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苹果皮中根皮素的提取工艺研究



全 文 :食品研究与开发 2009年 12月第 30卷第 12期
根皮素是存在于苹果、梨等水果及多种蔬菜汁液
中的天然活性物质,只因在这些植物中的根茎或根皮
中含量较为集中而得名。苹果果肉中根皮素的含量在
富士品种中最高,苹果果皮中的含量是果肉的 2倍~
4倍。在成熟果实中,有苦味的果实其根皮素含量显著
高于口味正常的果实。成熟果实中,根皮素主要分布
于种子果皮和果心中[1]。
根皮素作为多酚的一种,是出色的天然抗氧化剂[2],
可以预防骨质疏松、肿瘤疾病、心血管硬化以及老年痴
呆症等[3]多种常见疾病,还可降血脂、减肥。无毒性,可
直接加工成胶囊或作为添加剂加入到普通食品中。
有文献报道了不同溶剂、温度、时间、料液比对苹
果中多酚提取效果的影响 [4],但没有关于根皮素提取
优化的报道。有文献报道使用乙酸乙酯萃取苹果,并
利用反相高效液相色谱测定含量,但未检出根皮素[5]。
尽管有个别文献也测定出根皮素,但提取方法不适合
根皮素的提取,反映不出样品中根皮素的真实含量。
本文利用食用苹果的副产品——苹果皮,提出一条高
提取率的根皮素的提取工艺路线。
1 材料与仪器
1.1 材料
苹果皮(红富士品种,购自超市);无水乙醇、盐
酸、乙醚、正丁醇和甲醇(均为分析纯),根皮素标准品
(购于 Sigma公司)。
1.2 仪器
Agilent1100高效液相色谱仪、G1315B-DAD检测
器、Eclipse XDB-C18色谱柱(5 μm 4.6×150 mm):安捷
苹果皮中根皮素的提取工艺研究
徐凯,吕海涛 *
(青岛农业大学化学与药学院,山东青岛 266109)
摘 要:以苹果皮为试材,乙醇溶液为提取剂,考察浸提法、微波萃取法、加热回流法和索氏提取法对根皮素的提取效
果,利用高效液相色谱仪测定其含量。并考察不同比例的乙醇水溶液对加热回流法提取根皮素的影响。结果表明:
100 %乙醇加热回流法提取效果最好。对提取液用盐酸进行水解,再经过乙醚、正丁醇萃取,根皮素的提取量提高几
十至几百倍,产品的纯度也有大幅度的提高。
关键词:苹果皮;根皮素;高效液相色谱;提取
TECHNIQUE OF EXTRACTING PHLORETIN IN APPLE PERICARP
XU Kai, LV Hai-tao*
(College of Chemistry & Pharmacy,Qingdao Agricultural University,Qingdao 266109,Shandong,China)
Abstract: Using four extracting methods, such as organic reagent extraction, microwave extraction, heating
circumfluence extraction and soxhlet extraction, phloretin was extracted from Fuji apple pericarp by ethanol
solvent. The content of phloretin in the extracted was determined by high performance liquid chromatography
(HPLC). Using heating circumfluence extraction method, different percentages of ethanol and water solution
were also studied to extract phloretin from apple pericarp. It was shown that anhydrous ethanol was the best
solvent by heating circumfluence extraction. Furthermore, the extracted was hydrolyzed by hydrochloric acid,
extracted by aether and n-butanol, respectively. It was found that the extraction of phloretin increased tens to
hundreds times and the purity of the extracted also increased significantly.
Key words: Fuji apple pericarp; phloretin; high performance liquid chromatography; extraction
基金项目:青岛农业大学自然科学类重点项目(610608)
作者简介:徐凯(1984—),男(汉),在读硕士研究生,研究方向:天然
产物化学及其应用。
*通讯作者:吕海涛(1968—),男,教授。
食品工艺
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食品研究与开发2009年 12月第 30卷第 12期
伦科技公司;Cascada 超纯水系统:Pall Corporation;
XH-100A微波催化合成/萃取仪:北京祥鹄科技发展
有限公司;AR2140电子分析天平:上海奥斯豪国际工
贸公司;HH-S数显恒温水浴锅:金坛市金城国运实验
仪器厂;RE-52AA旋转蒸发仪:上海亚荣生化仪器厂;
KDM电子调温电热套:龙口市先科仪器公司;SHB-
B88型循环水式多用真空泵:郑州科工贸有限公司。
2 方法
2.1 技术路线
新鲜苹果→取苹果皮在研钵中碾碎→用 70 %乙
醇水溶液匀浆→浸提法(加热回流法、微波法、索氏提
取法)提取→抽滤→旋转蒸发→盐酸沸水浴→乙醚萃
取→旋转蒸发→正丁醇萃取→旋转蒸发→甲醇溶
解→液相色谱测定
2.2 色谱条件
利用光电二极管阵列检测器,可以获得吸光度
(A)、波长(λ)和时间(t)三维空间色谱图。在 200 nm~
400 nm波长范围得到根皮素的紫外吸收光谱图(图1),
根皮素的最大吸收波长为 286 nm,并与标准样品对
照,进行纯度检验。
流动相:A=甲醇;B=水;A∶B=55∶45(体积分数)。柱温:
30 ℃;流速:1.0mL/min;检测波长:286nm;进样量:20μL。
尽管实际苹果皮提取样品很复杂,杂质峰多,但
不影响根皮素的分离、测定,如图 2所示。
2.3 苹果皮样品的制取
分别取 4份新鲜苹果皮 25 g,在室温下于研钵中
剪碎,加入适量石英沙辅助碾碎。用 70%的乙醇水溶液
与碾碎的苹果皮混合,按 2.4方法进行根皮素的提取。
2.4 根皮素的粗提
2.4.1 浸提法
取 40 mL 70 %的乙醇水溶液与碾碎的苹果皮混
合于 100 mL烧杯中,室温搅拌 1 h。溶液开始为黄色,
提取结束后略显红色。提取液减压抽滤,滤液用流动
相定容至 50 mL,用液相色谱检测。
2.4.2 微波法
取 40 mL 70%的乙醇水溶液与碾碎的苹果皮混合
于 100 mL烧杯中,在微波炉中提取 1 min,提取液少量
蒸发。提取液显示为黄色。待其冷却后减压抽滤,滤液
用流动相定容至 50 mL容量瓶中,用液相色谱检测。
2.4.3 加热回流法
取 40 mL 70 %的乙醇水溶液与碾碎的苹果皮混
合于 100 mL烧杯中,在 90 ℃水浴锅中回流 1 h,静置
至室温。回流法提取液直接抽滤困难,先分批在离心机
上离心,再减压抽滤,滤液用流动相定容至 50 mL,用液
相色谱检测。
2.4.4 索氏提取法
取 100 mL 70 %的乙醇水溶液与碾碎的苹果皮混
合,在索氏提取仪中提取根皮素 2 h。旋转蒸发仪上蒸
去部分乙醇,水浴温度为 65 ℃。静置至室温,减压抽
滤,滤液用流动相定容至 50 mL,用液相色谱检测。
2.5 根皮素的精提
将根皮素的粗提取液转入旋转蒸发仪中,在 70℃
的水浴上浓缩。在所得浆状物中,加入 8 mL 6%盐酸,
溶液呈现红色。沸水浴上水解 3 h,溶液逐渐变为紫黑
色,并出现沉淀。冷却后,用 50 mL乙醚萃取,上层乙醚
萃取液呈现黄色,下层溶液为紫黑色并含有沉淀,静置
10 min。
将乙醚萃取液转入旋转蒸发仪,30℃水浴上蒸去
乙醚。残留物用 10 mL蒸馏水溶解,用 50 mL正丁醇充
分萃取。上层正丁醇萃取液为黄色,下层水层呈现白色
乳浊液,有小块片状透明不溶物吸附在分液漏斗壁上。
将正丁醇萃取液转入旋转蒸发仪,70 ℃的水浴上
蒸发,待提取液蒸发至残留 10 mL左右时,将其倒在蒸
发皿上,70℃水浴上蒸去剩余的正丁醇。
2.6 根皮素精提取液的检测
在表面皿上滴 3 mL去离子水、2 mL甲醇,使其溶
解并移入离心管中,在离心机中以 3 000 r/min 离心
3 min,清液用流动相定容至 5 mL,用液相色谱检测根
图 1 根皮素的紫外光谱图
Fig.1 UV Absorption spectra of phloretin
图 2 根皮素精提取液色谱图
Fig.2 Chromatogram of phloretin in refined extracts
食品工艺
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食品研究与开发 2009年 12月第 30卷第 12期
皮素含量。
2.7 乙醇浓度对提取的影响
分别使用 25 %、50 %、70 %和 100 %的乙醇水溶
液,采用提取加热回流法提取,方法同上。
2.8 根皮素标准曲线的绘制
用 56 mg/L的根皮素标准品分别配制浓度分别为
0.9、1.8、3.5、7.0和 14.0 μg/L 5份标准溶液,通过高效
液相色谱测定,绘制出标准曲线,如图 3所示,其线性
回归方程为 A = 5.62×107×c+1.1×104,R=0.999 7,其中
A为峰面积,c为标准溶液的浓度。
3 结果与讨论
3.1 根皮素粗提液的检测结果
乙醇是亲水性有机溶剂,具有水醇两者的提取性
能,既能用来提取极性成分,又可用来提取某些亲脂性
成分。且高浓度的乙醇可使蛋白质、果胶、多糖等溶解
度小,使其从提取液中分离出来,有利于包括根皮素在
内的多酚类的富集和分离。水为极性溶剂,能溶解极
性较大的多酚及原料中以结合态存在的多酚。
本试验选择 70 %乙醇为溶剂,分别通过采用浸提
法、微波法、加热回流法和索氏提取法进行提取,从所
得数据(见表 1)可以看出,加热回流法提取的根皮素
为最多,浸提法、微波法和索氏提取法提取效果都比较
差。但就总体来说,4种方法提取的根皮素都不高。
3.2 根皮素精提液的检测结果
根皮素的粗提取液通过旋转蒸发,蒸去乙醇。再
加入适量盐酸溶液,沸水浴上水解。冷却后,分别用乙
醚、正丁醇充分萃取,结果见表 2。由表 2可以看出加
热回流法提取的根皮素最多,是微波法提取量的 2倍。
浸提法的提取量仍最少,说明单纯使用浸提法提取根
皮素效果较差,而加热回流法提取效果最好。与粗提
结果相比(表 1定容至 50 mL,表 2定容至 5 mL),浸提
法、微波法、加热回流法和索氏提取法 4种提取方法精
提根皮素的提取量分别提高了 70.4、290.0、80.7 和
65.0倍,其原因是在苹果皮中根皮素主要是以根皮苷
的形式存在,通过盐酸水解脱去糖苷基生成根皮素,
使其含量大幅度提高。采用乙醚和正丁醇萃取后,使
其产品纯度也大幅度地提高。
3.3 乙醇浓度对精提效果的影响
分别使用 25 %、50 %、70 %、100 %的乙醇水溶液
通过加热回流法精提根皮素,结果见表 3。由表 3可以
看出,乙醇与水的配比对提取效果有较大影响,乙醇为
非极性溶剂,水为极性溶剂。根皮素在乙醇中的溶解
度随乙醇浓度提高明显提升。这说明了根皮素疏水性
比较强,在 100 %乙醇中溶解度最高。
4 结论
1)对于浸提法、微波法、加热回流法和索氏提取
法等 4种提取苹果皮中根皮素的方法,用 100 %乙醇
加热回流法提取效果最好。通过对粗提取液用盐酸进
行水解,再经过乙醚、正丁醇萃取,根皮素的提取量提
高了几十至几百倍,产品纯度也大幅度提高。
2)试验对苹果皮中根皮素的提取方法进行了
优化,找到一条提取量大、纯度高的提取工艺路线,为
进一步提取高纯度的根皮素这一生物活性物质提供
图 3 根皮素的标准曲线
Fig.3 Standard curve of phloretin
表 1 粗提取液检测结果
Table 1 Results of phloretin in crude extracts
提取方法 Extraction method
浸提法 Organic reagent extraction
微波法 Microwave extraction
加热回流法
Heating circumfluence extraction
索氏提取法 Soxhlet extraction
峰面积 Peak area
1 044
1 244
9 186
3 119
含量/(mg/L)Content/(mg/L)
1.775 8×10-8
2.115 7×10-8
1.561 8×10-7
5.302 9×10-8
表 2 精提取液检测结果
Table 2 Results of phloretin in refined extracts
提取方法 Extraction method
浸提法 Organic reagent extraction
微波法 Microwave extraction
加热回流法
Heating circumfluence extraction
索氏提取法 Soxhlet extraction
峰面积 Peak area
745 387
3 619 671
7 502 189
2 057 336
含量 Content/(mg/L)
1.267 2×10-5
6.156 4×10-5
1.275 4×10-4
3.497 5×10-5
表 3 不同乙醇浓度的检测结果(加热回流法)
Table 3 Effect of ethanol concentration on the content of
phloretin in refined extracts
乙醇浓度/%
Ethanol concentration/%
25
50
70
100
峰面积
Peak area
681 809
978 641
1 495 770
2 559 648
含量(mg/L)
Content/(mg/L)
1.159 1×10-5
1.663 7×10-5
2.542 8×10-5
4.351 4×10-5
食品工艺
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食品研究与开发2009年 12月第 30卷第 12期
了参考。
参考文献:
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化妆品, 2004, 4(2):4-5
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2005, 9(26):211-216
[5] 靳学远,秦霞,何哓文.苹果渣多酚微波辅助提取工艺研究[J].中
国食品与营养, 2006,7:35-37
收稿日期:2008-12-29
近年来,随着淀粉糖行业的不断发展,淀粉糖的
重要衍生物糖醇类产品作为淀粉糖行业的一支生力军
也有了长足的发展,由于糖醇所具有的特殊性质,使其
应用范围非常广泛,尤其是在食品、医药、化工方面的
应用起着非常重要的作用。
甘露醇是一种白色针状或斜方柱状晶体或结晶
性粉末,具有爽口的清凉甜味,甜度为蔗糖的 57%~72%,
微溶于甲醇、乙醇,不溶于醚类,无吸湿性,具有多元醇
的化学性质,可以被酯化、醚化、氧化、脱水,因此在医
药、食品、纺织、化工等方面大量应用。由于甘露醇的用
途广泛,其需求在世界范围内迅速增长,国际价格上升,
呈现良好的发展前景。
甘露醇的生产方法颇多,但大部分产物都不是纯
净物,而是山梨醇和甘露醇的混合物,如要得到单一产
品,必须经过分离提纯。目前甘露醇主要的工业化生产
方法有两类:(1)海带提取法;(2)合成法。生产结晶甘
露醇,具体包括:①以蔗糖为原料的催化氢化法;②以
葡萄糖为原料采用双异构法生产晶体甘露醇;③以果
糖为原料生产甘露醇[1]。
目前,国外普遍采用合成法生产甘露醇,由于采
用合成法生产甘露醇,能耗低、无污染、产品质量好,没
有原料限制,所以,欧美等发达国家甘露醇的生产基本
采用化学合成法,但现有的工艺中存在收率低、分离困
难、成本高等诸多不足。因此,积极开发新型甘露醇生
产工艺,具有重要意义。本课题主要研究化学合成法改
良工艺,以高收率生产高纯度的甘露醇。
甘露醇生产的关键技术
杨志强,刘丽萍,于涛,张春泓,刘峰,赵妮娜
(吉林省轻工业设计研究院 ,吉林长春 130021)
摘 要:介绍以葡萄糖为原料,采用膜分离技术、色谱分离技术、高效化学异构和氢化技术,高收率、高纯度生产甘露
醇的新工艺。
关键词:葡萄糖;甘露醇;膜分离;色谱分离
THE MANNITOL PRODUCTION KEY TECHNOLOGIES
YANG Zhi-qiang, LIU Li-ping, YU Tao, ZHANG Chun-hong, LIU Feng, ZHAO Ni-na
(Jilin Province Light Industry Design and Research Institute,Changchun 130021,Jilin,China)
Abstract: The article mainly introduces the glucose as raw material, the use of membrane separation technology,
chromatographic separation techniques, efficient chemical isomerization and hydrogenation technology, high-
yield, high purity mannitol production of new technology.
Key words:glucose; mannitol; membrane filtration; chromatographic separation
基金项目:“十一五”科技攻关项目(2006BAD05A07)
作者简介:杨志强(1971—),男(汉),高级工程师,学士,研究方向:淀
粉糖及糖醇生产新技术开发。
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
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