鮑建峰,吳曉琴
(浙江大學生物系統(tǒng)工程與食品科學學院,浙江杭州310029)
香榧假種皮中總多酚的超聲提取工藝研究
鮑建峰,吳曉琴*
(浙江大學生物系統(tǒng)工程與食品科學學院,浙江杭州310029)
對香榧假種皮中總酚提取工藝條件進行了研究,采用正交實驗L9(34)考察了乙醇濃度、提取時間、料液比、提取功率等因素對香榧假種皮多酚類物質提取效果的影響。確定了超聲法提取香榧假種皮多酚類化合物的最佳工藝條件為:乙醇濃度30%、提取時間40min、料液比1∶25、超聲功率200W,在此條件下提取兩次,總酚得率為14.65mg/g。與傳統(tǒng)的熱回流法相比,超聲提取法具有提取效率高、所需時間短、操作方便等優(yōu)點,亦可用于其他類似樣品的提取分析。
香榧,超聲,多酚,正交實驗
香榧(Torreya grandis)系裸子植物,紅豆杉科榧屬常綠喬木,為我國特有的珍貴經濟干果類樹種,是榧樹的變異類型經過人工培養(yǎng)得到的優(yōu)良品種,也是迄今為止唯一一種人工培育的榧屬品種[1-2]。香榧分布在北緯27~32°亞熱帶丘陵地區(qū),浙江省紹興市是我國香榧的主要生長地,其中諸暨市種植面積最廣、產量品質最佳,有“中國香榧之鄉(xiāng)”之稱。香榧因其果實營養(yǎng)豐富,并且色、香、味俱全而馳名中外[3]。近年來,由于在榧樹中發(fā)現了具有強抗癌活性物質紫杉醇,使香榧得到了極大的關注[4]。香榧果實假種皮占整個鮮果重量的一大部分,在加工過程中被丟棄處理,而研究表明香榧假種皮含有一定的木質素類、二萜類、揮發(fā)油等化合物[5-7],而其他活性成分的研究還鮮見報道,有待于進一步的探索。本文重點研究了香榧外種皮中多酚類物質的超聲提取工藝,優(yōu)化了技術參數,為香榧假種皮的進一步開發(fā)利用奠定一定的理論基礎。
1.1 材料與儀器
香榧假種皮 采自諸暨楓橋(品種),晾干備用;福林酚試劑及其他實驗室常用試劑 均為分析純。
HF-2B超聲循環(huán)提取機 北京弘祥隆生物技術開發(fā)有限公司;紫外可見分光光度計,XYJ-B臺式離心機,粉碎機等常用設備。
1.2 實驗方法
1.2.1 提取溫度的選擇 根據文獻及初步摸索,證明溫度對整體提取效果影響不顯著,故采用40℃的統(tǒng)一條件進行其他提取參數的研究探討。
1.2.2 提取溶劑的選擇 準確稱取25.0g假種皮粉末,置于提取容器中,分別加入0%、10%、30%、 50%、70%的乙醇溶液,按料液比1∶20,在功率400W的條件下超聲處理30min,將粗提液離心過濾,定容,測定溶液中總酚含量,確定最佳提取溶劑。
1.2.3 提取時間的選擇 選擇50%的乙醇作為提取液,按料液比1∶20,提取功率為400W的提取條件下,分別超聲提取10、20、30、40、50min,將粗提液離心過濾后定容,測定總酚含量,確定最佳提取時間。
1.2.4 料液比的選擇 選擇料液比分別為1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30,50%乙醇,提取功率400W作用下超聲提取30min,粗提液經離心過濾后定容,測定溶液中總酚含量,確定最佳料液比。
1.2.5 提取功率的選擇 選擇100、200、300、400、500W的5個功率,50%乙醇,按料液比1∶20,超聲提取30min,粗提液經離心過濾后,測定提取液中總酚含量,確定最佳提取功率。
1.2.6 正交實驗 在單因素實驗的基礎上,選擇適當參數,利用4因素3水平正交實驗,對香榧假種皮中多酚提取工藝進行優(yōu)化,找出最佳提取工藝。
1.2.7 總酚測定標準曲線的繪制 根據 Cai Y.Z(2004)[8],準確稱取沒食子酸標準品0.0100g,用蒸餾水溶解并定容至100mL,配成100μg/mL沒食子酸標準品溶液。在試管中分別加入上述標準液0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30mL,分別用水調至2.0mL,再加入已稀釋過的福林酚試劑1mL,振蕩搖勻后靜置3~4min,分別加入20%Na2CO3溶液1.0mL,最后加入蒸餾水5.0mL,搖勻后室溫避光放置2h,同時做空白對照,在760nm下測定其吸光度。由所取標準品質量和吸光度數據經處理分析得出回歸方程,y= 0.0155x-0.0127,R2=0.9995,見圖1。
圖1 沒食子酸含量標準曲線
1.2.8 樣品中總酚的測定 樣品經一定比例稀釋后,取0.2mL于試管中,加入蒸餾水至2.0mL,同標準曲線繪制相同方法依次加入福林酚試劑,Na2CO3溶液后定容放置,在760nm下測定吸光度,將吸光度代入標準曲線方程,求得樣品中總酚含量。
總酚得率的計算公式如下:
2.1 單因素實驗結果
2.1.1 提取溶劑對香榧假種皮總酚得率的影響根據1.2.2的方法對提取溶劑進行實驗,實驗結果見圖2。由圖中可以看出,隨著提取溶劑中乙醇濃度的升高,總酚溶出量有所增加,但當乙醇濃度到達一定濃度后,總酚得率不再增加,甚至出現下降的情況,故而本實驗選取的乙醇濃度范圍為30%~70%。
圖2 乙醇濃度對總酚提取率的影響
2.1.2 提取時間對總酚得率的影響 提取時間對香榧假種皮中總酚得率的影響見圖3,由圖中可以明顯看出,隨著提取時間的延長總酚得率有比較大幅度的增加,但是隨著時間進一步延長,其增幅慢慢下降,考慮到成本和耗時的綜合因素,選取提取時間在30~40min左右為佳。
圖3 提取時間對總酚得率的影響
2.1.3 料液比對總酚得率的影響 根據1.2.4的方法對料液比進行研究,結果見圖4,總酚得率隨著料液比的增加而升高,但是溶劑量越大,溶解的雜質也就越多,損耗也越大,綜合考慮提取時選用1∶20左右的料液比進行實驗。
圖4 料液比對總酚得率的影響
2.1.4 提取功率對總酚得率的影響 根據1.2.5的方法對香榧假種皮中總酚提取的功率因素進行探索,結果見圖5。隨著設定的提取功率增加,總酚得率呈現上升的趨勢,但是超過200W后,得率上升得比較緩和,考慮到能耗的綜合因素,選取提取功率在200~400W之間進行實驗。
2.2 正交實驗結果及分析
在單因素實驗基礎上,選取以上乙醇濃度、提取時間、料液比、提取功率4個因素,應用4因素3水平的正交實驗設計對香榧假種皮中總酚提取的工藝作進一步的優(yōu)化研究。因素水平設置見表1,實驗安排及結果如表2,方差分析見表3,正交實驗結果分析采用DPS數據處理系統(tǒng)完成。
圖5 提取功率對總酚得率的影響
表1 正交實驗因素水平表
由表2的直觀分析可以看出,極差R反映了4個因素對總酚提取率的影響主次順序為料液比>乙醇濃度>提取時間>提取功率。并得出超聲輔助提取香榧假種皮中總酚的最佳工藝條件為A1B2C3D1,即乙醇濃度30%,提取時間40min,料液比1∶25,提取功率為200W。
表2 正交實驗方案及結果
為了進一步判斷實驗誤差與條件是否影響實驗結果,將正交結果的數據進行方差分析,由于D項R值最小,可以合并為誤差項。從表3的方差分析可知,料液比對香榧假種皮中總酚得率結果有顯著性影響(p<0.05),其次分別是乙醇濃度和提取時間,但這兩因素均未顯示出差異性(p>0.05)。
經過實驗驗證,在以上最佳組合條件下提取兩次,香榧假種皮中總酚的提取率可以達到14.65mg/g(提取一次的得率為10.89mg/g),證明正交實驗結果準確科學。
表3 正交實驗方差分析
3.1 超聲波是一種機械波,超聲提取技術非常適用于天然產物的提?。?]。與傳統(tǒng)的煎煮法、熱回流法、溶劑浸提法相比,超聲提取具有以下特點:提取溫度低,無需加熱或者加熱溫度較低,從而做到更加有效地保護活性成分不受破壞;適用性較廣,很多天然產物都可以用超聲提取來完成;提取時間短,因此大大降低了能耗和成本。此外超聲提取操作性較強,還具有一定的殺菌作用,保護提取液不變質。
3.2 本實驗利用超聲輔助的方法提取香榧假種皮中多酚類物質,通過單因素和正交實驗可以發(fā)現4個因素的影響順序為料液比>乙醇濃度>提取時間>提取功率,得到最佳提取工藝條件為:提取溶劑30%乙醇,提取時間40min,料液比1∶25,提取功率200W,在以上條件下提取兩次,香榧假種皮總多酚得率可達到14.65mg/g。
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Study on ultrasonic extraction of total polyphenols from aril of Torreya grandis cv.merrilli
BAO Jian-feng,WU Xiao-qin*
(College of Biosystems Engineering and Food Science,Zhejiang University,Hangzhou 310029,China)
Ultrasonic extraction of polyphenols from aril of Torreya grandis cv.merrilli was optimized by L9(34)orthogonal experiment.The effects of extracting solvent concentration,extracting time,ultrasonic power and the ratio of material to liquor on the extraction yield were investigated.The optimum ultrasonic extraction conditions were as follow:the concentration of ethanol was 30%,the extracting time was 40min,the ratio of solid to liquid was 1∶25 and the ultrasonic power was 200W.Compared with the reflux,it showed many advantages such as higher extraction yield,shorter time,more convenient to operate.This method also could be used to distill and analyze other kinsmanship materials.
Torreya grandis;ultrasonic;polyphenols;orthogonal test
TS201.1
B
1002-0306(2010)11-0293-03
2009-10-15 *通訊聯系人
鮑建峰(1985-),男,在讀碩士,研究方向:天然產物研究與開發(fā)。