蘋果多酚提取濃縮過程中混濁的形成及控制

李建新，王育紅，張曉宇

（1.中州大學(xué)化工食品學(xué)院，河南 鄭州 450044；2.河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院食品科學(xué)系，河南 中牟 451450）

進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著天然功能性成分研究的興起，蘋果多酚已成為研究熱點。由于蘋果多酚具有很強(qiáng)的抗氧化性、清除體內(nèi)自由基、抑菌、抗衰老、抗腫瘤、抗過敏、減肥降脂[1-3]等功效，因而廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、食品、制革和日用化工等領(lǐng)域，并發(fā)揮著不可替代的作用。蘋果渣是蘋果汁加工業(yè)的主要副產(chǎn)品，是提取蘋果多酚的較好資源。在利用蘋果渣提取蘋果多酚過程中常常會出現(xiàn)混濁現(xiàn)象，分離純化時容易造成柱塞，對多酚制品的生產(chǎn)效率有一定影響，針對此現(xiàn)象進(jìn)行深入研究，通過脫除混濁液中的蛋白質(zhì)成分，以提高大孔樹脂在實際生產(chǎn)中的效率，從而獲得高純度的蘋果多酚制品。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

蘋果渣:由三門峽富達(dá)果膠工業(yè)有限公司提供，粉碎后過140目篩。沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品、考馬斯亮藍(lán)G-250：Sigma公司；BR牛血清白蛋白：北京雙旋微生物培養(yǎng)基制品廠；Fo1in-Ciocalteu試劑（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院功能性食品研究室自制）；無水乙醇、無水碳酸鈉、氯仿、正丁醇等：均為分析純；D280大孔吸附樹脂：天津南開化工廠。

WFZUV-2000型紫外可見分光光度計：上海尤尼柯儀器有限公司；WYT型手持式折光儀：成都泰華光學(xué)有限公司；TDL-5-A型低速大容量離心機(jī)：上海安亭儀器廠；WD750BS型750W微波爐：格蘭仕電器有限公司；BS-S型氣浴恒溫振蕩器：常州國華電器有限公司；R201B-Ⅱ型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器：上海申順生物技術(shù)有限公司。

1.2 方法

1.2.1 蘋果渣多酚物質(zhì)粗提液的制備

參照文獻(xiàn)[4]方法，從蘋果渣中提取蘋果多酚粗提液，濃縮備用。

1.2.2 蘋果多酚含量測定

參照文獻(xiàn)[5]中改進(jìn)的Folin-Ciocalteu法，以沒食子酸為基準(zhǔn)物質(zhì)測定蘋果多酚含量。

1.2.3 定性實驗

1.2.3.1 蛋白質(zhì)的定性實驗

考馬斯亮藍(lán)G-250在酸性游離狀態(tài)下呈棕紅色，當(dāng)它與蛋白質(zhì)結(jié)合后變?yōu)樗{(lán)色。

1.2.3.2 淀粉的定性實驗

1 mL碘液滴到盛在試管中的10 mL蘋果多酚濃縮液上，不混合，觀察界面顏色。藍(lán)色證明有淀粉殘留。

1.2.3.3 果膠的定性實驗[6]

2體積的乙醇（含1%HCl）與1體積的蘋果多酚濃縮液（可溶性固形物含量為11.5°Brix）混合，15 min后觀察有膠體形成，證明濃縮液中含果膠。

1.2.4 脫除蛋白質(zhì)方法

1.2.4.1 低速離心法

取50 mL濃縮液，低速離心，4200 r/min,RCF（360 mm）=3500×g，得到脫除混濁的上清液，測多酚含量。

1.2.4.2 等電點法[7]

取50 mL濃縮液，在攪拌下用20%鹽酸緩慢調(diào)節(jié)pH至4.5，4℃靜置一夜，離心，得到除去蛋白質(zhì)的上清液，測多酚含量。

1.2.4.3 Sevag法[8]

在蘋果多酚濃縮液中加入占該溶液體積的1/5倍氯仿和1/25倍正丁醇，反應(yīng)30 min，經(jīng)離心去除沉淀后，測多酚含量。

1.2.4.4 多酚保留率

1.2.5 樹脂的預(yù)處理

將樹脂用無水乙醇室溫下密封浸泡8 h，水洗后用5%鹽酸溶液浸泡8 h，水洗至中性，再用5%NaOH液浸泡8 h，用水洗至中性備用。

1.2.6 靜態(tài)吸附動力學(xué)實驗[9]

準(zhǔn)確稱取用濾紙吸干預(yù)處理過的濕樹脂1.00 g于100 mL錐形瓶中，加入定量的蘋果多酚粗提液，避光密封，置于振蕩器中，25℃，120 r/min振蕩，定時從上清液中取樣，測定多酚含量，比較混濁脫除前后對樹脂吸附的影響。根據(jù)以下公式計算比吸附量。

式中：C0，C1為吸附前、后試液多酚濃度，（mg/mL）；V為供試液體積，mL；M為樹脂濕重，g。

1.2.7 靜態(tài)解吸動力學(xué)試驗

將充分吸附的樹脂過濾，用水沖洗后濾干，置于錐形瓶中，加入60%的乙醇水溶液100 mL，調(diào)節(jié)溶液pH，密封置于氣浴恒溫振蕩器中，25℃，120 r/min振蕩，定時從上清液中取樣，檢測多酚含量，比較混濁脫除前后對比解析量的影響，根據(jù)以下公式計算比解析量。

式中：C為洗脫液中蘋果多酚濃度，（mg/mL）；W為樹脂質(zhì)量，g；V為洗脫總體積，mL。

2 結(jié)果與分析

2.1 定性實驗

表1說明蘋果多酚濃縮液混濁成分中含有蛋白質(zhì)、多糖、果膠、蘋果多酚，不含有淀粉，有此可以推出蘋果多酚提取濃縮過程中形成的混濁現(xiàn)象是由多酚與蛋白質(zhì)、多酚與果膠形成的沉淀引起的，這與綦菁華[6]、張峰[10]、李全宏[11]、孫海峰[12]所報道的蘋果濃縮汁中出現(xiàn)的混濁現(xiàn)象基本一致。

表1 混濁中的成分及所占比例Table 1 Component and percentage of the haze

2.2 除去蘋果多酚濃縮液蛋白質(zhì)方法比較

除去蘋果多酚濃縮液蛋白質(zhì)方法比較見表2。

表2 除去蛋白質(zhì)的方法Table 2 Method of removing protein

表2中除去蛋白質(zhì)的3種方法多酚保留率無顯著差異，由于等電點法操作起來比較繁瑣，時間較長，而Sevag法中氯仿試劑有毒，難以在食品中應(yīng)用，故采用低速離心法，操作簡便，效率較高，能夠進(jìn)行連續(xù)化生產(chǎn)。

2.3 除蛋白質(zhì)前后大孔吸附樹脂對蘋果多酚吸附解吸的影響

D280樹脂對蘋果多酚靜態(tài)吸附動力學(xué)曲線，見圖1。

圖1 D280樹脂對蘋果多酚靜態(tài)吸附動力學(xué)曲線Fig.1 Kinetic curve of static adsorption fo D280 resin onapple polyphenols

從圖1可以看出，蘋果多酚濃縮液離心前后大孔樹脂對蘋果多酚靜態(tài)吸附整體趨勢影響不大，只是在吸附量、時間上有所不同，在同等吸附量的情況下，離心后比未離心吸附時間較短，效率較高；相同時間下，混濁成分降低了大孔樹脂吸附多酚量。

D280樹脂對蘋果多酚靜態(tài)解吸動力學(xué)曲線，見圖2。

圖2 D280樹脂對蘋果多酚靜態(tài)解吸動力學(xué)曲線Fig.2 Kinetic curev of static desorption of D280 resin on apple polyphenols

從圖2可以看出，除蛋白質(zhì)前后蘋果多酚解吸趨勢沒有明顯變化，在相同時間的條件下多酚離心后比未離心解析量提高，在相等解析量的條件下時間較短，效率較高。

通過圖1、圖2可以得到D280大孔樹脂對離心后蘋果多酚濃縮液的比吸附量比未離心的蘋果多酚濃縮液提高了25%，比解吸量提高了23%。

3 結(jié)論

蘋果多酚提取濃縮過程中出現(xiàn)混濁現(xiàn)象進(jìn)行了分析，混濁成分主要是由蛋白質(zhì)、多糖、多酚、果膠構(gòu)成，不含有淀粉，通過低速離心法脫除混濁中的蛋白質(zhì)，D280大孔樹脂比吸附量提高了25%，比解吸量提高了23%，有效地提高了生產(chǎn)效率，獲得了較高的經(jīng)濟(jì)效益。至于出現(xiàn)混濁現(xiàn)象的機(jī)理還有待于進(jìn)一步研究。

[1]Yingrong Lu,L Yeap Foo.Identification and quantification of major polyphenols in apple pomace[J].Food chemistry,1997,59(2):187-194

[2]李建新,王育紅,潘治利,等.蘋果多酚的提取技術(shù)和應(yīng)用研究[J].農(nóng)產(chǎn)品加工,2007,12(1):62-65

[3]李建新,王娜,王海軍,等.蘋果多酚的減肥降脂作用研究[J].食品科學(xué),2008,29(8):597-599

[4]艾志錄,郭娟,王育紅,等.微波輔助提取蘋果渣中蘋果多酚的工藝研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2006,22(6)188-191

[5]郭娟,艾志錄,崔建濤,等.蘋果渣中多酚物質(zhì)的福林法測定[J].食品工業(yè)科技,2006,27(2):178-180

[6]綦菁華,蔡同一,曲昆生,等.蘋果濃縮汁二次混濁主要成分分析[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2007,33(4):150-153

[7]韓舜愈,宋雪梅,祝霞,等.除去燕麥β-葡聚糖粗提液中蛋白質(zhì)方法的比較研究[J].食品科學(xué),2006,27(12):300-303

[8]徐大倫,歐昌榮,黃曉春,等.滸苔多糖脫蛋白方法的研究[J].水產(chǎn)科學(xué),2005,24(5):26-27

[9]艾志錄,王育紅,王海,等.大孔樹脂對蘋果渣中多酚物質(zhì)的吸附研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2007,23(8):245-248

[10]張峰,仇農(nóng)學(xué).蘋果濃縮汁后混濁的形成機(jī)理及控制[J].飲料工業(yè),2004,7(2):1-4

[11]李全宏,李娜,付才力,等.蘋果汁中活性蛋白的性質(zhì)及其穩(wěn)定化處理研究進(jìn)展[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2004,30(8):83-86

[12]孫海峰,孫家財,周亞平,等.蘋果濃縮汁后混濁的研究進(jìn)展[J].綜述與述評,2007,10(7):3-6