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椪柑核中柠檬苦素类似物提取条件优化



全 文 :基金项目:2012年湖南省研究生科研创新项目(编号:CX2012B314);
湖南省产学研结合专项计划项目(编号:2009XK6001-5)
作者简介:唐韵熙(1988-),女,湖南农业大学在读硕士研究生。
E-mail:tyx198857@gmail.com
通讯作者:邓放明
收稿日期:2013-10-10
第29卷第6期
2 0 1 3年1 1月
OOD&MACHINERY
食 品 与 机 械
Vol.29,No.6
Nov.2 0 1 3
10.3969/j.issn.1003-5788.2013.06.041
椪柑核中柠檬苦素类似物提取条件优化
Optimization on extraction of Limonoids in Ponkan-pit
唐韵熙1,2
TANG Yun-xi1,2
 
邓放明1,2
DENG Fang-ming1,2
(1.湖南农业大学食品科学技术学院,湖南 长沙 410128;2.食品科学与生物技术湖南省重点实验室,湖南 长沙 410128)
(1.College of Food Science and Technology,Hunan Agricultural University,Changsha,Hunan 410128,China;
2.Hunan Provincial Key Laboratory of Food Science and Biotechnology,Changsha,Hunan 410128,China)
摘要:以椪柑核为原料,研究水溶助剂法提取椪柑核中柠檬
苦素类物质的最佳工艺参数。结果表明:以水杨酸钠为提取
溶剂,提取剂浓度为2.5mol/L,提取时间6h,浸提温度
40℃,料液比1∶20(m∶V)条件下,柠檬苦素类物质的最佳
提取率为4.21%,四因素对柠檬苦素类物质提取率的影响次
序为料液比>浓度>时间>温度。
关键词:椪柑;种子;柠檬苦素类物质;提取
Abstract:The extraction conditions of Limonoids in Ponkan-pit were
studied.Taking Ponkan-pit powder as the raw material,with single
factor experiment and orthogonal test,the optimization extracting
processing parameters were studied on Limonoids in Ponkan-pit by
hydrotropic solvent means.The optimal extracant concentration,ex-
traction time,temperature,ratio of material to extractant were
2.5mol/L sodium salicylate,6h,40℃,1∶20(m∶V),respective-
ly.The optimum rate of extraction on Limonoids was 4.214%under
the conditions.In the meantime,the significant order of the four fac-
tors was:ratio of material to extractant>extractant concentration>
time>temperature.
Keywords:ponkan;pit;limonoids;extraction
柠檬苦素类物质是一类四环三萜类植物次生代谢物质,
主要存在于芸香科和楝科植物组织中[1],以果核中含量较
高,果皮次之,果汁中含量最低。至今发现柑桔果实中较常
见且含量较高的柠檬苦素类物质主要有:柠檬苦素、诺米林、
奥巴叩酮、脱乙酰诺米林等[2]。柠檬苦素类物质有苷元和糖
苷两种存在形式,至今已从柑橘属植物中分离出了37种类
柠檬苦素苷元和17种类柠檬苦素糖苷[3]。类柠檬苦素苷元
的结构为D-环的C17 位上连一个呋喃环,而且具有高度氧化
的三萜醇类诱导体结构,而糖苷是由柠檬苦素类似物苷元分
子D环开环后在C17 位上和一分子葡萄糖以糖苷键的形式
结合而成的[4]。国外对柠檬苦素类物质的研究较为深入,据
报道[5],早在20世纪60年代,Arigoni和Barton就用化学和
X-ray的方法对柠檬苦素的结构进行了研究,指出柠檬苦素
的分子式为C26H30O8,分子量为470。同时由于柠檬苦素类
物质的苷元和糖苷两种结构决定了其具有一定的健康维护
功能,因此学者[6,7]对其进行了分离、鉴定和生物活性探讨。
Murthy等[8]发现柑橘中柠檬苦素类物质和姜黄素能够抑制
结肠癌的发生。Archana等[9]用石油醚对 Citrus medica
Linn.种子进行柠檬苦素类物质提取,并以大白鼠为受体,研
究表明,柠檬苦素类物质能明显降低大鼠体内血清胆固醇、
血清甘油三酯的含量,提高高密度脂蛋白胆固醇(HDL)含
量,这有助于降低动脉粥样硬化的风险。另有研究[10,11]指出
柠檬苦素类物质还有降血糖、杀虫、抗病毒、抗肿瘤形成和抑
菌等作用。
目前,对于柠檬苦素类似物的提取、分离、纯化和鉴定已
有一定的研究,常用的提取方法主要有超声波辅助提取
法[12]、溶剂提取法[13]、超临界CO2 提取法[14]等。其常使用
乙醇或丙醇等有机物作为提取剂,但使用量大且对环境有一
定污染,特别是丙醇等毒性有机物。Deepak等[15]曾采用水
溶助剂法对酸橘籽中具有生物活性的柠檬苦素进行了研究,
结果表明该方法可减少有机溶剂用量且提取率较好。本研
究在此基础上,选择水杨酸钠水溶助剂进行提取,拟对提取
工艺进行优化,旨在找到一种环境友好型且提取率高的方
法,为柑桔类水果的深加工提供理论依据和实践指导。
1 材料与方法
1.1 材料
椪柑核:于湖南长沙水果市场采购椪柑并取籽,洗净,
50℃下烘干,用粉碎机粉碎后过40目筛,保存于干燥环境
中备用;
261
柠檬苦素标样:纯度98%,成都曼思特生物科技有限公司;
水杨酸钠、石油醚(60~90℃)、无水乙醇、浓硫酸、三氯
化铁、对二-甲氨基苯甲醛:分析纯,国药集团化学试剂有限
公司;
显色液(Ehrlich试剂):A液:准确称取125mg对二-甲
氨基苯甲醛溶于100mL的浓硫酸和乙醇混合液(浓硫酸
65mL,乙醇35mL)中;B液:准确称取氯化铁0.9g,用蒸溜
水溶解并定容至100mL,使用时 A液中加入0.5mL的B
液,现配现用。
1.2 仪器
可见分光光度计:WFJ7200型,上海龙尼柯仪器有限公司;
高速中药粉碎机:ZN-400A型,长沙市岳麓区中南制药
机械;
电热恒温水浴锅:DZKW-S-4型,北京市永光明医疗仪
器厂;
循环水式多用真空泵:SHB-Ⅲ T型,郑州长城科工贸有
限公司;
电热鼓风干燥箱:101-2AB型,天津市泰斯特仪器有限
公司;
电子分析天平:AUY220型,日本Shmadzv公司。
1.3 试验方法
1.3.1 椪柑核柠檬苦素的测定
(1)检测波长的确定:准确称取10mg柠檬苦素标准样
品,用50mL无水乙醇溶解、定容,配制成200μg/mL的柠
檬苦素标准溶液。取1mL该标准溶液于10mL试管中,加
无水乙醇 1 mL,再加显色液 5 mL,摇匀,于暗处静置
30min,然后在不同波长下测定吸光度,并以波长为横坐标,
吸光度为纵坐标作图,观察到最大吸收峰波长在490nm处。
(2)柠檬苦素标准曲线的绘制:分别取0,0.25,0.50,
0.75,1.00,1.25,1.50,1.75,2.00mL标准溶液于10mL试
管中,并分别用无水乙醇稀释至2mL,再分别加入5.0mL
显色液,摇均,暗处静置30min。用无水乙醇作为空白参比,
在490nm波长下测定吸光度。根据测得结果建立标准曲
线,柠檬苦素标液浓度为横坐标x,吸光度为纵坐标y。最
终得标准曲线回归方程为y=0.004 1x-0.097 9,相关系数
R2 =0.993 1。 标准曲线见图1。

0.1
0 50 100 150 200
浓度
Concentration/(μg·mL-1)



Ab
so
rb
an
ce
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.0
图1 柠檬苦素标准曲线
Figure 1 The standard curve of Limonin
(3)柠檬苦素提取得率的计算:将椪柑核柠檬苦素提取
液定容到50mL,准确吸取0.1mL于10mL试管中,准确
加入1.9mL无水乙醇稀释,再加入5mL显色液,于490nm
波长处检测样品液的吸光度,然后根据吸光值在标准曲线上
查得柠檬苦素类似物浓度,最后计算待测样品中柠檬苦素类
似物的含量,其计算公式见式(1)。
R =
VC
LM×106
×100% (1)
式中:
R——— 椪柑核中柠檬苦素类似物含量,%;
V——— 样品定容体积,mL;
C——— 测得的样品浓度,μg/mL;
L——— 加入的样品体积,mL;
M——— 样品质量,g。
1.3.2 提取椪柑核中柠檬苦素类似物的操作方法
(1)椪柑核脱脂:称取一定量椪柑核粉,按料液比
1∶4(m∶V)倒入适量石油醚,密封好于室温下浸提24h。
而后抽滤自然干燥至无石油醚。
(2)水溶助剂提取柠檬苦素:称取脱脂椪柑核粉2g(精
确至0.000 1g)于100mL锥形瓶中,按料液比加入一定量
的水溶助剂水杨酸钠,于一定温度下浸提一定时间,然后抽
滤,用提取溶剂定容至50mL,即得椪柑核柠檬苦素提取液。
1.3.3 椪柑核柠檬苦素提取单因素试验
(1)提取时间筛选试验:称取2.0g(精确至0.000 1g)
样品粉末5份,在浓度为2mol/L的水杨酸钠20mL,温度
为40℃下,分别浸提2,4,6,8,10h后,抽滤,定容至50mL,
按1.3.1(2)法进行显色反应,在490nm处测定吸光度,通过
计算柠檬苦素类似物得率,观察浸提时间对柠檬苦素类似物
提取率的影响。
(2)提取剂浓度筛选试验:称取2.0g(精确至0.000 1g)
样品粉末5份,在40℃下提取6h,用浓度分别为1.0,1.5,
2.0,2.5,3.0mol/L的水杨酸钠20mL进行提取,待提取完
后,抽滤,定容至50mL,按1.3.1(2)法进行显色反应,在
490nm处测定吸光度,并计算得率,观察提取剂浓度对柠檬
苦素类似物溶出的影响。
(3)提取温度筛选试验:称取2.0g(精确至0.000 1g)
样品粉末5份,用20mL浓度为2mol/L的水杨酸钠,分别
在20,30,40,50,60℃下浸提6h,过滤,加提取试剂定容至
50mL,按1.3.1(2)法进行显色反应,在490nm处测定吸光
度,并计算得率,观察提取温度对柠檬苦素类似物提取率的
影响。
(4)料液比筛选试验:称取2.0g(精确至0.000 1g)样
品粉末5份,按料液比1∶5,1∶10,1∶15,1∶20,1∶25
(m∶V)加入浓度为2mol/L的水杨酸钠,在40℃下浸提
6h,过滤,定容至50mL,按1.3.1(2)法进行显色反应,在
490nm处测定吸光度,并计算得率,观察料液比对柠檬苦素
类似物溶出的影响。
1.3.4 椪柑核柠檬苦素提取正交试验 根据单因素试验结
361
提取与活性   2013年第6期
果,选用提取时间、提取剂浓度、提取温度和料液比为试验因
素,进行四因素三水平正交试验,以柠檬苦素得率为指标,确
定最佳提取条件,并确定各因素的影响重要性次序。
2 结果与分析
2.1 提取时间对柠檬苦素类物质提取率的影响
由图2可知,随着提取时间由2h延长到6h,柠檬苦素
类物质的提取率逐渐增大,提取6h后出现了缓慢下降的趋
势,这可能是由于浸提时间延长,溶剂中有效成分发生分解
氧化现象从而降低了得率。因此,提取时间选取6h左右比
较适宜。

2 4 6 8 10
提取时间
Extraction time/min



Ex
tra
ct
io
n
yi
el
d/
%
1
2
3
4
5
6
0
图2 提取时间对柠檬苦素类物质提取率的影响
Figure 2 Effects of extracting time on
extraction yield of Limonin
2.2 提取剂浓度对柠檬苦素类物质提取率的影响
由图3可知,随着水杨酸钠浓度由1mol/L增加到
2mol/L,柠檬苦素类物质的提取率呈上升趋势,在2mol/L
时达到最高。但在2mol/L以后,随水杨酸钠浓度升高,柠
檬苦素类物质的提取率稍有降低,这可能是因为其在
2mol/L的水杨酸钠内已达到饱和,浓度过大反而影响柠檬
苦素类似物的提取率。同时也考虑到水溶助剂浓度升高,会
导致最终产品中非目标成分的增加,影响目标物纯度,因此,
提取溶剂浓度选取2mol/L左右比较适宜。
2.3 提取温度对柠檬苦素类物质提取率的影响
  一般情况下,物质在溶剂中的溶解度会因温度的提高而

1.0
浓度
Concentration/(μg·mL-1)



Ex
tra
ct
io
n
yi
el
d/
%
1
2
3
4
5
0
1.5 2.0 2.5 2.0
图3 提取剂浓度对柠檬苦素类物质提取率的影响
Figure 3 Effects of extractant concentration
on extraction yield of Limonin
增加,但柠檬苦素类物质作为一种天然抗氧化物质,在高温
条件下被氧化的概率也相应增加,致使提取效率降低。由
图4可知,提取温度从20℃提升到40℃,柠檬苦素类物质
的提取率呈上升趋势,在40℃时达到最高。而后提取率有
所下降,因此提取温度选取40℃左右为宜。

20
温度
Temperature/℃



Ex
tra
ct
io
n
yi
el
d/
%
1
2
3
4
5
0
30 40 50 60
图4 提取温度对柠檬苦素类物质提取率的影响
Figure 4 Effects of extracting temperature
on extraction yield of Limonin
2.4 料液比对柠檬苦素类物质提取率的影响
溶剂用量的多少和柠檬苦素类物质在其中的溶解率有
一定的关系。由图5可知,柠檬苦素的提取率是随着料液比
的提高而增加的。但是料液比到达1∶15(m∶V)后,上升趋
势不明显,此时溶剂可能已经将待提取物全部提取出。从节
约经济成本角度出发,选择料液比1∶15(m∶V)左右为宜。

1∶5
料液比
Ration of material to extractant(m∶V)



Ex
tra
ct
io
n
yi
el
d/
%
1
2
3
4
5
0
1∶10 1∶15 1∶20 1∶25
图5 料液比对柠檬苦素类物质提取率的影响
Figure 5 Effects of ratio of material to extractant
on extraction yield of Limonin
2.5 正交试验结果与分析
为了优化椪柑核中柠檬苦素类似物提取条件,以柠檬苦
素得率为指标,选用提取时间、提取剂浓度、提取温度和料液
比为试验因素进行正交试验,试验因素水平取值见表1,试验
设计及结果见表2,方差分析见表3。
由表2可知,用水杨酸钠提取椪柑核中柠檬苦素类物质
的最佳条件为A2B2C2(C1)D3,即提取时间为6h,提取溶剂
浓度为2mol/L,提取温度为40 ℃(或30 ℃),料液比为
1∶20(m∶V)。各因素对椪柑核中柠檬苦素类物质提取率
的影响依次为D>B>A>C,即料液比>提取剂浓度>提取
时间>提取温度。
461
第29卷第6期 唐韵熙等:椪柑核中柠檬苦素类似物提取条件优化  
表1 正交试验因素水平表
Table 1 Design of factors and levels for
L9(34)orthogonal test


A提取
时间/h
B提取剂浓度/
(mol·L-1)
C提取
温度/℃
D料液比
(m∶V)
1  4  1.5  30  1∶10
2  6  2.0  40  1∶15
3  8  2.5  50  1∶20
表2 L9(34)正交试验结果表
Table 2 The result of L9(34)orthogonal test
水平 A  B  C  D 提取率/%
1  1  1  1  1  3.01
2  1  2  2  2  3.84
3  1  3  3  3  4.19
4  2  1  2  3  3.92
5  2  2  3  1  3.34
6  2  3  1  2  3.86
7  3  1  3  2  3.13
8  3  2  1  3  4.11
9  3  3  2  1  3.22
k1 3.680  3.353  3.660  3.190

k2 3.707  3.763  3.660  3.610
k3 3.487  3.757  3.553  4.073
R  0.220  0.410  0.107  0.883
表3 方差分析表
Table 3 Analysis of variance table
因素
偏差
平方和
自由

F 值
F 临界

显著

时间 0.086  2  3.739  19
浓度 0.327  2  14.391  19
温度 0.023  2  1  19
料液比 1.171  2  50.913  19 *
误差 0.02  2
   由于温度偏差平方和较其它3个因素小,说明温度对该试验
影响最小,所以将该列作为误差。
由表3可知,不同料液比的试验结果有显著性影响。
依据正交试验结果,在两组最优条件(即1:A2B2C2D3;
2:A2B2C1D3)下进行水溶助剂法提取椪柑核柠檬苦素重复
实验3次,两组得到的柠檬苦素平均得率分别为4.21%,
4.19%。因此,根据实际条件,最终选择组1(A2B2C2D3)为
最佳柠檬苦素提取条件。
3 结论
以椪柑核为原料,用水溶助剂水杨酸钠为提取溶剂,研
究椪柑核中柠檬苦素提取的优化工艺条件。经优化后,水杨
酸钠提取椪柑核中柠檬苦素的最佳提取条件为提取时间
6h、水杨酸钠浓度2.0mol/L、温度40 ℃、料液比1∶20
(m∶V),在此条件下,椪柑核中柠檬苦素类物质的提取率
为4.21%。该方法也证实了前人对于水溶助剂提取柠檬苦
素类似物可明显减少有机溶剂用量的论证,且对环境的污染
性小。但该方法只是采用椪柑核种子作为研究对象,在下一
步的研究中,应扩大柑橘品种的选取面,针对果皮、果肉等不
同部位进行进一步探讨。
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