王永剛，李衛(wèi)

（1.蒙牛（乳業(yè)）股份有限公司，山東濟(jì)南250014；2.湖北工業(yè)大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北武漢430068）

膜技術(shù)分離純化對花生殼多酚提取液品質(zhì)的影響

王永剛1，李衛(wèi)2，*

（1.蒙牛（乳業(yè)）股份有限公司，山東濟(jì)南250014；2.湖北工業(yè)大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北武漢430068）

研究膜分離技術(shù)在花生殼中多酚提取液純化上的應(yīng)用，研究表明：使用微濾膜除雜，納濾膜濃縮后，提取液中多酚的純度從9%提高到18.67%，體積減少95.6%，固含由5.4%提升到43.9%，且檢驗證明經(jīng)膜處理后提取物仍具有較高的抗氧化能力和一定的抗菌效果。

花生殼多酚；膜濃縮；抗氧化；抑菌

Abstract：Study the membrane separation technology in the peanut shells on the purification of polyphenol extract the application of studies have shown that the use of micro-filtration membrane impurity removal,nanofiltration concentration,the purity of polyphenol extract from 9%to 18.67%,volume reduction of 95.6%,solid content from 5.4%to 43.9%,and the test to certify that membrane extracts after treatment still has a higher antioxidant capacity and some anti-bacterial effect.

Key words：Peanut Shell polyphenols；membrane concentration;antioxidant;inhibition

我國花生產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的42%,年產(chǎn)副產(chǎn)物花生殼約450萬t。目前我國花生殼大多作為燃料,有限的綜合開發(fā)利用主要有生產(chǎn)醬油、釀造白酒、制取藥物、加工飼料、栽培食用菌、榨取油脂、制造復(fù)合板材等,附加值低,甚至造成新的環(huán)境污染?；ㄉ鷼さ氖褂脙r值很高，花生殼中含蛋白質(zhì)4%～7%、粗脂肪1%～2%、碳水化合物10.6%～21.2%(其中包括單糖、雙糖和低聚糖)、淀粉0.7%、半纖維素10.1%、粗纖維素65.7%～79.3%、灰分1.9%～4.6%。成熟的花生殼中含有的多酚類物質(zhì)為3.34%～7.13%[1]，多酚類物質(zhì)是油脂的抗氧化劑，許多科學(xué)研究結(jié)果表明：多酚類化合物具有良好的抗氧化性和抗菌性，其主要功能性質(zhì)是作為許多酶體系的抑制劑或激活劑、金屬螯合劑以及自由基清除劑[2]。花生殼多酚為宜揮發(fā)性物質(zhì)且易失活，如何高效地制取高純度花生殼多酚提取液是一大難點。本課題旨研究膜分離技術(shù)對花生殼多酚提取液品質(zhì)影響的工藝問題，并對產(chǎn)物的抗氧化性和抗菌性進(jìn)行研究，為解決傳統(tǒng)提取工藝成本、能耗高以及純度低等問題，和多酚物質(zhì)在保健食品當(dāng)中的大量應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 試劑與檢測方法

1.1 器材試劑

1.1.1 試劑

花生殼多酚提取液：湖北工業(yè)大學(xué)膜技術(shù)研究所提供；乙醇：DPPH溶液；PBS溶液、硫酸亞鐵、三氯醋酸、亞硝酸鈉、硝酸鋁：均為分析純；枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌、大腸埃希氏菌、普通變形桿菌：湖北工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院。

1.1.2 器材

RO-NF-UF-4010型膜分離裝置、微濾膜組件、納濾膜組件：湖北工業(yè)大學(xué)膜技術(shù)研究所；AL204電子天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；UV-2102PC型紫外可見分光光度計：龍尼柯（上海）儀器有限公司；DZX-6000B真空干燥箱：上海?，攲嶒炘O(shè)備有限公司；DXNS-100-1循環(huán)低溫蒸發(fā)濃縮器：濟(jì)寧金百特工程機械有限公司；WYT-J型手持糖量計：東莞市興萬電子廠。

1.2 檢測方法

1.2.1 花生殼多酚純度計算

準(zhǔn)確吸取濃度為100 μg/mL的花生殼多酚標(biāo)準(zhǔn)溶液 0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30 mL 于 5 mL 容量瓶中，分別加入蒸餾水 1.95、1.90、1.85、1.80、1.75、1.70 mL，再加入Folin-Ciocalten試劑1.0 mL。充分振蕩后靜置3 min～4 min，分別加入80%乙醇溶液1.0 mL。搖勻、置于25℃恒溫水浴中反應(yīng)2 h，同時做試劑空白，于765 mn下測定吸光度。以含量對吸光度進(jìn)行直線回歸。

花生殼多酚標(biāo)準(zhǔn)溶液以吸光值A(chǔ)和花生殼多酚C得到回歸方程為：

y=－0.0012x4+0.0168x3－0.0813x2+0.2848x－0.0138，R2=0.9999。

式中：A為吸光度；C為花生殼多酚溶液濃度。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 Standard curve

1.2.2 固形物含量計算

手持糖量計度數(shù)重復(fù)3次取平均值。

1.2.3 膜通量及濃縮倍數(shù)計算

膜通量通常用單位時間內(nèi)通過膜面積透過液的量來表示，通過控制操作參數(shù)，如壓力、溫度等，待運行穩(wěn)定后，取樣、記錄一定時間透過液的體積，由下式計算膜通量：

式中：J為通量，[L/（h/m2）]；T為取樣時間，h；V為透過液體積，L。

濃縮倍數(shù)由下式計算：

式中：W0為起始液的體積，L；W為透過液的體積，L。

1.2.4 花生多酚的抗氧化能力研究

清除自由基的測定（DPPH法）[3]：DPPH是一種穩(wěn)定的自由基,其乙醇溶液呈紫色,在517 nm處有最大吸收。當(dāng)在DPPH溶液中加入自由基清除劑后,溶液顏色變淺,517 nm處的吸光度變小,且吸光度變小的程度與自由基被清除的程度呈線性關(guān)系,故可用于檢測自由基被清除的程度,從而評價物質(zhì)的抗氧化能力。其能力用清除率來表示,清除率越大,表明其自由基清除效果越好[4-5]。取樣品液適量，在0.3 mL 5%亞硝酸鈉溶液存在的堿性條件下，經(jīng)硝酸鋁顯色后，以試劑為空白參比液在420～700 nm波長范圍測定螯合物的吸光度，螯合物于510 nm波長處有最大吸收，故測定時選用此波長。

分別配制不同質(zhì)量濃度的花生殼多酚類化合物樣品溶液。精確吸取樣品溶液2.0 mL于試管中,加入2×10-4mol/L的DPPH溶液2.0 mL,搖勻,靜置30 min,以體積分?jǐn)?shù)為80%的乙醇為空白,分別測定試樣在517 nm處的吸光度Ai。同時測定2.0 mL樣品溶液與2.0 mL 80%乙醇混合液在517 nm處的吸光度Aj。再測定2.0 mL DPPH溶液與2.0 mL 80%乙醇混合液在517 nm處的吸光度AC。每組平行測定3次,取平均值并按如下公式計算樣品的清除率:

1.2.5 花生多酚抑菌性研究

取1 mL花生殼多酚提取液，12000 r/min離心20 min取上清，對藥液進(jìn)行二倍梯度稀釋成1、1/2、1/4、1/8、1/16五個濃度梯度，濾紙片法檢測對供試菌的抑菌效果，隨藥液濃度變化的趨勢。

2 方法

2.1 原料處理

將花生多酚提取液用濾布過濾取其濾液，然后用N30微濾膜濃縮，工藝流程圖如下所示:

花生多酚提取液→濾布→微濾膜處理→濾液→納濾膜處理→濃縮液

2.2 檢測

取經(jīng)2.1處理后的溶液，按照1.2.1、1.2.3、1.2.4方法對經(jīng)膜濃縮后的花生殼多酚溶液進(jìn)行純度、活性和抗菌性研究。

3 結(jié)果討論

3.1 花生殼多酚純度結(jié)果

經(jīng)計算,純度為18.67%。

3.2 固形物含量檢測結(jié)果

花生殼多酚提取液的固形物含量為5.4%，經(jīng)膜系統(tǒng)除雜濃縮后含量為43.9%。

3.3 膜通量及濃縮倍數(shù)計算結(jié)果

500 kg料液經(jīng)處理5 h后的濃縮液為22.03 kg，濃縮22.7倍，J=416.7 kg/（h·m2），說明所選取的膜組件能夠較好地對花生殼多酚提取液進(jìn)行除雜和濃縮。

3.4 清除自由基的試驗結(jié)果

分別測定不同質(zhì)量濃度的花生殼多酚提取液對DPPH自由基的清除率,結(jié)果如表1所示。

表1 濃縮前花生殼多酚提取液對DPPH自由基的清除率Table 1 Pre-concentrated polyphenol extract of peanut shells polyphenols DPPH radical scavenging rate

表2 濃縮后花生殼多酚提取液對DPPH自由基的清除率Table 2 Concentrated polyphenol extracts of peanut shells polyphenols on the DPPH radical scavenging rate

由表1、2可知,花生殼多酚提取液樣品溶液對DPPH自由基有較好的清除作用,隨著樣品溶液質(zhì)量濃度的增加,清除作用加強,但樣品溶液質(zhì)量濃度增大到一定值時,清除率不再隨樣品溶液質(zhì)量濃度的增加而增大。本試驗中樣品溶液質(zhì)量濃度在1.00 mg/mL時清除率達(dá)到最大值,為92.0%。而質(zhì)量濃度為1.00 mg/mL的TBHQ對DPPH自由基的清除率為91.3%,與樣品溶液相同質(zhì)量濃度時的清除率值接近,說明從花生殼中提取得到的多酚類化合物可代替TBHQ作自由基清除劑，且經(jīng)過膜濃縮處理后的花生殼多酚提取液具有更好的效果。

3.5 抑菌性研究結(jié)果

抑菌性研究結(jié)果見表3、表4。

表3 濃縮前花生多酚提取液抑菌性結(jié)果Table 3 The results of pre-concentrated polyphenol extract of peanut shells antimicrobial

表4 濃縮后花生多酚提取液抑菌性結(jié)果Table 4 The results of concentrated peanut polyphenol extract of peanut shells antimicrobial

由表3、4可知，經(jīng)膜處理后的花生殼多酚提取液的抗菌效果有明顯增強。

4 結(jié)論

1）二級膜組件可有效地澄清花生多酚浸提液，固體雜質(zhì)去除率高并截留了大部分大分子物質(zhì)，而使絕大多數(shù)的花生多酚透過，且提取物具有濃郁的花生香味。

2）對花生殼多酚類化合物的抗氧化性研究表明:提取物對自由基有很強的清除作用,清除效果隨提取物質(zhì)量濃度的不同而變化。經(jīng)膜處理后的花生殼多酚提取液的抗氧化性和抗菌性明顯增強，固形物含量也有所提升，與提取液經(jīng)膜除雜濃縮后濃度增加有關(guān)。

3）利用膜分離技術(shù)對花生多酚物質(zhì)提取液進(jìn)行除雜、分離與濃縮是可行的，但是要想得到花生多酚物質(zhì)的產(chǎn)品，僅使用單一的分離膜是無法達(dá)到的。組合合適的膜工藝路線并結(jié)合其他分離、純化技術(shù)手段來提高花生多酚產(chǎn)品的純度及收率，并進(jìn)一步結(jié)合其他工業(yè)生產(chǎn)手段批量生產(chǎn)。隨著膜分離技術(shù)在工業(yè)化過程中的廣泛應(yīng)用，其在花生功能性充分的提取過程中起著越來越重要的作用。

[1]李明姝，姚開，賈冬英,等.花生功能充分及其綜合應(yīng)用[J].中天韓國油脂，2004，29(9)：14-15

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[3]豐永紅,于淑娟,李國基.DPPH法測甘蔗提取物抗氧化活性研究[J].營養(yǎng)學(xué)報,2004,26(1):188-191

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Membrane Separation and Purification of the Peanut Shell Quality of Polyphenol Extract of Technology

WANG Yong-gang1,LI Wei2，*
（1.Mengniu Dairy Co.，Ltd.，Jinan 250014，Shandong,China；2.Shool of Chemical and Environmental Engineering，Hubei University of Technology,Wuhan 430068,Hubei,China）

2010-01-25

王永剛（1978—），男（漢），碩士，研究方向：食品加工工藝。

*通信作者：李衛(wèi)（1968—），女（漢），博士后。