全 文 ：第38卷 第6期 林 业 科 技 Vol. 38 No. 6
2 0 1 3 年 1 1 月 FOＲESTＲY SCIENCE ＆ TECHNOLOGY Nov． 2 0 1 3
文章编号:1001 － 9499 (2013)06 － 0028 － 04
松树皮原花青素的超声提取、超滤膜分离中试研究
*
张亚红
(大兴安岭林格贝有机食品有限责任公司，黑龙江 加格达奇 165000)
摘要:通过松树皮原花青素的超声提取、膜分离纯化技术中试试验，考察了超声波提取温度、料液比、提取时
间等单因素对原花青素得率的影响，试验得到了超滤膜工作压力、截留分子量的最佳工艺参数。结果表明，采
用超声波强化逆流提取松树皮原花青素的最佳参数为:料液比 1∶ 12，超声温度 60℃，提取时间 30 min;超滤膜
分离纯化工艺参数为:膜工作压力 0. 2 MPa，截留分子量 5000。试验获得的松树皮原花青素经检测含量可达
95%以上。
关键词:超声波强化逆流;超滤膜分离纯化;原花青素纯度
中图分类号:S 789. 1，TQ 021. 9，TQ 028. 8 文献标识码:A
兴安落叶松(Larix gmelinii)是欧亚大陆北方
针叶林的一部分，系东西伯利亚南部落叶针叶林
沿山地向南的延续部分。属于松科落叶乔木，生
于海拔 300 ～ 1 500 m 山地的各种环境条件，广泛
分布于大兴安岭林区各地，资源优势极为明显。
区内各木材加工企业落叶松树皮剩余物和树皮碎
屑数量巨大，为松树皮原花青素中试的成功实施
提供了资源保障。
天然原花青素越来越引起科研界的重视，目
前国内原花青素常从葡萄籽中提取，提取方法有
有机溶剂提取法、微波萃取法和超临界萃取法，
因此研究开发松树皮提取物的有效利用途径，对
于尝试开发大兴安岭松树皮剩余物、提高资源附
加值具有极其重要的现实意义。
本中试采用了适宜产业化的超声波逆流提取
技术及超滤膜分离纯化技术，旨在对原花青素的
提取、纯化进行深入研究与开发，提高原花青素
的有效含量和得率，为大规模产业化生产提供理
论依据。
1 材料与方法
1. 1 原料、设备(仪器)及试剂
作为原料的落叶松树外皮采伐剩余物，来自
大兴安岭松岭林业局翠峰林场。主要设备为超声
波逆流提取机(型号 WS 500)。超滤膜(型号
UFaIB90)截留分子量分别为 2 000、5 000、10 000、
50 000，山东招远膜天有限责任公司生产。检测
仪器有紫外可见分光光度计，型号 UV2012PCS，
龙尼柯上海仪器有限公司产品;电子分析天平型
号 FA2004，上海舜宇恒平科学仪器有限公司
生产。
试剂 A:2% NH4Fe(SO4)2·12H2O 的 2N 盐
酸水溶液。配制方法:量取浓盐酸 17 mL，加水
至 100 mL，加入 2 g NH4Fe(SO4)2·12H2O，振摇
溶解，即得。
试剂 B:酸性正丁醇溶液。配制方法:将
95 mL正丁醇中加入 5 mL浓盐酸，混匀。
* 国家科技支撑计划项目(编号 2011BAD08B0303)
第 6 期 张亚红:松树皮原花青素的超声提取、超滤膜分离中试研究
1. 2 松树皮原花青素提取工艺方法
取 200 kg预先粉碎的松树皮，由超声波提取
机组投料口加入，通过投料机口使原料进入提取
机组;再通过推进器将物料往上线机组推进，提
取汁与物料呈相反方向运动;再 30 min 后，用挤
汁器自动挤汁，然后自动补水，物料进入下线提
取机组，提取汁与物料呈相反方向运动;30 min
后，通过挤汁机组，料液进入储罐，废料通过绞
笼传送带送到废料区。
1. 3 产品的测定与计算
1. 3. 1 溶液的配制
精密称取原花青素样品 20 mg，置于 100 mL
容量瓶中，加甲醇溶解定容。精密吸取该溶液
1 mL于具塞试管中，加入 2% NH4Fe(SO4)2·
12H2O的 2N盐酸水溶液(试剂 A)0. 2 mL，酸性正
丁醇溶液(试剂 B)6 mL，拧紧密封盖，摇匀。将配
制的溶液置于 95℃水浴中加热反应40 min后取出，
在冰水浴中快速冷却，即得待测样品溶液。
标准溶液制备:以葡萄籽原花青素标准品
(95%)代替样品，按样品溶液制备方法处理即得
标准品溶液。
样品空白溶液制备:以甲醇代替样品，按样
品溶液处理，即得空白溶液。
1. 3. 2 测定波长的选择
打开紫外可见分光光度计电源，预热 20 min，
待仪器自检通过后，在 500 ～ 600 nm 范围内对样
品进行扫描，结果在550 nm处出现最大吸收峰，
故确定检测波长为 550 nm。
原花青素得率的计算
C(%)= A* Ws* SAs* W × 100
式中:C—原花青素得率(%) ;
A—样品吸收值;
W—样品称样质量(mg) ;
As—标准品吸收值;
Ws—标准品称样质量(mg) ;
S—标准品纯度。
2 结果与分析
2. 1 单因素试验结果与分析
根据实验室研究基础，结合生产实际成本综
合考虑，分别以不同的提取温度、料液比和提取
时间进行单因素试验，结果如表 1 所示。
表 1 单因素试验结果
室温(20 ～ 25℃) ，
提取时间 30 min
料液
比
得率
/%
料液比 1∶ 12，
提取时间 30 min
提取温度
/℃
得率
/%
提取温度 60℃，
料液比 1∶ 12
提取时间
/min
得率
/%
1∶ 8 5. 12 30 5. 31 20 5. 41
1∶ 10 5. 23 40 5. 43 30 5. 57
1∶ 12 5. 49 50 5. 49 40 5. 53
1∶ 15 5. 50 60 5. 58 50 5. 51
1∶ 20 5. 54 70 5. 46 60 5. 49
公司实验室研发小试经验数据显示，原花青
素得率影响因素按从大到小依次为料液比、提取
温度、提取时间。
2. 2 超声提取试验分析
2. 2. 1 料液比对提取得率的影响
由表 1、图 1 分析得知，水为提取溶剂料液比
1∶ 20时得率 5. 54%为最高，料液比 1∶ 12 水提得率
为 5. 49%，与料液比 1∶ 15 时的得率几乎相同。以
料液比为 1∶ 12 和 1∶ 20 的得率数据，计算 8 t水及
水的加工成本，与多出的得率比较，1∶ 12的料液
比(水)性价比最高，因此确定中试生产料液比以
1∶ 12(水)为最佳参数。
图 1 不同料液比原花青素的得率
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林 业 科 技 第 38 卷
2. 2. 2 提取温度对提取得率的影响
根据表 1、图 2 分析，提取温度对原花青素得
率的影响较显著，随着温度的升高，提取得率明
显增加，当温度达 60℃时原花青素得率最高，温
度达到 70℃得率反而下降。可能是温度高会破坏
原花青素的活性，从而导致提取得率下降。考虑
实际生产成本，选取 60℃作为中试的提取温度。
图 2 不同超声温度下原花青素的得率
2. 2. 3 提取时间对提取得率的影响
根据表 1、图 3 分析，提取时间为 30 min 时
得率较高，随着时间的延长，提取得率不但不增
加反而有下降的趋势。经分析认为，随着超声波
作用时间的延长，会使松树皮细胞更加破碎，从
而溶出更多的杂质，在过滤杂质时会有部分有效
成分粘附在杂质表面而被去除，导致提取得率下
降。所以，确定较合适的中试提取时间为 30 min。
图 3 不同提取时间原花青素的得率
3 膜超滤分离纯化过程中主要技术
指标的确定
3. 1 不同压力对超滤效果的影响
在料液温度为室温(20 ～ 25℃)条件下，采用
固定的进料液体积(50 L) ，对原花青素样品进行
多次进料。根据原花青素的实际分子量 587，考
虑得率，选择 10 000分子量的膜，膜面积为0. 4 m2，
分析操作压力分别为0. 2、0. 3、0. 4、0. 5 MPa时对
膜通量的影响(表 1)。结果显示，0. 2 MPa 为最佳
的膜操作压力，具有较大的膜通透性，且松树皮原
花青素的截留率较高(90. 1%) ，说明膜的平均截留
分子量比较高，有效成分损失少。
表 1 不同压力对超滤效果的影响
操作压力
/MPa
平均膜通
/L·(m2 s)－ 1
原花青素的
截留率 /%
0. 2 0. 127 90. 1
0. 3 0. 119 89. 6
0. 4 0. 154 88. 2
0. 5 0. 187 83. 4
3. 2 不同截留分子量超滤膜对超滤效果的影响
分别选取截留相对分子质量为 2 000、5 000、
10 000、50 000 的超滤膜。在 0. 2 MPa 的固定操
作压力下，膜面积为 0. 4 m2，料液为室温，进料
液体积 50 L，对原花青素多次进料，进行超滤纯
化(表 2)。结果显示，随着超滤膜截留相对分子
量的增大，膜通量相应增加。截留分子量为 5 000
规格的超滤膜具有较佳的膜通量，原花青素的回
收率较高。经检测，此工艺下松树皮原花青素含
量达 95. 2%。
表 2 不同截留分子量超滤膜对超滤效果的影响
截留相对
分子量
平均膜通量
/L·(m2 s)－ 1
原花青素
回收率 /%
原花青素
含量 /%
2 000 0. 203 89. 1 89. 7
5 000 0. 255 91. 3 95. 2
10 000 0. 343 88. 4 93. 3
50 000 0. 359 87. 6 91. 4
4 结束语
采用超声波逆流提取设备对松树皮原花青素
进行了提取试验，结果表明，最合适的中试工艺
03
第 6 期 张亚红:松树皮原花青素的超声提取、超滤膜分离中试研究
条件是:料液比(水为溶剂)1∶ 12，超声提取温度
60℃，提取时间 30 min;超滤膜纯化时，膜工作
压力为 0. 2 MPa，截留分子量为 5 000，此时松树
皮提取物原花青素含量最高可达 95. 2%。
超声波强化逆流提取和超滤膜分离纯化原花
青素，工艺简单，能耗低，同时又能进行连续生
产，产品品质和生产效率大大提高，适合于工业
化生产。
参 考 文 献
［1］ Bruno Gabetta，Nicola Fuzzati，Alberto Griffini，et al． Char-
acterization of proanthocyanidins from grape seeds ［J］． Fitote-
rapia，2000，71:162 － 175．
［2］ Ou，B． Hampsch － Woodill，M． Prior，Ｒ． L． Development
andvalidation of an improved oxygen radical absorbance capacity
assay using fluorescein as the fluorescent probe ［J］． J． Ag-
ric． Food Chem，2001，49:4619 － 4626．
［3］ ANNANAＲYJUD． sarma，antioxidant ability of anthocyanins
against ascorbic acid oxidation ［J］． phytochemistry，1997，
45(4) :671 － 674．
第 1 作者简介:张亚红 (1974 －) ，女，技术总监，
主要从事食品加工和天然植物有效成分提取技术研究。
收稿日期:2013 － 06 － 14
(责任编辑:潘启英)
Study on Ultrasonic Extraction and Ultrafiltration Membrane Separation
of Pine Bark Proanthocyanidins
ZHANG Yahong
(Daxinganling Lingon Berry Organic Foodstuffs CO．，Heilongjiang Jiagedaqi 165000)
Abstract Through the ultrasonic extraction of pine bark proanthocyanidins and experiment of membrane
separation and purification technology， inspected the influence of single factor such as ultrasonic
extraction temperature，liquid ratio and extraction time on proanthocyanidins yield，the influence of test
pressure，tested the working pressure of ultrafiltration membrane and the optimum process parameters of
molecular weight cut － of． The result showed that the optimum parameters of pine bark proanthocyanidins
extracted by the ultrasonic strengthening countercurrent are:liquid ratio 1 ∶ 12，ultrasonic temperature
60℃，extracting time 30 min;the purification process parameters of the ultrafiltration membrane are，
membrane pressure is 0． 2 MPa，molecular weight cut － of 5000， the pine bark proanthocyanidins
content can reach more than 95% ．
Key words Ultrasonic strengthening countercurrent; Ultrafiltration membrane separation and
purification;Proanthocyanidins purity
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