超聲波輔助提取橘皮酚酸的工藝研究

湯春甫，單 楊，李高陽，劉 偉

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，湖南長沙410128;2.湖南省農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，湖南長沙410125;3.國家柑橘加工技術(shù)研發(fā)分中心，湖南長沙410125)

超聲波輔助提取橘皮酚酸的工藝研究

湯春甫1，單 楊2，3，李高陽2，3，劉 偉2，3

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，湖南長沙410128;2.湖南省農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，湖南長沙410125;3.國家柑橘加工技術(shù)研發(fā)分中心，湖南長沙410125)

研究了超聲波輔助提取橘皮酚酸工藝，以苯甲酸類酚酸的提取量為依據(jù)，考察溶劑種類及濃度、液固比、溫度、超聲時(shí)間和次數(shù)6個(gè)因素對(duì)提取效果的影響;結(jié)合正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)確定了橘皮酚酸的最佳提取工藝條件為:70%乙醇溶液、液固比 20∶1、溫度 50℃、超聲 20min、提取 3 次，提取量為 52.8μg/g。

酚酸，橘皮，超聲波

Abstract:The technology of ultrasonic－assisted extracting benzoic acids from orange peel was studied.The effects on extraction amount of phenolic acids，such as solvent types and concentration，liquid/solid ratio，temperature，ultrasonic time and times were discussed.The orthogonal experiment was employed to obtain the optimum technological conditions of 70% ethanol concentration as solvent，liquid/solid ratio 20 ∶1，temperature 50℃，ultrasonic time 20min，extract 3 times.The yield of phenolic acids was 52.8μg/g.

Key words:phenolic acids;orange peel;ultrasonic

酚酸類化合物(phenolic acids)是含有酚羥基和羧基的一類代謝產(chǎn)物成分，自然界植物中發(fā)現(xiàn)的酚酸類化合物的主要骨架類型有以下兩類:C6－C1型，基本骨架是苯甲酸，如原兒茶酸、沒食子酸;C6－C3型，如咖啡酸、阿魏酸、芥子酸等［1］。研究表明，酚酸類化合物不僅具有抗氧化、抗自由基、抑制低密度脂蛋白的氧化以及預(yù)防心血管疾病的作用，而且還具有抗癌、抗炎癥和抗血小板凝聚等功能［2］。橘皮中含有豐富的生物活性物質(zhì)，主要包括酚酸和黃酮類化合物等天然抗氧化物質(zhì)。目前國內(nèi)對(duì)橘皮中功效成分的提取研究主要集中在黃酮類化合物、果膠等方面，對(duì)酚酸的提取工藝還未有報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用超聲波技術(shù)，對(duì)橘皮酚酸的提取工藝進(jìn)行了研究，為超聲波輔助提取酚酸的工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

椪柑 購于湖南省農(nóng)科院農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)內(nèi)，取出果皮，在50℃鼓風(fēng)烘箱中烘48h后，磨碎過40目篩，密封保存于－18℃冰箱備用;沒食子酸(gallic acid)、原兒茶酸(protocachuic acid)、對(duì)羥基苯甲酸(phydroxybenzoic acid)、香草酸(vinillic acid)標(biāo)準(zhǔn)品

購自Sigma公司;甲醇 色譜級(jí);其余試劑 均為分析純。

KQ5200E型超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司，工作頻率為40kHz，功率為200W;LC－10AT液相色譜儀 日本島津;AL204型電子天平 梅特勒－托利多儀器有限公司;RE52－86A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 上海亞榮生化儀器廠;SPD－10Avp紫外－可見檢測(cè)器。

1.2 提取工藝

橘皮→干燥→粉碎→過篩→超聲波輔助提取→過濾→濃縮→定容→定量分析

1.3 酚酸含量的測(cè)定方法

1.3.1 HPLC法 色譜條件如下:島津色譜柱C18柱(5μm，150mm×4.6mm);流動(dòng)相為 4%乙酸水溶液∶甲醇 =90∶10;流速為1mL/min;柱溫為40℃;每次進(jìn)樣量為20μL;紫外檢測(cè)波長為260nm。

1.3.2 工作曲線回歸方程的建立 準(zhǔn)確配制100μg/mL的四種酚酸混合標(biāo)準(zhǔn)品，按照要求稀釋到1、5、10、20、50μg/mL 的 5 個(gè)不同濃度。用 HPLC 測(cè)定得到濃度與峰面積之間的回歸曲線如表1。

表1 4種組分的回歸方程

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 溶劑類型 稱取1g橘皮粉5份，分別用甲醇、乙醇、丙酮、氯仿和正己烷在液固比為15∶1，溫度為50℃，超聲時(shí)間20min，提取3次的條件下考察提取量。由圖1可知，對(duì)提取量的影響順序:甲醇＞乙醇＞氯仿＞丙酮＞正己烷?？紤]毒性和成本，選擇乙醇作為提取溶劑。

圖1 不同溶劑對(duì)提取量的影響

2.1.2 溶劑濃度 稱取1g橘皮粉5份，分別用50%、60%、70%、80%、90%的乙醇溶液在液固比為15∶1，溫度為50℃，超聲時(shí)間20min，提取3次的條件下考察提取量。由圖2可知，乙醇濃度越低，提取效果越差，且提取液中雜質(zhì)較多，蛋白質(zhì)、糖類和多酚類等水溶性物質(zhì)大量溶出，提取液粘度較大，過濾、濃縮困難，因此，70%乙醇提取效果最佳。

圖2 乙醇濃度對(duì)提取量的影響

2.1.3 液固比 稱取1g橘皮粉5份，以70%乙醇溶液為提取溶劑，溫度50℃，超聲時(shí)間20min，提取3次，分別用液固比(mL/g)為 5∶1、10∶1、15∶1、20∶1、25∶1的條件下考察提取量。由圖3可知，提取量隨著液固比的增加而增加，在液固比為15∶1時(shí)的提取量為52.6μg/g，其它條件不變，當(dāng)液固比增加至20∶1時(shí)，提取量為52.8μg/g，可見提取量增加不明顯，從節(jié)約成本考慮，故選15∶1時(shí)最佳。

2.1.4 溫度 稱取1g橘皮粉5份，以70%乙醇溶液為提取溶劑，液固比為15∶1，超聲時(shí)間20min，提取3次，溫度為 30、40、50、60、70℃的條件下考察提取量。由圖4可知，溫度太高，提取量反而降低，且雜質(zhì)也增多，因此溫度50℃最佳。

圖3 液固比對(duì)提取量的影響

圖4 溫度對(duì)提取量的影響

2.1.5 超聲時(shí)間 稱取1g橘皮粉5份，以70%乙醇溶液為提取溶劑，液固比15∶1，溫度50℃，提取3次，超聲時(shí)間為 10、15、20、25、30min 的條件下考察提取量。由圖5可知，隨著時(shí)間的延長，酚酸的提取量先增加后減少，其原因可能是長時(shí)間的超聲波空化作用對(duì)于酚酸結(jié)構(gòu)有一定的破壞。因此，超聲時(shí)間為20min最佳。

圖5 超聲時(shí)間對(duì)提取量的影響

2.1.6 提取次數(shù) 稱取1g橘皮粉5份，以70%乙醇溶液為提取溶劑，液固比15∶1，溫度50℃，超聲時(shí)間20min，提取次數(shù)為 1、2、3、4、5 次的條件下考察提取量。由圖6可知，酚酸應(yīng)多次提取，提取3次為最佳。

圖6 提取次數(shù)對(duì)提取量的影響

2.2 正交實(shí)驗(yàn)

在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取對(duì)提取量影響較大的因素:乙醇濃度、液固比、溫度、超聲時(shí)間。為優(yōu)化提取條件，采用正交法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，選用四因素三水平正交實(shí)驗(yàn)表L9(34)以確定橘皮酚酸的最佳提取條件。

表2 正交實(shí)驗(yàn)因素水平表

根據(jù)表3的數(shù)據(jù)及結(jié)果，可判斷出影響橘皮酚酸的提取量因素的順序?yàn)镈＞C＞B＞A，即超聲時(shí)間＞溫度＞液固比＞乙醇濃度。直觀分析可知，最佳提取工藝為A2B3C2D2，即70%乙醇，液固比20∶1，溫度50℃，超聲20min，提取3次。對(duì)此條件重復(fù)做驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)3次，橘皮酚酸的提取量為52.8μg/g。

表3 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3 結(jié)論

3.1 用超聲波來提取橘皮中酚酸物質(zhì)，耗時(shí)短，提取率較高，相比于其它的傳統(tǒng)工藝具有一定的優(yōu)勢(shì)。

3.2 超聲波輔助提取橘皮酚酸的最佳工藝條件為:超聲功率為200W、乙醇濃度70%、液固比20∶1、溫度50℃、超聲時(shí)間 20min、提取 3次，提取量為52.8μg/g。

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Study on ultrasonic－assisted extraction process of phenolic acids from orange peel

TANG Chun－fu1，SHAN Yang2，3，LI Gao－yang2，3，LIU Wen2，3
(1.College of Food Science and Technology，Hunan Agricultural University，Changsha 410128，China;2.Hunan Agricultural Product Processing Institute，Changsha 410125，China;3.National Citrus Processing Technology Research and Development Center，Changsha 410125，China)

TS255.1

B

1002－0306(2010)08－0223－03

2009－09－18

湯春甫(1986－)，男，在讀碩士，主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工和綜合利用研究。

湖南省科技計(jì)劃項(xiàng)目(2009NK3154)。