิอัลตราโซนิก และพลังอัลตราโซนิกคือ: อุณหภูมิอัลตราโซนิก 69.56 องศา เวลาอัลตราโซนิก 92.99 นาที และพลังอัลตราโซนิก 174.01 W คาดการณ์ว่าภายใต้เงื่อนไขนี้ 2.290 เปอร์เซ็นต์ ตามสถานการณ์จริง อุณหภูมิอัลตราโซนิก 69.5 องศา เวลาอัลตราโซนิก 93.00 นาที พลังอัลตราโซนิก 175 W เวลาแช่ 30 นาที อัตราส่วนของเหลวต่อวัสดุ 10: 1 มล./กรัม และความเข้มข้นของเอทานอล 80 เปอร์เซ็นต์ถูกเลือกสำหรับการทดสอบ 4 ขนาน

อัตราผลตอบแทนเฉลี่ยอยู่ที่ 2.292 เปอร์เซ็นต์ ±0.061 เปอร์เซ็นต์ โดยพื้นฐานแล้วจะใกล้เคียงกับค่าทางทฤษฎีที่ได้รับจากการทดสอบ ซึ่งบ่งชี้ว่ามีความพอดีระหว่างค่าที่คาดการณ์ไว้และค่าจริง ดังนั้นพารามิเตอร์กระบวนการที่ปรับให้เหมาะสมที่ได้รับจากพื้นผิวการตอบสนองในการศึกษานี้จึงแม่นยำและเชื่อถือได้ [43]

2.3 ผลการทดลองความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระ

การทดสอบ DPPH เป็นรูปแบบการประเมินที่มีประสิทธิภาพและละเอียดอ่อนสำหรับความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระของพืช ความสามารถในการกำจัดอนุมูลอิสระของตัวอย่างที่ทดสอบนั้นสัมพันธ์กับความสามารถในการบริจาคโปรตอน การทดสอบ ABTS ใช้กันอย่างแพร่หลายในการประมาณความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระของตัวอย่างพืช ซึ่งสามารถทดสอบตัวอย่างฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระของส่วนประกอบของไลโปฟิลิกและไฮโดรฟิลิกในวิธี FRAP ประเมินความสามารถในการลดลงของผลิตภัณฑ์ธรรมชาติโดยลด Fe3 บวก -TPTZ เป็น Fe2 บวก -TPTZ [44−45] ผลการทดลองต้านอนุมูลอิสระของพอลิแซ็กคาไรด์ดอกกาแฟแสดงไว้ในตารางที่ 4 พอลิแซ็กคาไรด์ดอกกาแฟมีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระบางอย่างต่ออนุมูลอิสระ DPPH และ ABTS บวกกับอนุมูลอิสระ แต่ฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระต่ำกว่ารูติน

3 บทสรุป

ในการทดลองนี้ ใช้ดอกกาแฟเมล็ดเล็กยูนนานเป็นวัตถุดิบ และโพลีแซคคาไรด์ของเม็ดเล็กยูนนานกาแฟดอกไม้ถูกสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ พบว่าเวลาอัลตราโซนิก อุณหภูมิอัลตราโซนิก และพลังอัลตราโซนิกมีผลสำคัญต่อการสกัดพอลิแซ็กคาไรด์ของดอกกาแฟ จากนั้น เวลาอัลตราโซนิก อุณหภูมิอัลตราโซนิก และพลังงานอัลตราโซนิกได้รับการปรับให้เหมาะสมโดยพื้นผิวตอบสนอง และกำหนดเงื่อนไขกระบวนการที่เหมาะสมของโพลีแซคคาไรด์ดอกกาแฟดังนี้: อุณหภูมิอัลตราโซนิก 69.5 องศา เวลาอัลตราโซนิก 93 นาที พลังงานอัลตราโซนิก 175 W อัตราส่วนของเหลว-วัสดุ 10:1 มล./กรัม เวลาในการแช่คือ 30 นาที และความเข้มข้นของเอทานอลคือ 80 เปอร์เซ็นต์ ภายใต้เงื่อนไขนี้ ผลผลิตโพลีแซคคาไรด์เท่ากับ 2.292 เปอร์เซ็นต์ ±0.061 เปอร์เซ็นต์ วิธีนี้สามารถปรับปรุงผลผลิตของดอกกาแฟได้อย่างมีประสิทธิภาพโพลีแซคคาไรด์พร้อมย่นระยะเวลาการสกัดและลดปริมาณเอทานอลที่ใช้ ผลการทดลองต้านอนุมูลอิสระพบว่าพอลิแซ็กคาไรด์ของดอกกาแฟแสดงความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระที่อ่อนแอ การศึกษานี้จะเป็นข้อมูลอ้างอิงสำหรับการคัดแยกและทำให้ดอกกาแฟบริสุทธิ์ต่อไปโพลีแซคคาไรด์และการวิจัยเกี่ยวกับกิจกรรมและหน้าที่ของมัน และจะให้พื้นฐานทางทฤษฎีและการสนับสนุนสำหรับการพัฒนาและการใช้ประโยชน์จากกาแฟต่อไป

สนับสนุน:

wallence.suen@wecistanche.com 0015292862950