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纤维素酶辅助提取苹果皮中原花青素的工艺研究
顾焰波，谭晓艳，江冰
(南京理工大学泰州科技学院，泰州 225300)
摘 要:以苹果皮为原料，采用纤维素酶法辅助提取原花青素。在单因素试验的基础上，采用 L9(3
4)
正交试验设计，研究酶解温度、提取时间、酶解浓度和 pH 对苹果皮中原花青素得率的影响。实验结果表
明，影响酶法辅助提取原花青素的因素次序为:酶解温度 ＞酶解浓度 ＞ pH ＞提取时间，其最佳工艺条件
为:酶解浓度为 1. 0%，酶解温度为 50℃，pH值为 4. 5，提取时间 100min，所得苹果皮中原花青素的得率
为 0. 489%。
关键词:苹果皮;原花青素;纤维素酶;提取工艺
中图分类号:TS202. 1 文献标识码:A 文章编号:1006 － 2513(2014)06 － 0102 － 05
Study on extraction technology of procyanidins from
apple pericarp assisted by cellulase enzyme
GU Yan-bo，TAN Xiao-yan，JIANG Bing
(Taizhou Institute of Science and Technology，NJUST，Jiangsu 225300)
Abstract:The extraction of procyanidins from apple pericarp by using cellulose － assistant extraction technology was
studied． Based on single factor test，the effect of enzyme temperature，extraction time，enzyme concentration and pH
on the extraction of procyanidins from the apple pericarp was studied according to L9(3
4)orthogonal test． The result
showed that the factors affecting extraction efficiency of procyanidins were as follows:enzyme hydrolysis temperature ＞
enzyme concentration ＞ pH ＞ extraction time． The optimum extracting conditions were as fo1lows:enzyme concentration
1. 0%，enzyme reaction temperature 50℃，pH4. 5，extraction time 100min． The extraction of procyanidins was about
0. 489% under these conditions．
Key words:apple pericarp;procyanidins;cellulase anzyme;extraction procedure
原花青素 (Procyanidins，PC)是植物中广泛
存在的一大类天然多酚化合物的总称，它是由不
同数量的儿茶素或表儿茶素缩合而成［1］。各国学
者对上百种植物原花青素进行了广泛而深入的研
究，发现原花青素具有抗氧化、抗衰老、增强心
血管活性等多种生物活性和药理作用。苹果是人
们生活中常见的水果之一，含有较高的营养成
分，有食疗、辅助治疗的功效。我国的苹果产量
虽然非常丰富，但是利用率不高，苹果皮大都被
直接削去扔掉，这不但浪费了资源还对周边环境
造成一定的污染。从苹果皮中提取分离出我们所
需要的成分，这既减少了对周边环境的污染，还
收稿日期:2014 － 04 － 01
基金项目:南京理工大学泰州科技学院教研课题 (YJG2011B09) ;南京理工大学泰州科技学院化工学院“梦兰神彩”大学生创新基金资
助项目。
作者简介:顾焰波 (1982 －) ，男，讲师，硕士，主要研究方向为精细化工和化工分离。
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可以将提取的产物加以利用。相关实验证明，苹
果皮中酚类物质的含量远远高于苹果的果肉中酚
类物质的含量，所以将苹果皮中的多酚物质提取
出来是可行的，其中原花青素的含量最高［2］。
目前，苹果与苹果皮中提取原花青素工艺主
要有传统溶剂提取法［3］、微波辅助法［4］和超声波
辅助法［5］，而酶法辅助提取原花青素主要有莲
房［6］，葡萄籽［7］和油菜籽皮［8］的提取。酶法提取
是一种新兴的天然产物提取技术，利用酶对植物
细胞壁进行降解和破坏，可增加细胞内容物的溶
出，提高有效成分的提取效率。本实验采用纤维
素酶辅助从苹果皮提取原花青素，并较系统研究
其工艺条件，将会给苹果皮综合利用提供新的
途径。
1 材料与方法
1. 1 材料与仪器
苹果 (购于泰州当地超市) ;正丁醇，浓盐
酸、95%乙醇、甲醇、醋酸、醋酸钠、硫酸铁铵
(以上均为分析纯，无锡市佳妮化工有限公司) ;
纤维素酶 (无锡市锐阳生物科技有限公司)。
酸度计 (pHS － 3C) ;旋转蒸发仪 (ＲE －
52) ;真空泵 (SHB － Ⅲ) ;电热鼓风干燥箱
(DHG － 9202 － 3SA) ;微型高速粉碎机 (XFB －
200) ;可见分光光度计 (722N)。
1. 2 试验方法
1. 2. 1 苹果皮预处理
将新鲜的苹果用自来水洗净后削皮，将苹果
皮放在烘箱中，设定温度 70℃，烘干 12h，直至
苹果皮中水分完全蒸干。取出干燥的苹果皮，用
微型高速粉碎机粉碎，将苹果皮粉末密封保存在
白色塑料袋里备用。
1. 2. 2 原花青素标准曲线的绘制
本实验采用正丁醇 －盐酸法测定原花青素的
含量，参考文献［3］。用分析天平准确称取干燥
的标准品 7. 5mg，用甲醇定容到 25mL，配成浓度
为 0. 3mg /mL的标准液。用 1mL 移液管分别移取
0. 1 至 1. 0mL (以 0. 1mL 为间隔递增)标准液置
于 8 支 10mL 的比色管中，依次加入 0. 9 至
0. 0mL的甲醇 (以 0. 1mL 为间隔递减) ，制成以
0. 03 为间隔递增的浓度区间为 0. 06 至 0. 30mg /
mL的标准使用液。分别向这 8 支比色管中加入
6. 0mL的正丁醇 －盐酸溶液 (即 95 体积的正丁
醇和 5 体积的盐酸混合液)和 0. 2mL 的 2%硫酸
铁铵溶液 (将 2g 硫酸铁铵溶于 100mL 浓度为
2mol /L盐酸) ，充分摇匀后置于 95℃水浴锅中加
热 40min，反应完成后迅速冷却到室温。以甲醇
代替原花青素标准品溶液作空白对照，在波长为
550nm处测定 8 组溶液的吸光度值，记录实验数
据并绘制出原花青素标准曲线。
1. 2. 3 原花青素提取方法
称取一定量的预处理苹果皮粉末，置于圆底
烧瓶中，在一定的酶解浓度 (wt%，下同)下，
加入一定 pH 的醋酸—醋酸钠缓冲溶液，充分摇
匀。在一定温度水浴锅中搅拌加热，提取一定时
间后趁热过滤，保留滤液。将滤渣回收并加入
100mL70% 乙醇，置于水浴锅中，控制温度为
80℃，提取 30min后趁热过滤，分离并保留滤液。
滤渣再次加入乙醇充分提取，80℃水浴锅中反应
30min后趁热过滤，保留滤液。合并所有滤液并
过滤。将滤液置于旋转蒸发仪中浓缩，设定温度
45℃，所得物即为原花青素浓缩液。用甲醇将其
定容至 50mL容量瓶中，在 3500 转下离心 10min，
移取 1mL的上层清液按照原花青素标准曲线绘制
方法测定其吸光度值，记录并处理实验数据。
1. 2. 4 原花青素得率的计算
原花青素得率(%)= C × VM × 10
－3 × 100%
其中:V:浓缩液定容后的体积 mL;C:浓
缩液中原花青素的含量 mg /mL;M:苹果皮粉末
的质量 g。利用原花青素含量与吸光度值之间的
一元线性回归方程可得出原花青素的含量，从而
计算出得率。
2 结果与分析
2. 1 原花青素标准曲线的绘制
运用最小二乘法求出线性回归方程，从下图
1 可以看出，原花青素的浓度与吸光度值之间的
一元线性回归方程为 y = 2. 1741x + 0. 0335，其
中:y轴:所测吸光度值，x轴:原花青素的浓度
(mg /mL) ，Ｒ2 = 0. 9993。根据结果数据的处理表
明，原花青素的浓度在 0. 03mg /mL ～ 0. 30mg /mL
之间与所测的吸光度数值有着良好的线性关系。
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图 1 原花青素标准曲线
Fig. 1 The standard curve of the procyanidins
2. 2 单因素实验
纤维素酶辅助提取原花青素的主要影响因素
有酶解温度，提取时间，酶解浓度以及 pH 等。
本实验选取酶解温度，提取时间，酶解浓度，pH
四个因素进行单因素实验，考察不同提取条件下
的原花青素得率。
2. 2. 1 酶解温度
准确称取干燥的苹果皮粉末 3. 000g，酶解浓
度为 1. 00%，pH为 4. 5，提取时间为 90min。考
察不同的酶解温度下原花青素的得率，实验数据
及结果见下图 2。
图 2 酶解温度对原花青素得率的影响
Fig. 2 Effect of enzyme temperature on
extraction of procyanidins
从图 2 可以看出，随着酶解温度的不断升高，
原花青素的得率也对应增大。当酶解温度为 50℃
时，原花青素的得率达到最大值，之后得率逐步
下降。当温度小于 50℃时，随着酶解温度的逐步
提升，酶体内分子运动速度加快，使得酶解破坏
细胞壁的作用加强，但是超过 50℃之后，可能由
于温度的过高会使其中一部分的酶产生变性，抑
制酶促反应，从而降低原花青素的得率。故确定
酶解温度为 50℃时，提取原花青素比较为合适。
2. 2. 2 提取时间
准确称取干燥的苹果皮粉末 3. 000g，酶解温
度为 50℃，酶解浓度为 1. 00%，pH 为 4. 5。考
察不同的提取时间下原花青素的得率，实验数据
及结果见下图 3。
图 3 提取时间对原花青素得率的影响
Fig. 3 Effect of extraction time on extraction
of procyanidins
从图 3 可以看出，当提取时间小于 90min时，
原花青素的得率随着提取时间增加呈逐步上升趋
势。当提取时间达到 90 ～ 100min时，原花青素得
率达到较佳值，再随着时间的继续延长，原花青
素得率直线下降，这可能是由于原花青素在提取
过程中受热时间太长，其分子结构受到一定的破
坏，导致原花青素的得率下降，据此可确定将提
取时间选择 90 ～ 100min为较佳条件。
2. 2. 3 酶解浓度
准确称取干燥的苹果皮粉末 3. 000g，酶解温
度为 50℃，pH为 4. 5，提取时间为 90min。考察
不同的酶解浓度下原花青素的得率，实验数据及
结果见下图 4。
从图 4 可以看出，在未添加纤维素酶时，原
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图 4 酶解浓度对原花青素得率的影响
Fig. 4 Effect of extraction concentration on
ratio of procyanidins
花青素的得率仅为 0. 304%。随着纤维素酶的不
断添加，原花青素的得率不断提高，表明采用纤
维素酶辅助法能有效提高苹果皮中原花青素的提
取率。且当酶解浓度为 1. 00%时，得率达到最大
值。在酶解浓度大于 1. 00%之后，原花青素的得
率不升反而下降。这可能是由于在较低的酶解浓
度下，纤维素酶与苹果皮粉末充分结合，但是一
旦超过一定的酶解浓度后，酶达到饱和作用，同
时可能开始抑制纤维素酶的作用，故可确定最佳
酶用量为 1. 00%。
2. 2. 4 pH
准确称取干燥的苹果皮粉末 3. 000g，酶解温
度为 50℃，酶解浓度为 1. 00%，提取时间为
90min。考察不同的 pH下原花青素的得率，实验
数据及结果见下图 4。
从图 5 可以看出，pH 值在 3. 5 ～ 4. 5 之间得
率逐步升高，在大于 4. 5 之后得率反而降低。这
是因为每一种酶都有它的最适 pH，在这个值下它
的作用效果最佳。本实验采用的是纤维素酶，在
pH大于 4. 5 时，酶的活性变低，对纤维素酶产生
副作用。所以，pH高于 4. 5 之后，原花青素得率
逐步下降。因此，选取 4. 5 为最佳 pH值。
2. 3 正交实验
根据以上单因素实验的初步结果，进行 4 因
素 3 水平的正交试验研究结果见下表 1。
由表 1 可知，Ｒ (酶解温度) ＞ Ｒ (酶解浓
度) ＞ Ｒ (pH值) ＞ Ｒ (提取时间) ，说明 4 因
素对原花青素得率的影响顺序为:酶解温度 ＞
图 5 pH对原花青素得率的影响
Fig. 5 Effect of pH value on extraction
of procyanidins
酶解浓度 ＞ pH 值 ＞提取时间，酶解温度对原花
青素得率影响最大。并从正交试验确定的最佳
优化条件为 A2B3C2D2，即酶解温度为 50℃，提
取时间为 100min，酶解浓度为 1. 00%，pH值为
4. 5，在此参数下的原花青素得率最好。按此最
佳组合做平行实验，测定原花青素的得率
为 0. 489%。
3 结论
研究结果表明，用纤维素酶法辅助提取能有
效提高苹果皮中原花青素得率。并从单因素试验
可知较佳工艺条件为:酶解温度为 50℃，提取时
间为 90 ～ 100min，酶解浓度为 1. 00%，pH 值为
4. 5。并在此基础上，用正交试验法对工艺参数
进行优化，得到 4 因素对原花青素得率的影响顺
序为:酶解温度 ＞酶解浓度 ＞ pH ＞提取时间，酶
解温度对原花青素得率影响最大，并确定最佳优
化条件为:酶解温度为 50℃，提取时间为
100min，酶解浓度为 1. 00%，pH值为 4. 5，在此
工艺参数下，原花青素的得率可达 0. 489%。因
此，采用本工艺从苹果皮中提取原花青素，具有
较好的应用前景。
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表 1 正交试验结果与极差分析
Table. 1 Ｒesults of orthogonal test and range analysis
编号 (A)酶解温度 (℃) (B)提取时间 (min) (C)酶解浓度 (%) (D)pH 原花青素得率%
实验 1 45 80 0. 75 4. 0 0. 289
实验 2 45 90 1. 00 4. 5 0. 365
实验 3 45 100 1. 25 5. 0 0. 274
实验 4 50 80 1. 00 5. 0 0. 466
实验 5 50 90 1. 25 4. 0 0. 342
实验 6 50 100 0. 75 4. 5 0. 486
实验 7 55 80 1. 25 4. 5 0. 409
实验 8 55 90 0. 75 5. 0 0. 446
实验 9 55 100 1. 00 4. 0 0. 435
均值 1 0. 309 0. 388 0. 407 0. 355
均值 2 0. 431 0. 384 0. 422 0. 420
均值 3 0. 430 0. 398 0. 342 0. 395
极差 0. 122 0. 014 0. 080 0. 065
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