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橡实壳中多酚类物质提取工艺



全 文 :分离提取
橡实壳中多酚类物质提取工艺
黄亮,郑菲,李安平,谢碧霞,朱培,付俊
(中南林业科技大学食品科学与工程学院,湖南长沙 410004)
摘 要:探讨橡实壳中植物多酚的提取工艺,以普鲁士蓝法测定多酚含量,在单因素试验的基础上,采用正交试验,由
极差分析得知,在本试验所考察的影响因素中,提取温度的影响最大,其次是时间,溶剂体积分数次之,料液比对提取
率的影响最小。结果表明,橡实壳中植物多酚提取的最佳试验条件为,提取溶剂为 60 % 的丙酮水溶液,料液比为
1∶30,提取时间为 80 min,提取温度为 50℃。
关键词:橡实;植物多酚;提取
Study on the Extraction Process of Polyphenols from the Acorn Shuck
HUANG Liang, ZHENG Fei, LI An-ping, XIE Bi-xia, ZHU Pei, FU Jun
(College of Food Science and Energy, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004,
Hunan, China)
Abstract:On the basis of single factor test,the extraction process of polyphenols from Acorn shuck was studied
by orthogonal test through the polyphenols content determined by Prussian Blue specIrophotometry.From the
variance analysis,the order influenced extraction of polyphenols was extraction temperature >extraction time>
volume fraction of solvent >ratio of solid to liquid.The results showed that the optimal extraction conditions were
60 % acetone aquatic solution as extractant,1∶30 of the ratio of solid to liquid,80 min of extraction time, 50 ℃ of
extraction temperature.
Key words:Acorn shuck; plant polyphenols; extraction
基金项目:国家林业科技公益项目(200804033)
作者简介:黄亮(1964—),男(汉),研究员,硕士生导师,本科,研究方
向:农产品加工。
橡实(Acorn)是泛指除大量栽培种植板栗以外的
壳斗科(Fagaceae)植物果实的总称,主要用作淀粉和
鞣料资源[1]。橡实作为我国最大的野生木本粮食资源,
近年来,随着人们对食品营养和健康要求的提高,
橡实的保健功能引起研究人员的关注。我国是橡实
的主产地,有 7属(水青冈属、栗属、栲属、石栎属、三棱
栎属、青冈属和栎属)300多种,分布广泛。栎属约有
60种,水青冈属 6种,栗属 3种,栲属 70余种,石栎
属约 90种,青冈属约 70种以及三棱栎属 1种[2]。据资
料统计,我国约有橡实林 1.33×107 m2~1.67×107 m2 [3],年
产橡实估计在 60亿 kg~70亿 kg[4]。可见,橡实是一项
非常丰富的自然资源。
目前,对于多酚的研究很多,如苹果多酚 [5]、茶多
酚[6]、香蕉皮多酚[7-8]和葡萄籽多酚[9]等。包括多酚的种
类,多酚的提取,多酚的抗氧化及抑菌功能已经研究
的很成熟,特别是对于茶多酚的研究比较透彻。橡子
富含单宁,医药上单宁可止血愈伤,抑菌抗过敏,尤其
是具有抗氧化、抗癌变、防止心脑血管疾病的功效,成
为近年酚类物质的研究热点。目前,对于橡实多酚的
研究报道的很少,尤其对橡实壳多酚的研究国内外文
献报道很少。橡实中的活性物质种类多,含量丰富且
橡实价格低廉,是提取多酚物质比较优良的原料。另
外,橡子生产淀粉所脱外壳及浸泡水中含有的大量单
宁均未进行利用,造成资源严重浪费。因此对于橡实
壳中多酚类物质的提取的研究对于为更好的利用橡
实资源,开发新型食品保鲜剂等提供了理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料与设备
1.1.1 材料
多脉青冈果实:采自湖南衡山,低温干燥粉碎后
食品研究与开发
Food Research And Development
2012年 6月
第 33卷第 6期
64
过 100目筛。单宁酸标准液 0.1 mg/mL,甲醇、乙醇、丙
酮、FeCl3,K3[Fe(CN)6],HCl试剂均为国产分析纯。
1.1.2 仪器与设备
101-型电热鼓风干燥箱:上海实验仪器厂有限公
司;BSK2-HSQ3电热恒温水浴锅:北京周华医疗器械
厂;FZ102微型植物试样粉碎机:天津市泰斯特仪器有
限公司;AR1140电子分析天平:奥豪斯(上海)公司;
722S可见分光光度计:上海精密科学仪器有限公司制
造;R201D-Ⅱ旋转蒸发器:郑州长城科工贸有限
公司。
1.2 实验方法
1.2.1 提取方法
橡实壳→去杂、清洗、干燥→粉碎→称取 1 g多脉
青冈壳粉末→溶剂与物料混合→水浴提取→过滤→
滤液 1、滤渣→二次提取→过滤→滤渣→滤液 2→合
并滤液(1、2)→旋转蒸发浓缩→橡实壳多酚粗提液
1.2.2 提取工艺设计
单因素试验:不同浓度的溶剂、不同浸提温度和
时间、不同固液比对提取效果的影响。
正交试验:根据单因素试验的结果选择影响较大
的因素和合适的水平进行正交。
拟定了四因素三水平,按 L9(43)正交试验设计表
对橡实壳中多酚的提取进行正交试验。
1.2.3 定量检测方法
普鲁士蓝法[10]:取一定量样品溶液于 25 mL容量
瓶中,依次加入 0.5mL 0.1mol/L FeCl3,0.5mL 0.008mol/L
K3[Fe(CN)6]和 0.5 mL 0.1mol/LHCl,定容,在 695 nm处
用分光光度计测定吸光度 A。
标准曲线的绘制:取 25 mL容量瓶 6个编号,分别
添加单宁酸标准液 0.00、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00 mL,
按普鲁士蓝法,在 695nm处用分光光度计测定吸光度
A,以 A为纵坐标绘制标准曲线,如图 1所示。
由结果得到标准曲线的回归方程为:
A=1.071 9C+ 0.035 2,回归系数为 R2=0.999 8。
式中:A为吸光度;C为浓度,(mg/mL)。
测定步骤:吸取多酚提取液 1 mL,按普鲁士蓝法,
在 695 nm波长下,以空白试剂调零,测定 A695与标准
曲线对照,根据回归方程计算样品溶液中总多酚的浓
度,然后按以下公式计算多酚的含量:
多酚含量=C×V×N/W×100 %
式中:C为比色管中溶液多酚的浓度,(mg/mL;V为
提取液体积,mL;N为稀释倍数;W为橡实壳干重,mg。
得率=提取物质量/g
原料质量/g
×100 %
1.2.4 数据处理方法
数据处理均采用 MicrosoftExcel软件,正交试验结
果分析通过 SPSS11.5工具进行方差分析,推算出最佳
试验条件及最佳产品得率。
2 结果与讨论
2.1 单因素试验结果
2.1.1 有机溶剂及其浓度对提取率的影响
甲醇、乙醇、丙酮、水均为植物多酚的常用提取溶
剂,不同极性溶剂对多酚物质的提取效果的影响,如
表 1所示。
由表 1可知,水和纯溶剂提取多酚时提取量较低,
甲醇、乙醇、丙酮体积分数在 40 % ~60 %的范围内多
酚提取量较高,有机溶剂的提取能力顺序为:乙醇<甲
醇<丙酮,丙酮溶液的提取效果要明显好于甲醇、乙醇
溶液,当丙酮体积分数在 60 %时提取效果最佳。因此
选择 60 %的丙酮溶液作为橡实壳多酚的最适提取
溶剂。
2.1.2 提取时间对提取率的影响
提取时间对提取率的影响,见表 2。
从表 2可看出,随着浸提时间的增加,提取率逐渐
增大 80 min后逐渐降低。可说明浸提时间受多酚物质
在物料与溶剂间传质速度的影响,时间过短提取不完
1.200 0
1.000 0
0.800 0
0.600 0
0.400 0
0.200 0
0.000 0
A
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
C/(mg/mL)
A=1.071 9×C+0.035 2
R2=0.999 8
图 1 标准曲线图
Fig.1 Standard curve
表 1 不同溶剂对提取率的影响
Table 1 Influence of solvent on the yield of extracts
溶剂浓度/% 20 40 60 80 100
甲醇产品得率/% 12.87 18.91 19.58 18.32 13.02
乙醇产品得率/% 13.43 20.40 18.69 12.83 5.22
丙酮产品得率/% 18.35 21.30 22.91 17.38 1.22
蒸馏水产品得率/% - - - - 11.20
表 2 不同浸提时间对提取率的影响
Table 2 Influence of time on the yield of extracts
浸提时间/min 20 40 60 80 100 120
产品得率/% 11.58 12.72 12.74 12.49 10.86 10.68
分离提取 黄亮,等:橡实壳中多酚类物质提取工艺
65
全,若浸提时间过长,多酚开始被空气或溶剂中的氧逐
渐氧化也可能发生了降解反应,从而使得多酚得率降
低。浸提时间为 60 min时多酚提取效果最好,因此将
60 min作为浸提时间。
2.1.3 提取温度对提取率的影响
提取温度对提取率的影响,见表 3。
如表 3所示,随着温度的升高,橡实壳多酚得率均
呈上升趋势,在 60 ℃时多酚得率的升高幅度较为明
显,这可能是由于温度升高,分子运动加速,氢键易断
裂,多酚的渗透、溶解、扩散速度也加快,从而使酚类物
质易于从原料中溶出。温度高于 60 ℃时,随温度升高
呈现下降趋势这可能由于高温下多酚类物质易于发
生氧化或降解反应[11],从而影响了多酚的提取效果。多
酚提取的最佳温度范围一般为 45 ℃~60 ℃,与朱加进
等 [12]提取苦菜单宁的最佳温度为 45 ℃,贾冬英等[8]提
取香蕉多酚的最佳温度为 60℃结果一致。由于不同的
植物原料中的多酚的结构和性质的差异,最佳浸提温
度可能有一定差异。因此本实验选用在 60 ℃下进行
提取
2.1.4 料液比对提取率的影响
料液比对提取率的影响,见表 4。
由表 4可以看出,料液比对多酚提取含量也有影
响,随浸提溶剂量的增大,多酚提取量显著增加,至料
液比 1∶25(g/mL)多酚的浸出达到最高,随着料液比继
续增大,多酚的得率有一定的减少。因此,最佳料液比
为 1∶25。
2.2 正交试验结果
根据单因素试验的结果拟定四因素三水平,按
L9(43)正交试验设计表对橡实壳中多酚的提取进行正
交试验,如表 5,结果见表 6。
正交试验结果表 6表明,各因素(丙酮浓度、料液
比和浸提温度) 对橡实壳多酚得率的影响以及影响的
显著性均有明显差异,这可能源于橡实壳中多酚化合
物的组成、结构和性质的不同,需要进一步深入研究。
为了对试验数据进行分析处理,确定最佳浸提工艺条
件,根据 SPSS 11.5的数据处理方法进行方差分析。首
先在实验结果表中计算出各因素水平的平方,见表 7。
从方差分析表 7可知,温度对橡实壳多酚得率的
影响最大,各因素对橡实壳中植物多酚提取率的影响
程度为:C >B >A >D,各因素的最佳组合水平为
A2B3C2D3,即提取溶剂选择 60%的丙酮,料液比为 1∶30,
提取时间为 80 min,提取温度为 50℃。在单因素试验
中未出现该组合,也与正交试验中的最佳因素组合
A2B1C2D3,时间有一定差异,所以进行验证试验。
由方差分析结果可知,浸提温度对橡实壳多酚得
率的影响均达到了极显著水平,丙酮浓度和时间的影
响达到了显著水平。
2.3 验证实验
表 7 方差分析表
Table 7 Tests of between-subjects effects
(Dependent Variable:含量)
变异来源 平方和 自由度 均方 F值 P值
Corrected Model 82.675(a) 8 10.334 11.161 0.000
Intercept 15 006.739 1 15 006.739 16 207.278 0.000
A 13.802 2 6.901 7.453 0.004
B 14.507 2 7.253 7.834 0.004
C 46.961 2 23.480 25.359 0.000
D 7.406 2 3.703 3.999 0.037
Error 16.667 18 0.926
Total 15 106.081 27
Corrected Total 99.342 26
注:a R Squared = 0.832 (Adjusted R Squared = 0.758)。
表 3 不同温度对提取率的影响
Table 3 Influence of temperature on the yield of extracts
温度/℃ 30 40 50 60 70 80
产品得率/% 12.41 12.78 12.98 13.08 10.92 10.12
表 6 L9(34)正交试验结果
Table 6 Results and analysis of orthogonal test
试验号 A B C D 多酚含量/%
1 1 1 1 1 19.50
2 1 2 2 2 23.12
3 1 3 3 3 25.17
4 2 1 2 3 25.34
5 2 2 3 1 24.21
6 2 3 1 2 23.36
7 3 1 3 2 23.92
8 3 2 1 3 22.26
9 3 3 2 1 25.92
K1 67.79 68.76 65.12 69.63 212.8
K2 72.91 70.72. 74.38 70.40
K3 72.10 74.45 73.30 72.77
R 5.21 5.69 9.26 3.14
表 4 不同料液比对提取率的影响
Table 4 Influence of different solid to liquid ratio on the yield of
extracts
料液比/(g/mL) 1∶5 1∶10 1∶15 1∶20 1∶25 1∶30
产品得率/% 3.64 9.49 12.75 13.00 18.03 14.91
表 5 提取试验因素水平表
Table 5 Table of factors and levels
A溶剂浓度/% B时间/min C温度/℃ D料液比/(g/mL)
1 50 40 40 1:20
2 60 60 50 1:25
3 70 80 60 1:30
水平
分离提取黄亮,等:橡实壳中多酚类物质提取工艺
66
取样品 1 g,结合单因素的最佳条件,选择了
A2B2C2D2、A2B1C2D3 和正交试验所得的最佳条件即
A2B3C2D3进行比较,并都分别提取 2次,多酚含量分别
为 21.13 %、25.446 %和 26.128 %,结果见表 8。可见
最佳搭配 A2B3C2D3是可行的。
3 结论
在单因素试验的基础上,采用正交试验的方法,
探讨了橡实壳中植物多酚的提取工艺条件。由极差分
析得知,在本试验所考察的影响因素中,提取温度的
影响最大,其次是时间,溶剂体积分数次之,提取料液
比对提取率的的影响最小。浸提温度对橡实壳多酚得
率的影响均达到了极显著水平,丙酮浓度和时间的影
响达到了显著水平。最后得橡实壳植物多酚的最佳提
取条件为:提取溶剂选择 60 %的丙酮,料液比为 1∶30,
提取时间为 80 min,提取温度为 50 ℃,测得橡实壳中
多酚含量为 26.128%。
参考文献:
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收稿日期:2011-12-06
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
表 8 橡实壳多酚提取率理论值与验证试验值比较
Table 8 Comparison of yield of extracts of the menus Doumeri
Leaf antiseptic and preservative between eoretic result and
experimental result
项目 理论值 验证试验值
产品得率/% 24.94±0.44 25.16±0.112
分离提取
ACE抑制活性物质分离纯化初步研究
陈黎斌1,杨严峻2
(1.广东食品药品职业学院,广东广州 510520;2.江南大学食品科学与安全教育部重点实验室,江苏无锡 214036)
摘 要:采用超滤、凝胶过滤色谱对醋蛋酶解液进行初步分离纯化,研究结果表明,醋蛋酶解液经超滤浓缩后水解物
的 IC50降低了 18.8 %,对凝胶色谱的洗脱条件进行优化,洗脱液为去离子水、样品浓度为 30 %时分离效果较好,并分
别对醋蛋白和醋蛋黄酶解物分离纯化,得到高活性组分 C(IC50=0.102 mg/mL)和Ⅱ(IC50 =0.096 mg/mL)。
关键词:醋蛋;降血压;ACE抑制活性
Purification of ACE Inhibitory Active Substances
CHEN Li-bin1, YANG Yan-jun2
(1.Guangdong Food and Drug Vocational College, Guangzhou 510520, Guangdong, China; 2.The Priority Laboratory Food
Science and the Safe Ministry of Education of Southen Yangtze University, Wuxi 214036, Jiangsu, China)
Abstract:Ultrafiltration, gel filtration chromatography on the hydrolysate of vinegar-egg purified, the results
作者简介:陈黎斌(1976—),男(汉),讲师,硕士研究生,研究方向:生物技术在食品中的应用。
食品研究与开发
Food Research And Development
2012年 6月
第 33卷第 6期
67