超聲波輔助提取馬蹄皮多酚物質(zhì)的工藝

（賀州學(xué)院，廣西賀州 542899）

多酚類物質(zhì)已被稱作人類健康的“第七營養(yǎng)素”，成為人類預(yù)防和治療疾病的天然保健品和藥物[1]。從天然植物的不同部位中提取具有抗氧化能力的物質(zhì)[2-4]，已被認(rèn)為是尋求安全可靠天然抗氧化劑的一種有效方式。在馬蹄的加工過程產(chǎn)生的馬蹄皮歷來被視為廢棄物，其質(zhì)量占鮮馬蹄質(zhì)量的20%～25%[5]，資源量很大。本文利用超聲波輔助法對馬蹄皮多酚類物質(zhì)進行提取，從而得到更省時間、得率又高的提取方法[6-7]，這對于馬蹄皮的綜合利用具有積極的作用，也有利于我國馬蹄生產(chǎn)地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

馬蹄皮（購買于賀州市各馬蹄收購點）：剔除有腐跡者，洗凈，自然風(fēng)干，粉碎備用。

1 mol/L Folin—Ciocalteu（FC）試劑，沒食子酸，無水碳酸鈉，無水乙醇均為分析純。

DS-5510DT超聲波清洗器：上海生析超聲儀器有限公司；JA2103N型電子天平：上海明橋精密科學(xué)儀器有限公司；TU-1901紫外可見分光光度計：北京普析通用儀器有限責(zé)任公司。

1.2 方法

1.2.1 超聲波法提取馬蹄皮多酚物質(zhì)

稱取2 g馬蹄皮粉，置于錐形瓶中，用乙醇溶液在某溫度下超聲提取，趁熱減壓抽濾，濾液重復(fù)提取1次，提取液合并，為馬蹄皮多酚提取液。

1.2.2 馬蹄皮多酚含量測定

1.2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

參照文獻[8]，分別移取一定量的沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液于5支5 mL具塞刻度試管中，再分別加入0.20 mL 1 mol/L FC試劑，立即混勻，振蕩1 min，再分別加入0.15 mL 10%的Na2CO3，振蕩30 s，用蒸餾水定容至5 mL。在25℃下反應(yīng)80 min后于765 nm處測定吸光度A，以試劑空白為參比。

1.2.2.2 馬蹄皮多酚提取率的計算

以沒食子酸為標(biāo)樣，采用Folin-Ciocalteu法在765 nm處測定吸光度。馬蹄皮多酚的提取率為得到的多酚總量與原料馬蹄皮的質(zhì)量之比。

1.2.3 馬蹄皮多酚物質(zhì)提取工藝的單因素試驗

1.2.3.1 乙醇體積濃度對馬蹄皮多酚物質(zhì)提取率的影響

選擇不同的乙醇體積濃度：30%、40%、50%、60%、70%，超聲頻率40 KHz、超聲處理時間30 min、料液比（g∶mL）為1∶16、提取溫度50℃條件下進行馬蹄皮多酚物質(zhì)的提取。

1.2.3.2 超聲時間對馬蹄皮多酚物質(zhì)提取率的影響

選擇不同的超聲時間：10、20、30、40、50min，在超聲頻率40KHz、乙醇體積濃度50%、料液比（g∶mL）為1∶16、提取溫度50℃條件下進行馬蹄皮多酚物質(zhì)的提取。

1.2.3.3 料液比對馬蹄皮多酚物質(zhì)提取率的影響

選擇不同的料液比（g∶mL）：1∶8，1∶12，1∶16，1 ∶20，1 ∶24，在超聲頻率 40 KHz、乙醇體積濃度 50%、超聲處理時間30 min、提取溫度50℃條件下進行馬蹄皮多酚物質(zhì)的提取。

1.2.3.4 超聲溫度對馬蹄皮多酚物質(zhì)提取率的影響

選擇不同的超聲溫度：30、40、50、60、70℃，在超聲頻率40 KHz、乙醇體積濃度50%、超聲處理時間30 min、料液比（g∶mL）1∶16條件下進行馬蹄皮多酚物質(zhì)的提取。

1.2.4 正交設(shè)計試驗

在單因素試驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，選取乙醇體積濃度、超聲時間、料液比、超聲溫度為影響因素，以多酚物質(zhì)的提取率為指標(biāo)，采用L9（34）正交試驗得出最佳提取工藝條件。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

以沒食子酸濃度C（μg/mL）對吸光度A作標(biāo)準(zhǔn)曲線，用最小二乘法作線性回歸，得線性回歸方程：C=0.033 62A-0.059 4，相關(guān)系數(shù)R=0.999 5。

2.2 乙醇體積濃度對馬蹄皮多酚提取率的影響

乙醇體積濃度對馬蹄皮多酚提取率的影響見圖1。

圖1 乙醇體積濃度對馬蹄皮多酚提取率的影響Fig.1 Effects of ethanol concentration on extraction

由圖1可知，開始隨著乙醇體積濃度的增大，馬蹄皮多酚提取率不斷增大，當(dāng)乙醇體積濃度為40%～60%時，多酚物質(zhì)提取率相差不大，而后乙醇體積濃度再升高時多酚的提取率緩慢降低。這或許是由于一些醇溶性雜質(zhì)、色素、等成分溶出量增加，干擾因素隨之增大，從而導(dǎo)致馬蹄皮多酚物質(zhì)的提取率下降。因此，從提取率來看，單因素試驗結(jié)果乙醇溶液的濃度應(yīng)控制在50%。

2.3 提取時間對多酚提取率的影響

提取時間對多酚提取率的影響見圖2。

圖2 超聲時間對馬蹄皮多酚提取率的影響Fig.2 Effects of time on extraction

由圖2可知，在一定的超聲時間范圍內(nèi)，隨著超聲提取時間增加多酚提取率升高，當(dāng)時間達(dá)到30 min候多酚提取率逐漸下降，這或許是由于長時間的超聲作用對多酚物質(zhì)產(chǎn)生破壞，從而導(dǎo)致多酚提取率降低。因此超聲提取時間30 min為宜。

2.4 料液比對多酚提取率的影響

料液比對多酚提取率的影響見圖3。

由圖 3 可知，當(dāng)料液比小于 1∶16（g∶mL）時，增大溶劑用量，多酚提取率明顯增加，料液比達(dá)到 1∶16（g∶mL）時，多酚提取率達(dá)到3.0%；當(dāng)繼續(xù)增加料液比時，多酚提取率趨于平緩，表明提取物質(zhì)已基本提取完全，過大的料液比會造成溶劑和能源的浪費，因此從降低成本等綜合考慮，單因素試驗結(jié)果確定料液比為1∶16（g∶mL）較合理。

2.5 超聲溫度對多酚提取率的影響

超聲溫度對多酚提取率的影響見圖4。

圖3 料液比對馬蹄皮多酚提取率的影響Fig.3 Effects of solid-liquid on extraction

圖4 超聲溫度對馬蹄皮多酚提取率的影響Fig.4 Effects of temperature on extraction

由圖4可知，開始馬蹄皮多酚提取率隨溫度的升高而升高，當(dāng)溫度達(dá)到50℃時，多酚提取率達(dá)到最大值，當(dāng)溫度超過50℃后，馬蹄皮多酚提取率明顯下降，這或許是由于溫度過高破壞了多酚物質(zhì)，從而影響了馬蹄皮多酚物質(zhì)的提取率。因此，從提取率和操作控制難易程度考慮，單因素試驗結(jié)果確定超聲溫度為50℃。

2.6 正交試驗

在單因素試驗的基礎(chǔ)上選擇料液比、提取溫度、乙醇體積濃度、超聲時間4個因素進行L9（34）正交試驗，分析馬蹄皮中多酚物質(zhì)在不同提取條件下的提取率，確定最佳超聲提取條件。因素水平見表1，正交試驗結(jié)果見表2。

表1 正交試驗因素水平表Table 1 Factor and level of orthogonal test

表2 正交試驗結(jié)果L9（34）Table 2 Orthogonal experimental results of orthogonal test

表2中的極差分析表明，影響馬蹄皮多酚類物質(zhì)提取率的因素主次順序為提取時間（D）>乙醇體積濃度（C）>料液比（A）>提取溫度（B）。馬蹄皮多酚的最佳提取條件為A2B2C3D1，即在50℃條件下，用60%乙醇為溶劑，料液比 1 ∶16（g∶mL），超聲時間 20 min，馬蹄皮多酚的提取率高，提取率達(dá)3.00%。

3 結(jié)論

超聲波輔助提取馬蹄皮多酚物質(zhì)正交試驗中的4個影響因素的主次順序為：提取時間>乙醇體積濃度>料液比>提取溫度，經(jīng)正交設(shè)計優(yōu)化后確定提取馬蹄皮多酚物質(zhì)的最佳工藝參數(shù)為：乙醇體積濃度60%、超聲浸提 20 min、料液比 1∶16（g∶mL）、超聲溫度 50 ℃，此條件下馬蹄皮多酚提取率達(dá)到3.00%。該工藝條件溫和，生產(chǎn)成本低，也為馬蹄皮多酚物質(zhì)的深入開發(fā)利用提供了新的技術(shù)途徑。

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