蘋果渣總酚提取工藝優(yōu)化

葛曉虹

（河南科技學院,河南新鄉(xiāng)453003）

蘋果渣總酚提取工藝優(yōu)化

葛曉虹

（河南科技學院,河南新鄉(xiāng)453003）

以蘋果渣為原料,利用響應面優(yōu)化法,探究蘋果渣多酚的最佳提取工藝.結果表明,蘋果渣多酚的最佳提取工藝條件為：提取溫度為65℃,提取時間為3.5 h,乙醇體積分數(shù)為54.46%,料液比為4∶62.3 g/mL.在此條件下,多酚的實際產量為4.48 GAE mg/g的RSD為1.06%（n=4）.

蘋果渣；總酚；提取；響應面

我國是蘋果種植大國,在生活節(jié)奏逐漸加快的現(xiàn)代社會,果汁受到越來越多人的青睞.蘋果渣是蘋果汁生產過程中的下腳料,長期以來,僅有少量的蘋果渣被干燥后作飼料使用,其余的蘋果渣大都被當作廢棄物處理,這不僅是對資源的嚴重浪費,更是對人類所處環(huán)境的極大污染[1-2].蘋果渣中富含多糖和酚類化合物[3],研究表明,多酚具有抗氧化、抗骨質疏松、抗血栓、抗糖尿病、抑菌等多種醫(yī)藥作用[4-8].此外,在鯉魚肌原纖維蛋白膜中添加多酚化合物,能夠提高其硬度和強度,拓展其適用性[9].因此,開展蘋果渣多酚的提取、分離,開發(fā)出一種經濟可行的多酚生產技術,不僅可以提高蘋果深加工產品的附加值,延長其加工產業(yè)鏈,而且能變廢為寶,減少環(huán)境污染,具有重要的經濟和社會意義.

本研究以蘋果渣為原料,采用恒溫水浴加熱提取法研究蘋果渣多酚的提取工藝.恒溫水浴加熱提取工藝操作簡單、誤差小、效率高,能最大限度保留提取物的有效成分.

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

蘋果渣,購于河南省安江凌飲品有限公司；沒食子酸,上海鈺康生物科技有限公司；福林酚,上海研域生物科技有限公司；其他均為分析試劑.

SHA-C水浴恒溫振蕩器（江蘇金壇市中大儀器廠）；SHZ-95B型循環(huán)水式多用真空泵（鞏義市予華儀器有限責任公司）；可見分光光度計（尤尼柯（上海）儀器有限公司）.

1.2 試驗方法

1.2.1 多酚標準曲線準確稱取30.0 mg沒食子酸,蒸餾水溶解,定容于100 mL容量瓶中,搖勻,得質量濃度0.3 mg/mL的沒食子酸標準溶液.精密吸取沒食子酸標準溶液2 mL、4 mL、6 mL、8 mL、10 mL,分別置于10 mL的比色管中,加入蒸餾水至10 mL,搖勻后編號待用.用移液槍分別從1-5號吸取300 μL的沒食子酸分別加入比色管中,加蒸餾水至10 mL,再加入福林酚0.5 mL,振蕩5 min后加入5%碳酸鈉5 mL,立即加蒸餾水至25 mL,搖勻靜置90 min,用蒸餾水做空白對照.分光光度計測量吸光值（沒食子酸溶液與福林酚溶液.5%碳酸鈉溶液反應生成的藍色物質在750 nm波長處有最大光吸收）在750 nm波長處測定5組樣品的吸光值,記錄數(shù)據(jù)繪制標準曲線和線性回歸方程.

1.2.2 試驗設計采用Design Expert 7.0軟件,研究料液比、提取溫度、提取時間、乙醇體積分數(shù)對多酚提取率的影響.中心復合設計（CCD）在四因素三水平的響應模式進行研究,得到了四個因素的最佳組合.該試驗分為30組,包括6組試驗中心,以減少試驗隨機性對試驗結果影響.獨立因素A（提取時間）、B（提取溫度）、C（料液比）、D（乙醇體積分數(shù)）在三水平上對提取總酚含量的影響如表1所示.

1.2.3 蘋果渣多酚的提取準確稱取蘋果渣4.0 g,按照試驗設計,加入不同比例的乙醇溶液,在一定溫度下水浴加熱一定的時間后過濾,將上述濾液定容至100 mL容量瓶中,吸取300 μL的樣品溶液,用福林酚-碳酸鈉顯色法[4],按照上述試驗步驟,測定其吸光值,并利用回歸方程確定蘋果渣樣品中總酚的含量.

1.2.4 實驗驗證根據(jù)Design Expert 7.0軟件分析數(shù)據(jù)得出的最佳提取條件,在此條件下,做4次重復實驗來驗證其結果.

2 結果與分析

2.1 標準曲線制作

沒食子酸標準曲線,見圖1,得到回歸方程：Y=1.311 7X-0.006 5,R2=0.996 2,得到良好的線性方程.

2.2 響應面分析

2.2.1 試驗結果蘋果渣總多酚提取工藝回歸模型的建立以提取時間（A）、溫度（B）、料液比（C）、乙醇體積分數(shù)（D）為自變量,以蘋果渣總酚得率（Y）為響應值設計響應面試驗[10],結果如表2所示.采用DesignExpert 7.0軟件,選擇Central Composite Design模型,對表中的數(shù)據(jù)進行多元回歸擬合,得到擬合方程

利用Design-Expert 7.0軟件對試驗結果進行響應面分析,得出回歸模型參數(shù)的方差分析見表3.由方差分析可知,模型的P值顯著,模型的相關系數(shù)R2=0.996 2,失擬項（P=0.455 9＞0.100 00）不顯著,說明該方程與試驗的擬合度好[11].其中,顯著項（P＜0.05）有A、B、C、D、AD、BD、CD、B、C、D.根據(jù)表3中F值來判斷各因素對蘋果渣多酚提取率的影響的顯著性,在所選的各個因素水平范圍內,單因素的影響順序為D（乙醇體積分數(shù)）＞B（提取溫度）＞C（料液比）＞A（提取時間）.各因素的交互作用,有三組交互項AD、BD、CD對Y值有顯著影響（P＜0.05）.

2.2.2 各因素之間的交互作用利用Design Expert 7.0軟件,以多酚的提取率（Y）為響應值做響應面分析圖（見圖2～圖7）.

由圖2可知,當料液比為4∶50,乙醇體積分數(shù)為70%時,提取時間和提取溫度對多酚提取率的交互影響.當提取時間一定時,隨著溫度的升高,多酚提取率先降低后增加；在提取溫度一定時,隨著時間的延長,多酚提取率呈上升趨勢.

由圖3可知,當溫度為45℃,乙醇體積分數(shù)為70%時,提取時間和料液比對多酚提取率的交互影響.當提取時間一定時,隨著料液比的增加,多酚提取率呈上升趨勢,最后趨于平穩(wěn)；當料液比一定時,隨著時間的延長,多酚提取率呈上升趨勢.

由圖4可知,當提取時間為2 h,乙醇體積分數(shù)為70%時,提取溫度和料液比對多酚提取率的交互影響.當溫度一定時,隨著料液比的增加,多酚提取率呈上升趨勢；當料液比一定時,隨著溫度的延長,多酚提取率呈先下降后上升趨勢.

由圖5可知,當時間為2 h時,料液比為4∶50時,乙醇體積分數(shù)和提取溫度對多酚提取率的交互影響.當提取溫度一定時,隨著乙醇體積分數(shù)的增大,多酚提取率先緩慢增加,當達到一定值時,呈下降趨勢.當乙醇體積分數(shù)一定時,隨著提取溫度的升高,多酚提取率先緩慢降低后增加.

由圖6可知,當時間為2 h,提取溫度為45℃時,乙醇體積分數(shù)和料液比對多酚提取率的交互影響.當料液比一定時,隨著乙醇體積分數(shù)的增加,多酚提取率呈先上升后下降趨勢；當乙醇體積分數(shù)一定時,隨著料液比的增加,多酚提取率呈上升趨勢,最后趨于平穩(wěn).

由圖7可知,當溫度為45℃,料液比為4∶50時,提取時間和乙醇體積分數(shù)對多酚提取率的交互影響.當提取時間一定時,隨著乙醇體積分數(shù)的增加,多酚提取率呈先上升后下降趨勢；當乙醇體積分數(shù)一定時,隨著時間的增加,多酚提取率呈上升趨勢.

2.2.3 最佳條件的確定由Design-Expert 7.0軟件分析得出,當提取溫度為65℃,提取時間為3.5 h,乙醇體積分數(shù)為54%,料液比為4∶62.3 g/mL時,蘋果渣總多酚得率的預測值為4.07 GAE mg/g.

2.2.4 實驗驗證在提取溫度是65℃,乙醇體積分數(shù)為54%,料液比為4∶62.3 g/mL,提取時間為3.5 h的條件下進行提取,重復4次試驗,得出總多酚得率的實際值為4.48 GAE mg/g的RSD為1.06%（n=4）,該值與理論預測值基本吻合,說明該模型具有較好的分析能力,證實試驗優(yōu)化得到的工藝參數(shù)基本可靠,重現(xiàn)性比較好[12].

3 小結

采用恒溫水浴加熱的方法提取蘋果渣多酚物質,在預試驗的基礎上,通過響應面Central CompositeDesign試驗設計,建立蘋果渣多酚得率的二次多項式數(shù)學模型[13].優(yōu)化出提取蘋果渣中多酚的最佳工藝條件為提取溫度65℃,提取時間3.5 h,料液比4∶62.3 g/mL,乙醇體積分數(shù)為54%.在此條件下實際測定的總酚可達到4.48 mg/g,此方法具有安全無毒、成本低、提取率高、操作簡單的優(yōu)點.

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（責任編輯：盧奇）

Optimization of extraction process of polyphenol of apple pomace

GE Xiaohong
（Henan Institute ofScience and Technology,Xinxiang453003,China）

In this study,apple pomace was regarded as raw materials,using response surface methodology to explore the optimum extraction craft of polyphenol.The results showed that the optimum extraction conditions were 65℃,3.5 h, 54.46%and 4∶62.3 g/mL for extractive temperature,extractive time,the volume fraction of ethanol and liquid ratio, respectively.In these condtions,the the actual polyphenol yield was 4.48 mg GAE/g with RSD=1.06%（n=4）.

apple pomace；polyphenol；extraction；response surface methodology

TS201.2

A

1008-7516（2016）05-0052-07

10.3969/j.issn.1008-7516.2016.05.011

2016-08-14

河南省高等學校重點科研項目計劃（14B550016）

葛曉虹（1980—）,女,河南安陽人,碩士,實驗師.主要從事食品生物技術研究.