第２２卷第１期２０２３年１月
杭州师范大学学报（自然科学版）
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｎｇｚｈｏｕＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｖｏｌ．２２Ｎｏ．１
Ｊａｎ．２０２３
收稿日期：２０２１ ０６ １１ 修回日期：２０２１ ０７ ０６基金项目：浙江省自然科学基金项目（ＬＹ１９Ｃ２０００１０）．
通信作者：周 婷（１９８３—），女，副教授，博士，主要从事农产品贮藏与加工技术相关研究．Ｅ ｍａｉｌ：ｚｔ２０１０００６１＠１６３．ｃｏｍ
犱狅犻：１０．１９９２６／ｊ
．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ．１６７４ ２３２Ｘ．２０２３．０１．００７不同市售品牌咖啡渣中抗氧化成分的
提取及活性分析
王寒怡，胡炜敏，孙杨莹，胡奕然，周 铨，周 婷
（杭州师范大学生命与环境科学学院农产品质量安全控制技术研究杭州市重点实验室，浙江杭州３１１１２１
）摘 要：为了比较不同市售品牌咖啡渣（ｓｐｅｎｔｃｏｆｆｅｅｇｒｏｕｎｄｓ，ＳＣＧ）抗氧化活性的大小，以５种常见市售品牌的ＳＣＧ为原料，采用超分子溶剂（ｓｕｐｒａｍｏｌｅｃｕｌａｒｓｏｌｖｅｎｔｓ，ＳＵＰＲＡＳ）萃取法提取其活性成分．对ＳＣＧ提取液中总酚含量、绿原酸和原儿茶酸含量进行测定，并通过ＤＰＰＨ法、ＴＥＡＣ法、ＦＲＡＰ法３种方法分析ＳＣＧ提取液的抗氧化能力．结果表明，不同市售品牌ＳＣＧ的抗氧化活性存在差异，其中Ｔ品牌、Ｓ品牌及Ｌ品牌的ＳＣＧ提取液抗氧化能力优于Ｍ品牌和Ｋ品牌．同时，研究发现ＳＣＧ提取液抗氧化能力与总酚含量具有一定的相关性．研究结果可为咖啡渣的综合利用提供一定的理论依据． 关键词：咖啡渣；超分子溶剂；酚类化合物；抗氧化能力中图分类号：ＴＳ２７３ 文献标志码：Ａ文章编号：１６７４ ２３２Ｘ（２０２３）０１ ００４５ ０７
０ 引言
咖啡是世界三大饮料之一，根据国际咖啡组织的统计，２０２０年全球咖啡消费量超过９９亿ｋｇ，是世界上交易量最大的商品之一，它为世界带来巨大经济效益的同时，也给环境造成了极大的负担．科学合理饮
用咖啡对人体的健康有益．一些研究发现，咖啡消费量与心脏病和癌症的患病率呈负相关［１］
，这也是咖啡
越来越受消费者喜爱的原因之一．咖啡渣（ＳＣＧ）是咖啡饮料及速溶咖啡生产过程中的副产物之一，据统计世界范围内ＳＣＧ年产量达６００万ｔ．此外，我国的咖啡消费市场正处于快速成长期，据产业研究院的报告显示，消费量正以１５％的速度飞涨．然而目前国内ＳＣＧ主要在垃圾填埋厂中处理，
尚未被人们利用起来［２］．
大部分ＳＣＧ具有相似的组成成分，即使经过煮制，ＳＣＧ依旧富含多糖、
木质素、蛋白质、脂质和其他高价值化合物，具有转变为各种高价值生物产品的潜力［３］
．像大多数植物原料一样，ＳＣＧ组成成分因受很多因素的影响而存在很多差异，比如咖啡豆的自身性质、烘焙工艺［４
］等．与许多其他有机废物不同的是，ＳＣＧ碳氮比、
苯酚含量和酸度很高，直接施用到土壤中并不有利于所有植物生长［５
］，因此需要更加科学经济的处理方式．
ＳＣＧ中抗氧化成分含量很高，包括酚类化合物、生物碱、黄酮类化合物等，其中酚类化合物是ＳＣＧ抗
氧化性的主要贡献者．
近年来从咖啡渣中提取生物活性成分备受关注，提取方法包括传统的固液提取、超临界流体萃取、
超声波或微波辅助提取、生物发酵法等，从咖啡渣中提取酚类抗氧化物质最普遍的提取剂为有机溶剂，其中最常用的为醇类［６ ８
］．
最近有研究表明，采用超分子溶剂进行萃取，得到的ＳＣＧ提取液总酚含量最高，
而且此方法操作快速、简便、成本低，并且可以在低液料比下有效提取咖啡渣中的抗氧化活性物质［
９］
．还有一些研究表明，ＳＣＧ提取之前脱去油脂可以提高酚类物质的产率［１０］
，此外，ＳＣＧ在提取抗氧化物质之后，
动力基因论坛还可以用于生产生物乙醇［１１］
，故ＳＣＧ的综合利用很有研究价值．
目前国内对于咖啡渣的研究较少，未有针对市售不同品牌咖啡渣展开研究，通常是采用一种ＳＣＧ为原料进行抗氧化成分的提取，
对提取方法展开讨论研究．在此背景下，本研究以５种常见市售品牌的ＳＣＧ为材料，采用超分子溶剂萃取法提取其活性成分，并对ＳＣＧ提取液的主要抗氧化物质含量及抗氧化能力进行测定，旨在为ＳＣＧ的综合利用提供一定的理论支持，地上笼
有助于更好地选择适合提取抗氧化活性物质的原料，为实现分类处理不同来源咖啡渣提供帮助，使ＳＣＧ的处理方式更科学合理、
有针对性．１ 材料与方法
１．１ 实验材料
从杭州当地各门店收集５种常见市售品牌的咖啡渣，装入密封袋标记好相应品牌，于－１８℃冰箱中冷冻保存以备后续提取．ＤＰＰＨ、ＴＰＴＺ、绿原酸标准品及主要液体试剂购自国药集团化学试剂有限公司，其他主要固体试剂购自生工生物工程（上海）股份有限公司．１．２ 咖啡渣中抗氧化活性成分的提取
根据文献的提取条件稍加改变［９］，用超分子溶剂萃取法提取ＳＣＧ中的活性成分．
提取分为两步：第一步为提取剂的制备，提取剂组成为２４％正己醇、３０％乙醇和４６％超纯水，按上述体积比将正己醇和乙醇混合后加入超纯水静置．第二步是ＳＣＧ活性成分的萃取，精确称取２．１ｇ咖啡渣，倒入制备好的６ｍＬ提取剂中，３０００ｒ／ｍｉｎ涡流振荡５ｍｉｎ，６８２６ｒ／ｍｉｎ离心２０ｍｉｎ，用一次性注射器吸取最上层液体并测量体积，经有机系微孔滤膜过滤后于－１８℃冷冻保存以待后续测定．１．３ 咖啡渣提取液中抗氧化酚类物质含量测定１．３．１ 不同市售品牌咖啡渣提取液中总酚含量的测定
参考Ｍｕｓｓａｔｔｏ等人所使用的福林酚比法，利用９６孔酶标板测定ＳＣＧ提取液中酚类化合物的总含
量，同一样品平行测定３次，实验结果取其平均值［１２］
．准确吸取５μＬ０、０．２０、０．４０、０．６０、０．８０、１．０、１．５ｇ／Ｌ标准溶液或样液、６０μＬ７．５％（ｗ／ｖ）的碳酸钠溶液、１５μＬ福林酚试剂、２００μＬ蒸馏水至９６孔酶标板中，
在６０℃下加热５ｍｉｎ后冷却至室温，在７００ｎｍ处测吸光度值．最后以吸光度值为纵坐标，以没食子酸标准溶液的质量浓度为横坐标，绘制标准曲线，将测得ＳＣＧ提取液的吸光度值代入没食子酸的标准曲线，得到其酚类化合物的浓度，ＳＣＧ的总酚含量以没食子酸当量（μ
ｇ／ｇｗｅｔＳＣＧ）表示，计算公式如下：总酚含量（μｇ／ｇｗｅｔＳＣＧ）＝１０００×犆×犞犿
注：
犆指ＳＣＧ提取液中酚类化合物的质量浓度，单位为ｇ／Ｌ；犞指ＳＣＧ提取液的总体积，本实验为１．５ｍＬ；犿指处理样品的质量，本实验为２．１ｇ．
１．３．２ 不同市售品牌咖啡渣提取液中绿原酸、原儿茶酸含量的测定采用高效液相谱
紫外分光光度法进行测定，同一样品连续进样３次，结果取平均值．用流动相配制５０、１００、２５０、５００、７５０、１０００ｍｇ
／Ｌ质量浓度的绿原酸及原儿茶酸的标准溶液，参考Ｍｕｓｓａｔｔｏ等人的谱条件［１２
］，对上述绿原酸及原儿茶酸的标准溶液及ＳＣＧ提取液进行测定．
谱条件：紫外检测器波长设置为２７６ｎｍ，
液相谱柱柱温为室温，流动相由体积比１∶８的乙腈和６
４杭州师范大学学报（自然科学版）
２０２３年
水、１０ｇ／Ｌ的醋酸组成，用磷酸调节流动相的ｐＨ至２．５，采取等度洗脱的方式，流速设定为０．９ｍＬ／ｍｉｎ，进样量设定为１０μＬ．
以峰面积为纵坐标，以标准溶液的浓度为横坐标，绘制标准曲线，将样品对应出峰时间下的峰面积代入标准曲线的线性方程，确定ＳＣＧ提取液的绿原酸及原儿茶酸浓度，ＳＣＧ中原儿茶酸含量（μ
ｇ／ｇｗｅｔＳＣＧ）及绿原酸含量（μ
ｇ／ｇｗｅｔＳＣＧ）的计算公式如下：犡（μｇ／ｇｗｅｔＳＣＧ）＝犆×犞
犿
注：式中犡指酚酸含量（绿原酸或原儿茶酸），单位为μｇ／ｇｗｅｔＳＣＧ；犆指ＳＣＧ提取液中被测物质的质量浓度，单位为ｍｇ／Ｌ；犞指ＳＣＧ提取液的总体积，本实验为１．５ｍＬ；犿指处理样品的质量，本实验为２．１ｇ．
１．４ 咖啡渣提取液抗氧化活性的测定
１．４．１ 不同市售品牌咖啡渣提取液ＤＰＰＨ清除率的测定
ＳＣＧ提取液先用甲醇１∶１０稀释，准确吸取各组ＳＣＧ提取液１０μＬ至９６孔酶标板中，然后加入２００
μ
ｍｏｌ／Ｌ的ＤＰＰＨ溶液（现配现用）２００μＬ，空白对照组用甲醇代替ＳＣＧ提取液，样品对照组用甲醇代替ＤＰＰＨ溶液，每组设置３个平行对照，在室温下黑暗反应３０ｍｉｎ后在５１７ｎｍ处测定其吸光值．按下式计算ＳＣＧ提取液对ＤＰＰＨ的清除率：
ＤＰＰＨ清除率（％）＝１－犃１－犃２
犃［］
０
×１
００％ 注：
式中犃１指ＳＣＧ提取液的吸光值；犃２指样品对照组的吸光值；犃０指空白对照组的吸光值．１．４．２ 不同市售品牌咖啡渣提取液清除Ａ
ＢＴＳ＋能力的测定ＳＣＧ提取液先用甲醇１∶１０稀释，准确吸取各组稀释后的ＳＣＧ提取液或Ｔｒｏｌｏｘ标准溶液（０、０．４０、
０．６０、０．８０、１．０、１．２ｍｍｏｌ／Ｌ，溶剂为甲醇）５０μＬ，加入圆底的离心管中，然后加入１４５０μＬＡＢＴＳ＋自由
基储存液（现配现用），每组设置３个平行对照，涡流震荡１ｍｉｎ后在室温下黑暗反应３０ｍｉｎ，然后在７３２ｎｍ处测定其吸光值．
以吸光度改变值为纵坐标，以Ｔｒｏｌｏｘ标准溶液的浓度为横坐标，绘制标准曲线．将样品体系吸光度改变值代入标曲得到提取液中的Ｔｒｏｌｏｘ当量，按下式计算ＴＥＡＣ值（ｍｍｏｌ／ｇ
ｗｅｔＳＣＧ）：ＴＥＡＣ（ｍｍｏｌ／ｇ
ｗｅｔＳＣＧ）＝１０×犆Ｔｒｏｌｏｘ×犞犿
注：式中ＴＥＡＣ指Ｔｒｏｌｏｘ当量值，单位为ｍｍｏｌ／ｇｗｅｔＳＣＧ；犆Ｔｒｏｌｏｘ指Ｓ
ＣＧ提取液相当于Ｔｒｏｌｏｘ标准液的浓度，单位为ｍｍｏｌ／Ｌ；犞指ＳＣＧ提取液的总体积，本实验为１．５ｍＬ；犿指处理样品的质量，本实验为２．１ｇ．
１．４．３ 不同市售品牌咖啡渣提取液Ｆｅ
３＋
还原能力的测定ＳＣＧ提取液先用甲醇１∶１０稀释，准确吸取１５０μＬＦＲＡＰ工作液、１５μＬ超纯水至９６孔酶标板中，
室温黑暗下静置５ｍｉｎ后，吸取５μＬ各组稀释后的ＳＣＧ提取液或ＦｅＳＯ４标准溶液（
２．０、１．０、０．８０、０．５０、０．２０、０ｍｏｌ／Ｌ），每组设置３个平行对照，室温黑暗下静置３０ｍｉｎ后在５９５ｎｍ处测定其吸光度值．
以吸光度值为纵坐标，以ＦｅＳＯ４溶液的浓度为横坐标，绘制ＦｅＳＯ４标准曲线．将ＳＣＧ提取液反应后测得的吸光值代入ＦｅＳＯ４标准曲线中，计算出对应的ＦｅＳＯ４浓度后，按下式计算ＳＣＧ提取液的三价铁还原能力，以ＦＲＡＰ值表征其抗氧化能力．
ＦＲＡＰ（ｍｍｏｌ／Ｌ）＝１０ＣＦｅＳＯ４
１．５ 数据统计与分析用Ｅｘｃｅｌ软件作标准曲线及样品各个参数的柱形图，更加直观地对各品牌抗氧化物质含量及抗氧化性进行比较，结果均是３次平行实验的平均值．用ＳＰＳＳ２０．０统计软件对数据进行差异性显著分析，数据分析结果中各变量犘＜０．０５表示差异显著，有统计学意义，犘＜０．０１则表示差异达到极显著水平．
７
４ 第１期
王寒怡，等：不同市售品牌咖啡渣中抗氧化成分的提取及活性分析
２ 结果与分析
２．１ 不同市售品牌咖啡渣主要抗氧化成分含量的比较
本实验采用的材料是５种市售品牌的ＳＣＧ，ＳＣＧ富含抗氧化活性物质，包括酚类化合物、生物碱、黄酮类化合物等，其中酚类化合物是ＳＣＧ抗氧化性的主要贡献者．
绿原酸和原儿茶酸是酚酸，属于酚类化合物，含有多个酚羟基，普遍存在于ＳＣＧ提取液中，具有良好的抗氧化活性［９］．故本实验选择对ＳＣＧ中的总
酚、绿原酸和原儿茶酸通过外标法进行定量分析，实验结果如下所述．
２．１．１ 总酚含量结果分析除了Ｌ品牌与Ｓ品牌、Ｌ品牌与Ｔ品牌无显著差异外，其余品牌之间总酚含量的差异都比较显著（犘＜０．０５）．Ｔ品牌、Ｌ品牌、Ｓ品牌的ＳＣＧ中总酚含量相当，均在６００μｇ／ｇｗｅｔＳＣＧ附近，明显高于Ｋ品牌与Ｍ品牌，Ｋ品牌与Ｍ品牌的ＳＣＧ中总酚含量分别为４３９、３９８μｇ／ｇｗｅｔＳＣＧ，约为Ｔ品牌、Ｌ品牌、Ｓ品牌的三分之二（图１）
．
图１ 不同市售品牌咖啡渣的总酚含量犉犻犵．１ 犜犺犲犜犘犆犻狀犛犆犌狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犮狅犿犿犲狉犮犻犪犾犾狔
犪狏犪犻犾犪犫犾犲犫狉犪狀犱
狊
图２ 不同市售品牌咖啡渣的绿原酸含量犉犻犵．２ 犜犺犲犮狅狀狋犲狀狋狅犳３ 犆犙超导失超
犃犻狀犛犆犌狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犮狅犿犿犲狉犮犻犪犾犾狔犪
狏犪犻犾犪犫犾犲犫狉犪狀犱狊２．１．２ 绿原酸含量结果分析
Ｍ品牌与Ｌ品牌的绿原酸含量相近，两者差异性不显著，其余各品牌的绿原酸含量差异均达极显著水平（犘＜０．０１）．Ｔ品牌ＳＣＧ的绿原酸含量远高于其他几个品牌，剩下４个品牌ＳＣＧ中绿原酸含量由高到低依次为Ｋ品牌、Ｍ品牌、Ｌ品牌、Ｓ品牌、Ｔ品牌的绿原酸含量为其余４个品牌的２～１８倍，为Ｋ品牌的２．８倍，Ｓ品牌的１８倍多（图２）．
２．１．３ 原儿茶酸含量结果分析
各品牌ＳＣＧ的原儿茶酸含量差异均极为显著（犘＜０．０１）．Ｌ品牌、Ｓ品牌、Ｔ品牌ＳＣＧ中原儿茶酸含量在８０μ
ｇ／ｇｗｅｔＳＣＧ附近，远高于Ｍ品牌与Ｋ品牌，约为Ｍ品牌的４倍，Ｋ品牌的２倍（图３）
．图３ 不同市售品牌咖啡渣的原儿茶酸含量犉犻犵
．３ 犜犺犲犮狅狀狋犲狀狋狅犳犘犆犃犻狀犛犆犌狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犮狅犿犿犲狉犮犻犪犾犾狔犪
狏犪犻犾犪犫犾犲犫狉犪狀犱
狊图４ 不同市售品牌咖啡渣提取液的犇犘犘犎清除率犉犻犵．４ 犜犺犲犇犘犘犎狉犪犱犻犮犪犾狊犮犪狏犲狀犵犻狀犵犮犪狆犪犮犻狋狔狅
犳犛犆犌犲狓狋狉犪犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犮狅犿犿犲狉犮犻犪犾犾狔犪
狏犪犻犾犪犫犾犲犫狉犪狀犱狊８
４杭州师范大学学报（自然科学版）
金大奶奶２０２３年
结合图２、
３的数据，可以发现，原儿茶酸含量接近绿原酸含量的１０倍，所以绿原酸的含量相对原儿茶酸来说较小．
此外，结合图１、图２数据对总酚含量及原儿茶酸含量进行比较，可以得出结论：原儿茶酸占总酚含量的１６％左右，还含有其他酚类物质．本实验谱条件下，绿原酸在１３ｍｉｎ出峰，原儿茶酸在８ｍｉｎ出峰，两者皆峰形好、保留时间适中，并且通过观察各品牌ＳＣＧ提取液的谱图可以发现它们峰的种类及数量均有不同，由此可以得出各品牌ＳＣＧ的活性物质组成差异较大，这可能与各品牌所用咖啡豆的品种、产地、收获后的加工工艺不同有关．
２．２ 不同市售品牌咖啡渣提取液抗氧化能力的比较
评价植物提取物的抗氧化活性的方法有很多，本实验用体外总的抗氧化能力评价ＳＣＧ提取液的抗氧化活性，依据抗氧化物质具有捕获自由基及还原氧化态物质的原理进行ＳＣＧ提取液抗氧化活性的测定分析．具体采用的方法是ＤＰＰＨ自由基清除法（ＤＰＰＨ法）、ＡＢＴＳ自由基清除法（ＡＢＴＳ法）、铁离子还原法（ＦＲＡＰ法）
，这３种方法较为广泛地应用于天然提取物的抗氧化能力测定，并且多种方法结合可以较为全面分析一种物质的抗氧化能力，实验结果如下所述．２．２．１ ＤＰＰＨ清除率结果分析
gbom各品牌ＳＣＧ提取液ＤＰＰＨ清除率差异显著（犘＜０．０５），除了Ｔ品牌与Ｓ品牌，其余各品牌之间的差异均达极显著水平（犘＜０．０１）．Ｓ品牌、Ｔ品牌和Ｌ品牌的ＳＣＧ提取液ＤＰＰＨ清除率大于４０％，其中清除率最高的是Ｓ品牌，清除率约为Ｋ品牌的２．５倍，Ｍ品牌的ＳＣＧ提取液ＤＰＰＨ清除率略高于Ｋ品牌，但与其余３种相差较大，Ｓ品牌、Ｔ品牌和Ｌ品牌的ＳＣＧ提取液抗氧化能力明显强于Ｍ品牌和Ｋ品牌（图４）．
２．２．２ ＡＢＴＳ
＋
捕获能力结果分析５种市售品牌ＳＣＧ的Ｔｒｏｌｏｘ当量介于７～８ｍｍｏｌ／ｇｗｅｔＳＣＧ之间，均表现出较好的抗氧化活性［１３
］，但各品牌ＳＣＧ提取液的ＡＢＴＳ＋
捕获能力仍差异显著（犘＜０．０５），由高到低为Ｌ品牌、Ｓ品牌、Ｔ品牌、Ｋ
品牌、Ｍ品牌（图５）
．
图５ 不同市售品牌咖啡渣提取液捕获犃犅犜犛＋
能力犉犻犵．５ 犜犺犲犃犅犜犛＋
狉犪犱犻犮犪犾狊犮犪狏犲狀犵犻狀犵犮犪狆犪犮犻狋狔狅
犳犛犆犌犲狓狋狉犪犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犮狅犿犿犲狉犮犻犪犾犾狔犪
狏犪犻犾犪犫犾犲犫狉犪狀犱
狊图６ 不同市售品牌咖啡渣提取液犉犚犃犘值
犉犻犵．６ 犜犺犲犉犲３＋
狉犲犱狌犮犻狀犵犮犪狆犪犮犻狋狔狅
犳犛犆犌犲狓狋狉犪犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犮狅犿犿犲狉犮犻犪犾犾狔犪
狏犪犻犾犪犫犾犲犫狉犪狀犱狊２．２．３ Ｆｅ
３＋
还原能力结果分析Ｔ品牌和Ｓ品牌的ＦＲＡＰ值相近，两者的Ｆｅ３＋还原能力差异不显著，其余各品牌ＳＣＧ提取液Ｆｅ３＋
咸海还原能力差异显著（犘＜０．０５），各品牌ＳＣＧ提取液的Ｆｅ３＋
还原能力由高到低为Ｓ品牌、Ｔ品牌、Ｌ品牌、Ｍ
品牌、Ｋ品牌（图６）．
总的来看，Ｔ品牌、Ｍ品牌、Ｋ品牌、Ｓ品牌、Ｌ品牌这５个品牌ＳＣＧ的ＤＰＰＨ清除率与ＦＲＡＰ值趋势一致，结论是Ｓ品牌＞Ｔ品牌＞Ｌ品牌＞Ｍ品牌＞Ｋ品牌，其中Ｓ品牌与Ｔ品牌的差异并不明显，故Ｓ
品牌ＳＣＧ中可清除ＤＰＰＨ自由基、还原Ｆｅ３＋
的活性成分含量与Ｔ品牌的咖啡渣活性成分含量相当，并列第一，Ｌ品牌咖啡渣有效成分含量次之，Ｍ品牌ＳＣＧ的活性成分含量排名第四，而Ｋ品牌中活性成分的含量最少．此外，各品牌咖啡渣ＴＥＡＣ值的高低顺序与以上两者稍有不同，Ｌ品牌最高，
其余顺序保持不变，不过从其数值上分析可捕获ＡＢＴＳ
＋能力的活性成分含量均比较可观．９
４ 第１期
王寒怡，等：不同市售品牌咖啡渣中抗氧化成分的提取及活性分析
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