文春鵑陳祥貴饒 夙包清彬何宇新

（1.西華大學(xué)生物工程學(xué)院，四川 成都 610039；2.食品生物技術(shù)四川省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610039）

微波輔助提取石榴皮多酚工藝研究

文春鵑1，2陳祥貴1，2饒 夙1，2包清彬1，2何宇新1，2

（1.西華大學(xué)生物工程學(xué)院，四川 成都 610039；2.食品生物技術(shù)四川省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610039）

研究從石榴皮中微波輔助提取多酚的工藝。采用單因素試驗(yàn)及正交試驗(yàn)，考察不同條件下石榴皮多酚提取率。結(jié)果表明，提取溶劑乙醇體積分?jǐn)?shù)、微波功率、提取時間及料液比均對石榴皮多酚提取率有顯著影響；石榴皮多酚的最佳提取條件為50%（體積分?jǐn)?shù)）乙醇作溶劑，微波功率300W，提取時間120s，料液比1∶35（m∶V）。該條件下提取石榴皮多酚，提取率可達(dá)21.41%。

石榴皮；多酚；微波輔助提取

石榴皮（pomegranate peel）為石榴科植物石榴的果皮，別稱石榴殼、酸石榴皮、酸榴皮。石榴（Punica granatum）多酚是一類具有多酚羥基化合物的總稱，包括鞣花單寧、沒食子單寧、沒食子酸、兒茶素、花色素、阿魏酸、綠原酸和櫟精等多種化合物，主要存在于石榴皮中，含量約為其干質(zhì)量的10%～20%［1］。已有研究［2－4］顯示，石榴多酚具有很強(qiáng)的抗氧化作用，具有廣泛的藥理活性，包括抗腫瘤、抗突變、預(yù)防心血管疾病等。因此，石榴多酚在食品、醫(yī)藥和日用化學(xué)品等領(lǐng)域的應(yīng)用價值受到廣泛關(guān)注。

提取多酚物質(zhì)最常用的方法有溶劑提取法、超聲波輔助提取法和微波輔助提取法。石榴皮多酚提取方面目前報(bào)道的以溶劑提取法和超聲輔助提取法較多，而微波輔助提取方面報(bào)道較少。孫蘭萍［5］等采用50%的乙醇作為提取溶劑，在料液比1∶25（m∶V），70℃條件下提取1.5h，石榴皮多酚得率為16.28%。王華斌等［6］采用二次通用旋轉(zhuǎn)回歸組合設(shè)計(jì)對超聲波輔助提取石榴皮多酚工藝進(jìn)行研究，以50%乙醇為提取溶劑度，在料液比1∶25（m∶V），超聲時間30min，超聲波功率360W，石榴皮多酚得率達(dá)到21.22%。焦士蓉［7］等采用超聲輔助提取，在以溶劑為40%乙醇、料液比為1∶30（m∶V）、提取時間為30min、提取溫度為60℃的最佳工藝條件下提取3次。石榴皮多酚提取率為25.45%。李志洲［8］采用微波輔助提取石榴葉多酚，以70%乙醇為提取溶劑，在微波功率300W、微波時間35s、料液比1∶5（m∶V）時，提取率為0.078mg/g。微波和超聲波實(shí)現(xiàn)了低溫常壓條件環(huán)境下，固體樣品進(jìn)行快速、高效、可靠的預(yù)處理，可提高提取效率，但在機(jī)理上不同，微波是通過高能作用而超聲波依靠振動的空穴作用促進(jìn)固體樣品中目標(biāo)成分的溶出。微波輔助提取法具有高效性、強(qiáng)選擇性、操作簡便、產(chǎn)率高、副產(chǎn)物少、產(chǎn)物易于純化等特點(diǎn)。因此，本試驗(yàn)研究以乙醇為提取溶劑，通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)探討了石榴皮多酚微波輔助提取的最佳條件，為更好的開發(fā)和利用石榴皮多酚提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

干石榴皮：四川省中藥飲片有限公司；

福林－酚試劑：生化試劑，北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司；

無水碳酸鈉、無水乙醇：分析純，成都科龍華工試劑廠；

沒食子酸對照品（純度≥98%）：四川省藥品檢驗(yàn)所；

三蒸水：實(shí)驗(yàn)室自制。

1.2 主要儀器

電子天平：TB－214型，美國丹佛儀器設(shè)備廠；

超純水儀：Milli－Q型，美國Millipore公司；

常壓微波合成/萃取反應(yīng)工作儀：MAS－Ⅱ型，上海新儀微波化學(xué)科技有限公司；

型循環(huán)水式真空泵：SHZ－D（Ⅲ），鞏義市子華儀器有限公司；

紫外可見分光光度計(jì)：UV 7558型，上海精密儀器有限公司生產(chǎn)；

旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：R－210，瑞士步琦有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 石榴皮多酚微波輔助提取工藝流程

干石榴皮粉碎→過篩（60～80目）→有機(jī)溶劑提取→過濾濃縮→冷凍干燥→多酚類物質(zhì)粗提物→總多酚類物質(zhì)的含量測定

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 總多酚類物質(zhì)含量的測定采用福林－酚比色法（Folin－Ciocalteu法）。此法原理為在堿性溶液中多酚類化合物可以將鎢鉬酸還原（W6＋變?yōu)?W5＋）生成藍(lán)色化合物，顏色的深淺與多酚類物質(zhì)的含量成正相關(guān)，藍(lán)色化合物在760nm處有最大吸收。一般用沒食子酸（或焦性沒食子酸）作為參照標(biāo)準(zhǔn)來制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，提取物中總多酚的含量以等同于沒食子酸的量表示。

準(zhǔn)確稱取真空干燥至恒重的沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品44.3mg，用水溶解并定容至100mL。吸取1，2，4，8，10mL此溶液分別定容至50mL，配成濃度為8.86，17.72，35.44，70.88，88.60μg/mL的沒食子酸溶液。分別吸取上述不同濃度溶液1mL加到10mL比色管中，然后依次加入去離子水1mL，已稀釋2倍的福林－酚試液0.5mL，26.7%Na2CO3溶液1.5mL，最后用水定容至10mL，室溫下反應(yīng)2h，在760nm處測定其吸光值，重復(fù)3次，取平均值。由吸光值（x）對濃度（y）進(jìn)行回歸，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線方程：y＝123.67x－3.534 6，相關(guān)系數(shù)R2＝0.999 9。

1.3.3 總多酚類物質(zhì)含量的測定 參照文獻(xiàn)［8］，提取石榴多酚，過濾，將濾液置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中進(jìn)行濃縮。將濃縮液置于－72℃冷凍2h后，再放入冷凍干燥器中干燥至恒重，得到粗提物，計(jì)算出粗提物得率。將粗提物加水溶解并定容，取一定量粗提物溶液進(jìn)行稀釋，使?jié)舛冗_(dá)到80μg/mL左右，按標(biāo)準(zhǔn)曲線制備條件進(jìn)行顯色反應(yīng)，測定其吸光值。將測得的吸光值代入標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計(jì)算出供試樣液中的多酚濃度，進(jìn)而推算出多酚的質(zhì)量，計(jì)算出粗提物中多酚的純度和原料中總多酚提取率。

式中：

P1——粗提物得率，%；

m1——粗提物質(zhì)量，g；

m2——原料質(zhì)量，g。

P2——多酚純度，%；

V——粗提物溶液的體積，mL；

P——多酚提取率，%；

V1——石榴皮提取液的總體積，mL；

V2——測定用體積，mL；

n——稀釋倍數(shù)；

c——從回歸方程計(jì)算得到供試樣液中多酚類物質(zhì)的濃度，mg/mL。

1.3.4 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

（1）乙醇濃度對多酚提取率的影響：準(zhǔn)確稱取20g石榴皮粉末，以不同濃度（10%，30%，50%，70%，90%）乙醇作溶劑，按料液比1∶20（m∶V），微波功率300W，提取時間120s分別進(jìn)行提取。

（2）微波功率對多酚提取率的影響：準(zhǔn)確稱取20g石榴皮粉末，以不同的微波功率（100，200，300，400，500W），按乙醇濃度50%，料液比1∶20（m∶V），提取時間120s分別進(jìn)行提取。

（3）提取時間對多酚提取率的影響：準(zhǔn)確稱取20g石榴皮粉末，以不同的提取時間（80，100，120，140，160s），按乙醇濃度50%，料液比為1∶20（m∶V），微波功率200W分別進(jìn)行提取。

（4）料液比對多酚提取率的影響：準(zhǔn)確稱取20g石榴皮粉末，以不同的料液比（1∶20，1∶25，1∶30，1∶35，1∶40（m∶V），按乙醇濃度50%，微波功率200W，提取時間120s分別進(jìn)行提取。

1.3.5 提取工藝條件的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì) 在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過對影響石榴皮多酚提取率的重要因素進(jìn)行分析，選定影響較大的因素進(jìn)行正交試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果以總多酚提取率為考察指標(biāo)。

1.3.6 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) 按照正交試驗(yàn)得到的最佳組合工藝，獨(dú)立進(jìn)行5次提取試驗(yàn)，計(jì)算粗提取物得率、多酚純度和多酚提取率。

2 結(jié)果與分析

2.1 乙醇濃度對多酚提取率的影響

由圖1可知，多酚提取率隨著乙醇濃度的增加而增大，當(dāng)乙醇濃度達(dá)到50%時多酚提取率達(dá)到最大，隨后多酚提取率降低。可能是因?yàn)槭衿ざ喾颖旧砭哂泻芨叩挠H水性，再者多酚在植物體內(nèi)通常與蛋白質(zhì)、多糖以氫鍵和疏水鍵形式結(jié)合形成穩(wěn)定的化合物，而一定濃度的有機(jī)溶劑具有氫鍵斷裂的作用，有利于多酚的提取，而純有機(jī)溶劑又不足以破壞多酚物質(zhì)與蛋白質(zhì)等的結(jié)合。因此，乙醇濃度應(yīng)確定在50%左右。

圖1 乙醇濃度對多酚提取率的影響Figure 1 Effect of ethanol concentration on the extraction efficiency

2.2 微波功率對多酚提取率的影響

由圖2可知，微波功率在100～300W時，多酚提取率均很高，在200W時達(dá)到最高。微波功率升高時溫度也隨之升高，分子的運(yùn)動速率加快，多酚的滲透、溶解、擴(kuò)散速度也加快，從而促進(jìn)原料中石榴多酚的溶出，使多酚提取率得以提高。當(dāng)功率過高時多酚提取率反而有所下降，可能是因?yàn)槎喾宇愇镔|(zhì)的穩(wěn)定性較差，長時間受熱易發(fā)生氧化或水解反應(yīng)。故微波功率應(yīng)確定在200W左右。

圖2 微波功率對多酚提取率的影響Figure 2 Effect of microwave power on the extraction efficiency

2.3 提取時間對多酚提取率的影響

由圖3可知，當(dāng)提取時間為120s時，多酚提取率達(dá)到最高。若提取時間太短，多酚類物質(zhì)不易溶出，提取率低；若提取時間過長，溫度過高，多酚類物質(zhì)易受熱破壞，提取率降低。因此，提取時間應(yīng)確定在120s左右。

2.4 料液比對多酚提取率的影響

由圖4可知，在料液比為1∶20～1∶30（m∶V）時多酚提取率增加的幅度較為明顯，當(dāng)料液比超過1∶30（m∶V）時提取率增加的幅度趨于平緩，說明原料中的多酚已被充分提取出來，因而繼續(xù)增大料液比，多酚提取率不會明顯增高，而且在實(shí)際生產(chǎn)中還會增加溶劑的消耗，以及濃縮時的能源消耗。故料液比選擇在1∶30（m∶V）左右較為適宜。

圖3 提取時間對多酚提取率的影響Figure 3 Effect of extracting time on the extraction efficiency

圖4 料液比對多酚提取率的影響Figure 4 Effect of liquid solid ratio on the extraction efficiency

2.5 正交試驗(yàn)結(jié)果及分析

通過對單因素試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行正交試驗(yàn)，試驗(yàn)因素和水平設(shè)計(jì)如表1所示。試驗(yàn)結(jié)果（表2）及方差分析（表3）表明：乙醇濃度及料液比對多酚的提取率沒有顯著性影響（P＞0.05），微波功率與提取時間對多酚的提取率具有顯著性影響（P＜0.05）。由表2可知，影響多酚提取率的主次因素依次為B＞C＞A＞D，即微波功率＞提取時間＞乙醇濃度＞料液比，可得優(yōu)化組合為A2B3C2D3，即乙醇濃度50%，微波功率300W，提取時間120s，料液比為1∶35（m∶V）。

表1 L9（43）正交試驗(yàn)因素水平表Table 1 Factor and level of orthogonal design

2.6 最佳工藝驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

由于以上最佳工藝組合不在表2所列的試驗(yàn)方案中，故需對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。采用同一批原料，按組合A2B3C2D3的工藝進(jìn)行5次獨(dú)立的提取實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明（表4）：該工藝合理且穩(wěn)定，粗提取物的平均得率為53.23%，平均多酚純度為40.25%，平均多酚提取率為21.41%。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Results and analysis of orthogonal test

表3 方差分析結(jié)果Table 3 Results of variance analysis

表4 最佳工藝實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果Table 4 Results of test verification

3 結(jié)論

通過單因素及正交試驗(yàn)優(yōu)化了石榴皮中多酚的微波輔助提取工藝條件。其最佳工藝條件：50%（體積分?jǐn)?shù)）乙醇作溶劑，微波功率300W，提取時間120s，料液比1∶35（m∶V）。該條件下，石榴皮多酚提取率可達(dá)21.41%。表明微波輔助工藝有利于石榴皮多酚的提取，所建立的工藝可獲得較高的多酚提取率，具有良好的應(yīng)用前景。

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Microwaves assisted extraction of polyphenol from pomegranate peel

WEN Chun－juan1，2CHEN Xiang－gui1，2RAO Su1，2BAO Qing－bin1，2HE Yu－xin1，2

（1.School of Bioengineering，Xihua University，Chengdu，Sichuan610039，China；2.Key Laboratory of Food Biotechnology of Sichuan Provincial University，Chengdu，Sichuan610039，China）

The microwave assisted extraction of polyphenol from pomegranate peel was studied in the paper.Single－factor and orthogonal experiments were used to study the extraction rate of pomegranate polyphenols in different conditions.The Single－factor experiments showed that extraction rate of polyphenol was influenced significantly by extraction solvent volume fraction of ethanol，microwave power，extraction time，and solid－liquid ratio.The optimal extraction process identified by orthogonal experiments was as follows：50% （volume）of ethanol as solvent，300Wof microwave power，120sof extraction time and 1∶35（m∶V）of liquid ratio.Under this optimized condition，the extraction rate of polyphenol was 21.41%.

pomegranate peel；polyphenol；microwave－assisted extraction

10.3969 /j.issn.1003－5788.2011.06.026

國家星火計(jì)劃項(xiàng)目（編號：2010GA810002）；四川省科技攻關(guān)項(xiàng)目（編號：05SG011－021）

文春鵑（1986－），女，西華大學(xué)在讀碩士研究生。E－mail：196933103＠qq.com

陳祥貴

2011－08－01