核桃葉中多酚類物質(zhì)的浸提工藝優(yōu)化

李 彬，劉曉嬌

（商洛學(xué)院 生物醫(yī)藥工程系，陜西商洛 726000）

核桃（Juglans regia L.）屬于胡桃科胡桃屬植物。我國(guó)核桃資源豐富，主要分布在陜西、河南、山東、甘肅、四川、貴州及新疆的南部[1]。除果實(shí)外，其葉、枝條、花、內(nèi)外果皮等都具有一定的利用價(jià)值。研究表明核桃屬植物含有萘醌及苷類、黃酮及苷類、二芳基庚烷類、萜類、有機(jī)酸類等化合物，多酚類物質(zhì)等生物活性物質(zhì)主要分布于果實(shí)及葉中核桃葉目前除少數(shù)藥用外，大多未加以利用[2-3]。使用乙醇回流法提取核桃葉中多酚類物質(zhì)，與傳統(tǒng)的水提法相比，其沸點(diǎn)低，提取效率較高，提取物純度好。本文采用乙醇回流法提取核桃葉中的酚類物質(zhì)，并通過正交試驗(yàn)對(duì)各因素影響提取率進(jìn)行優(yōu)化。多酚類物質(zhì)是一種高效、安全的天然抗氧化劑，提取核桃葉中的多酚類物質(zhì)，可應(yīng)用在保健品、食品、制藥和化妝品領(lǐng)域，具有廣闊的前景。

1 材料與儀器

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

核桃葉（來自陜西省商州區(qū)，5月生鮮葉）。

1.2 主要試劑

乙醇、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、硫酸亞鐵、酒石酸鉀鈉等。

1.3 主要儀器及設(shè)備

FA2004N型電子分析天平(上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司）、101型恒溫干燥箱 (上海精宏有限公司）、JFSD-70實(shí)驗(yàn)室粉碎磨（浙江托普儀器有限公司）、H2050R高速冷凍離心機(jī)（長(zhǎng)沙湘儀離心機(jī)儀器有限公司）、RE52-99型恒溫水浴鍋（常州國(guó)華儀器廠）、755B型紫外分光光度計(jì)（上海分析儀器廠）、索氏抽提器等。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 原材料的預(yù)處理

將采摘的核桃葉清洗干凈，放至恒溫干燥箱中烘干(稱取時(shí)，恒重變動(dòng)不大，在0.01-0.05 g，視為已烘干)；使用實(shí)驗(yàn)室粉碎磨將烘干的核桃葉破碎成粉末，40目過篩，備用。

2.2 浸提方法及吸光度的測(cè)定方法

精確稱取一定量預(yù)先干燥、粉碎的核桃葉粗粉，用一定體積的乙醇溶液加熱回流，設(shè)定料液比、乙醇的濃度、浸提時(shí)間、浸提溫度，冷卻過濾，收集濾液[4]。濾液經(jīng)抽濾后，加入浸提劑定容至25 mL。準(zhǔn)確吸取1 mL樣液轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中，加蒸餾水4 mL和酒石酸亞鐵溶液5 mL,充分混合，然后加入pH 7.5的磷酸鹽緩沖溶液定容至刻度，在波長(zhǎng)540 nm處，以浸提空白溶液作參照，測(cè)定其吸光度[5]。

2.3 工藝條件對(duì)浸提效果影響因素實(shí)驗(yàn)

2.3.1 料液比對(duì)浸提效果的影響

稱取2.5 g核桃葉粉，按料液比分別為1:10、1:15、1:20、1:25、1:30，乙醇體積分?jǐn)?shù)為 70%，90℃水浴回流浸提30 min，測(cè)定浸提液吸光度。

2.3.2 乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)浸提效果的影響

稱取2.5 g核桃葉粉，按乙醇體積分?jǐn)?shù)分別為 60%、65%、70%、75%、80%，料液比 1:20，90℃水浴回流浸提30 min，測(cè)定浸提液吸光度。

2.3.3 浸提溫度對(duì)浸提效果的影響

稱取2.5g核桃葉粉，按浸提溫度分別為75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃，料液比 1:20，乙醇體積分?jǐn)?shù)為70%，水浴回流浸提30 min，測(cè)定浸提液吸光度。

2.3.4 浸提時(shí)間對(duì)浸提效果的影響

稱取2.5 g核桃葉粉，按浸提時(shí)間分別為20、25、30、35、40 min，料液比 1:20，乙醇體積分?jǐn)?shù)為70%，水浴回流浸提，測(cè)定浸提液吸光度。

2.4 正交試驗(yàn)

根據(jù)核桃葉多酚類物質(zhì)浸提效果的單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，確定因素和水平進(jìn)行正交試驗(yàn)，以優(yōu)化最佳浸提工藝條件。

3 結(jié)果與分析

3.1 工藝條件對(duì)浸提效果的影響

3.1.1 料液比對(duì)浸提效果的影響

料液比是影響原料中多酚提取的重要因素之一，適當(dāng)?shù)牧弦罕燃瓤墒乖现械亩喾宇愇镔|(zhì)得到充分提取，還可減少溶劑的消耗及回收成本[6]。由圖1可知，隨著料液比的增大，核桃葉多酚類物質(zhì)浸提率增加，當(dāng)料液比超過1:15時(shí)，多酚類物質(zhì)浸提率呈下降趨勢(shì)，故料液比為1:15時(shí)浸提效果較佳。

圖1 料液比對(duì)浸提率的影響

3.2.2 乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)浸提效果的影響

由圖2可知，隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的提高，核桃葉多酚類物質(zhì)浸提量增加，當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)超過65%時(shí)，多酚類物質(zhì)浸提率反而下降，故乙醇體積分?jǐn)?shù)為65%時(shí)浸提效果較佳。這主要是由于核桃葉中的多酚類物質(zhì)是多種化合物的混合物，包括各種苷類物質(zhì)等，由于極性和化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，這些物質(zhì)在不同溶劑中的溶解度也不相同[7]。

圖2 乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)浸提率的影響

3.1.3 浸提溫度對(duì)浸提效果的影響

由圖3可知，隨著溫度的升高，核桃葉多酚類物質(zhì)浸提率增加，當(dāng)溫度超過90℃時(shí)，升高溫度，浸提率不再增加,故溫度為90℃時(shí)浸提效果較佳。通常浸提溫度的升高有利于分子運(yùn)動(dòng)加速，氫鍵更易斷裂，分子的滲透、溶解和擴(kuò)散速度也加快，更有利于酚類物質(zhì)的溶出；但當(dāng)溫度超過一定限度，也可能使多酚類物質(zhì)發(fā)生氧化或降解反應(yīng)，同時(shí)高溫也促進(jìn)多酚與蛋白質(zhì)等物質(zhì)結(jié)合，從而造成提取率降低[7]。

圖3 浸提溫度對(duì)浸提率的影響

3.1.4 浸提時(shí)間對(duì)浸提效果的影響

浸提時(shí)間直接影響提取效率的高低，浸提時(shí)間短，可以提高效率，但可能提取率低；浸提時(shí)間過長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低，且多酚類易氧化而受損[6]。由圖4可知，20-35 min內(nèi)隨浸提時(shí)間的增加，多酚類物質(zhì)的浸提率逐漸增加，35 min以后浸提率稍有下降，故浸提時(shí)間為35 min時(shí)浸提效果較佳。

圖4 浸提時(shí)間對(duì)浸提率的影響

3.2 正交試驗(yàn)

根據(jù)工藝條件對(duì)浸提效果的影響單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)料液比、乙醇體積分?jǐn)?shù)、浸提溫度和浸提時(shí)間等4個(gè)因素都對(duì)多酚類物質(zhì)浸提率有重要影響，為優(yōu)化浸提工藝，采用L9（43）正交實(shí)驗(yàn)，考察四因素對(duì)多酚類物質(zhì)浸提率的影響，正交試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 正交試驗(yàn)方案及結(jié)果L9（43）

由表2因素水平趨勢(shì)可知，影響核桃葉多酚類物質(zhì)浸提率的主次順序?yàn)椋篈＞B＞C＞D，即乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)核桃葉多酚類物質(zhì)浸提效果影響效果最大，其次為浸提溫度，浸提時(shí)間和料液比對(duì)浸提效果影響較?。缓颂胰~多酚類物質(zhì)的最優(yōu)浸提條件為A2B2C3D3,即：乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，浸提溫度95℃，浸提時(shí)間為40 min,料液比1:20。

4 結(jié)論與討論

由工藝條件對(duì)浸提效果的影響單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，料液比為1:15，乙醇體積分?jǐn)?shù)為65%，浸提溫度為90℃，浸提時(shí)間為35 min時(shí)浸提效果較佳。正交試驗(yàn)結(jié)果表明，核桃葉多酚類物質(zhì)的最佳浸提條件為A2B2C3D3,即乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，浸提溫度95℃，浸提時(shí)間為40 min,料液比1:20。

植物多酚已經(jīng)被稱作人類健康的“第七營(yíng)養(yǎng)素”[8]。1991年中國(guó)食品添加劑標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)正式批準(zhǔn)多酚類物質(zhì)為食品抗氧化劑和保鮮劑[9]。多酚類化合物的提取分離方法多種多樣，經(jīng)典的提取方法主要是有機(jī)溶劑提取法，這種提取方法不需要特殊的儀器，應(yīng)用較為普遍，但存在著產(chǎn)品安全性低、耗時(shí)長(zhǎng)、提取率低等缺點(diǎn)。隨著科學(xué)的進(jìn)步，一些以先進(jìn)儀器為基礎(chǔ)的新型提取方法，以其高效、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，得到越來越廣泛的應(yīng)用[10]。

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