巨峰葡萄皮中白藜蘆醇提取工藝的研究

張煥麗，李凡姝，馬 慧，聶文文，王 霞，崔曉彤，肖志剛

（沈陽師范大學(xué)糧食學(xué)院，遼寧沈陽 110034）

巨峰葡萄皮中白藜蘆醇提取工藝的研究

張煥麗，李凡姝，馬 慧，聶文文，王 霞，崔曉彤，*肖志剛

（沈陽師范大學(xué)糧食學(xué)院，遼寧沈陽 110034）

采用超聲波輔助技術(shù)研究白藜蘆醇的提取工藝，并進(jìn)行單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，分析對(duì)料液比、乙醇體積分?jǐn)?shù)、超聲時(shí)間、水浴溫度對(duì)巨峰葡萄皮中白藜蘆醇提取率的影響，確定最佳工藝條件為料液比1∶12，乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，超聲時(shí)間12 min，水浴溫度30℃，此時(shí)巨峰葡萄皮中白藜蘆醇提取率為0.014 9%。

超聲波輔助技術(shù)；葡萄皮；白藜蘆醇

白藜蘆醇（Resveratrol，RES）又稱芪三酚，化學(xué)名稱為3，4，5-三羥基芪（3，4，5-trihydroxys，Tilbe），是植物所含的一種天然二苯乙烯類，為含有芪類結(jié)構(gòu)的非黃酮類多酚化合物。天然存在的RES有順式和反式2種異構(gòu)體，在許多植物中常以游離態(tài)或糖苷的形式存在［1］，其中反式白藜蘆醇的葡萄糖苷又被稱為云杉新苷。糖苷酶可以把腸道中的白藜蘆醇苷分解，釋放出白藜蘆醇，從而發(fā)揮對(duì)人體的保健作用。

葡萄營養(yǎng)豐富、鮮嫩味美、老幼喜食，屬水果之佳品。但通常情況下在吃葡萄時(shí)因其皮有澀味，往往會(huì)把皮吐掉，這樣就會(huì)有很大一部分營養(yǎng)流失掉了。葡萄皮中含有豐富的白藜蘆醇，含量達(dá)50～100 μg/g［2］。近年來，科學(xué)家對(duì)白藜蘆醇各種生物學(xué)以及藥理學(xué)的不斷研究發(fā)現(xiàn)，其除了具有抗癌、心血管保護(hù)、抗氧化和抗自由基等方面作用外，RES還具有雌激素調(diào)節(jié)、抗突變、抗菌消炎、輻射防護(hù)等作用［3］。從葡萄皮中提取RES的方法有很多，通常使用的方法包括機(jī)溶劑提取法、微波提取法和超臨界CO2萃取法［2］，但根據(jù)以往的試驗(yàn)得出有機(jī)溶劑提取法不但耗時(shí)長而且提取率低；微波熱量傳導(dǎo)迅速，但往往會(huì)導(dǎo)致RES的理化性質(zhì)發(fā)生改變，影響提取率；超臨界CO2萃取法具有選擇性高、有效成分容易分離等優(yōu)點(diǎn)，但所需成本較高［4-5］。超聲波提取法已經(jīng)在分子肽、花色苷、類黃酮以及苦杏仁苷等功能性物質(zhì)的提取上應(yīng)用，是功能性物質(zhì)提取技術(shù)的研究新熱點(diǎn)［6］。超聲波提取法是利用超聲波在空氣、水和有機(jī)溶劑等介質(zhì)中傳播時(shí)產(chǎn)生空化效應(yīng)，同時(shí)超聲波產(chǎn)生的振動(dòng)作用加強(qiáng)了胞內(nèi)物質(zhì)的釋放、擴(kuò)散和溶解，從而顯著提高提取效率。

采用超聲波法提取植物中的白藜蘆醇，不僅強(qiáng)化了提取過程、提高了提取率、縮短了提取時(shí)間，而且對(duì)RES的理化結(jié)構(gòu)和性質(zhì)影響比較小，因此超聲波法是RES實(shí)驗(yàn)室提取中的常用手段。本試驗(yàn)是采用超聲波輔助技術(shù)從巨峰葡萄皮中提取白藜蘆醇，通過對(duì)料液比、乙醇體積分?jǐn)?shù)、超聲時(shí)間、水浴溫度進(jìn)行單因素試驗(yàn)考察，再通過四因素三水平正交試驗(yàn)優(yōu)化白藜蘆醇的提取工藝，得出提取率最高、成本較低的提取方法。對(duì)葡萄皮中白藜蘆醇的提取作了進(jìn)一步探索。

1 試驗(yàn)與方法

巨峰葡萄皮，色澤鮮艷、無霉變，市售；乙醇溶液、白藜蘆醇標(biāo)準(zhǔn)品、石油醚，均為分析純。

101-3A型數(shù)顯電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱，廣州市博造機(jī)械設(shè)備有限公司產(chǎn)品；DS-1型組織搗碎機(jī)、FSJ180-4型電子分析天平，上海精密儀器儀表有限公司產(chǎn)品；101-2型電熱鼓風(fēng)干燥箱，杭州匯爾儀器有限公司產(chǎn)品；超聲波儀器，上海聲彥超聲波儀器有限公司產(chǎn)品；SCQ-7201C型循環(huán)水式多用真空泵，鄭州長城科工貿(mào)有限公司產(chǎn)品；R501型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，無錫建儀實(shí)驗(yàn)器材有限公司產(chǎn)品；721型分光光度計(jì)，上海菁華科技儀器有限公司產(chǎn)品。

1.3.1 工藝流程

1.3.2 方法

（1）處理巨峰葡萄皮。取若干巨峰葡萄皮，洗凈，于60℃的干燥箱中烘干6 h，取出后粉碎過40目篩，密封冷藏，以備后續(xù)步驟使用。

（2）巨峰葡萄皮初提液的制備。準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量的葡萄皮溶于乙醇溶液中（具體參數(shù)根據(jù)單因素試驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整），將溶液置于錐形瓶中進(jìn)行水浴加熱后超聲提取。

（3）RES標(biāo)樣的制備。初提液離心后進(jìn)行真空抽濾，濾液在40℃下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，濃縮后的濾液用石油醚萃取直至石油醚無色，所得溶液進(jìn)行減壓蒸餾去除石油醚，最后用40%乙醇溶液定容，得到巨峰葡萄皮的RES樣品提取液。

1.3.3 提取率的計(jì)算

繪制白藜蘆醇標(biāo)準(zhǔn)曲線：稱取一定量RES標(biāo)準(zhǔn)品，配置成RES標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，并對(duì)儲(chǔ)備液進(jìn)行梯度稀釋，得質(zhì)量濃度為2，4，6，8，10 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液，于波長306 nm處測(cè)吸光度并繪制出白藜蘆醇質(zhì)量濃度與吸光度的關(guān)系曲線。

式中：C——提取液中RES的質(zhì)量濃度，g/mL；

V——提取液的體積，mL；

m——原料質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與分析

以白藜蘆醇為標(biāo)準(zhǔn)品，用分光光度計(jì)測(cè)定吸光度，運(yùn)用一元線性回歸法，繪制如下線性圖，橫坐標(biāo)為白藜蘆醇質(zhì)量濃度，縱坐標(biāo)為對(duì)應(yīng)的吸光度，白藜蘆醇的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程Y=0.141 7X-0.006 9，R2= 0.999 6，其中Y代表吸光度，X代表RES質(zhì)量濃度（μg/mL）。采用紫外分光光度計(jì)檢測(cè)的方法來測(cè)得RES的提取率。

紫外分光光度法測(cè)定RES含量的標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖1。

圖1 紫外分光光度法測(cè)定RES含量的標(biāo)準(zhǔn)曲線

參數(shù)中選取料液比、乙醇體積分?jǐn)?shù)、超聲時(shí)間、水浴溫度為4個(gè)考察因素，提取率為考察目標(biāo)，通過散點(diǎn)折線圖進(jìn)行分析，研究對(duì)提取率影響的大小。2.2.1 料液比對(duì)白藜蘆醇提取效率的影響

精確稱取葡萄皮樣品5.00 g，配制料液比分別為1∶6，1∶9，1∶12，1∶15，1∶18的溶液，在乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，水浴溫度60℃，超聲時(shí)間10 min，水浴時(shí)間40 min條件下，確定適宜的料液比。

料液比對(duì)白藜蘆醇提取率的影響見圖2。

圖2 料液比對(duì)白藜蘆醇提取率的影響

由圖2可知，當(dāng)料液比為1∶6～1∶12時(shí)，RES提取率隨料液比的減小而增大；當(dāng)在1∶12時(shí)達(dá)到最大提取率，隨后料液比繼續(xù)減少，提取率不再增加而下降。所以可以確定當(dāng)料液比為1∶12時(shí)達(dá)到最大提取率，隨后進(jìn)行其他單因素試驗(yàn)。

2.2.2 乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)白藜蘆醇提取率的影響

精確稱取巨峰葡萄皮樣品5.00 g，在乙醇體積分?jǐn)?shù)分別為40%，50%，60%，70%，80%，料液比1∶12，水浴溫度20℃，超聲時(shí)間6 min，水浴時(shí)間40 min的條件下，確定適宜的乙醇體積分?jǐn)?shù)。

乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)白藜蘆醇提取率的影響見圖3。

由圖3可知，乙醇體積分?jǐn)?shù)為40%～60%時(shí)，RES提取率隨乙醇體積分?jǐn)?shù)的增大而增大；在乙醇體積分?jǐn)?shù)為60%時(shí)提取率達(dá)到最大，因?yàn)镽ES的溶解度最大；再增加乙醇體積分?jǐn)?shù)至70%，白藜蘆醇提取率下降。當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)為60%時(shí)提取率最高，所以確定單因素乙醇體積分?jǐn)?shù)，然后再分別進(jìn)行其他單因素試驗(yàn)。

圖3 乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)白藜蘆醇提取率的影響

2.2.3 超聲時(shí)間對(duì)白藜蘆醇提取效果的影響

精確稱取葡萄皮樣品5.00 g，在超聲時(shí)間分別為6，8，10，12，14 min，乙醇體積分?jǐn)?shù)40%，水浴溫度40℃，料液比1∶6，水浴時(shí)間40 min的條件下，確定適宜的超聲時(shí)間。

超聲時(shí)間對(duì)白藜蘆醇提取率的影響見圖4。

圖4 超聲時(shí)間對(duì)白藜蘆醇提取率的影響

由圖4可知，超聲時(shí)間為6～10 min時(shí)，RES提取率隨著超聲時(shí)間的增大而增大；當(dāng)超聲時(shí)間為10 min時(shí)，提取率達(dá)到最大；之后提取率隨著超聲時(shí)間的增大而減少。這可能是因?yàn)檩^長的超聲時(shí)間使白藜蘆醇的結(jié)構(gòu)遭到破壞，提取率下降。當(dāng)超聲時(shí)間為10 min時(shí)提取率達(dá)到最高值，所以超聲時(shí)間的最佳值為10 min。

2.2.4 水浴溫度對(duì)白藜蘆醇提取率的影響

精確稱取葡萄皮樣品5.00 g，在水浴溫度分別為20，30，40，50，60℃，超聲時(shí)間8 min，乙醇體積分?jǐn)?shù)80%，料液比1∶15，水浴時(shí)間40 min的條件下，確定適宜的水浴溫度。

水浴溫度對(duì)白藜蘆醇提取率的影響見圖5。

由圖5可知，水浴溫度20～40℃時(shí)，白藜蘆醇提取率隨水浴溫度的增大而增大；在水浴溫度40℃時(shí)，RES提取率達(dá)到最大；之后隨著水浴溫度的上升，提取率下降?？赡苁且?yàn)槠咸哑ぶ卸喾宇惢衔镌诟邷貤l件下不穩(wěn)定，易受到破壞。過高的水浴溫度也易導(dǎo)致溶劑揮發(fā)損失，過低的水浴溫度不利于超聲波的空化作用，因此也會(huì)降低葡萄皮中白藜蘆醇的提取效果。當(dāng)水浴溫度為40℃時(shí)提取率最高，所以確定單因素水浴溫度為40℃。

圖5 水浴溫度對(duì)白藜蘆醇提取率的影響

2.3.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

基于上述單因素試驗(yàn)，選擇料液比、乙醇體積分?jǐn)?shù)、超聲時(shí)間、水浴溫度為參數(shù)設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，選用L9（34）正交試驗(yàn)因素水平表，確定RES提取的最佳工藝條件。

正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

表1 正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

2.3.2 正交試驗(yàn)結(jié)果

正交試驗(yàn)分析見表2。

表2 正交試驗(yàn)分析

由表2可知，利用超聲波提取巨峰葡萄皮中RES的最佳條件為A2B2C3D1，即料液比1∶12，乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，超聲時(shí)間12 min，水浴溫度30℃時(shí)得出最大提取率。試驗(yàn)結(jié)果表明，4個(gè)因素中乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)白藜蘆醇提取率影響最顯著，其次為料液比，超聲時(shí)間的影響最小。此時(shí)，巨峰葡萄皮中白藜蘆醇提取率為0.014 9%。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)中白藜蘆醇的提取工藝主要采用超聲波輔助技術(shù)研究，進(jìn)行了單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，探索了料液比、乙醇體積分?jǐn)?shù)、超聲時(shí)間、水浴溫度對(duì)巨峰葡萄皮中白藜蘆醇提取率的影響，結(jié)果確定最佳工藝條件為料液比1∶12，乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，超聲時(shí)間12 min，水浴溫度30℃，此時(shí)巨峰葡萄皮中白藜蘆醇提取率為0.014 9%。根據(jù)本試驗(yàn)的研究結(jié)果表明，從巨峰葡萄皮中提取RES，超聲波法改變了傳統(tǒng)工藝的不足之處，且提高了提取率，符合綠色環(huán)保的先進(jìn)理念。

［1］ 陳雷，韓雅珊.葡萄不同品種及組織含量差異 ［J］.園林學(xué)報(bào)，1999，26（2）：118-119.

［2］ 張初署，楊慶利，潘麗娟，等.白藜蘆醇的提取及分離純化研究進(jìn)展 ［J］.食品工業(yè)科技，2008，29（8）：289－291．

［3］ 陳秀霞.虎杖中白蘆藜醇、白蘆藜醇苷和花生白蘆藜醇含量的研究 ［D］.福州：福建師范大學(xué)，2004.

［4］ 張景亞，李鵬偉，王憲齡，等.超聲波輔助提取花生衣的白藜蘆醇 ［J］.安徽農(nóng)學(xué)報(bào)，2011，39（19）：11 940-11 941.

［5］ 黃濤，陳文俊.論循環(huán)農(nóng)業(yè)的構(gòu)成 ［J］.湖北經(jīng)濟(jì)學(xué)院學(xué)報(bào)（人文社會(huì)科學(xué)版），2006（9）：34-35.

［6］ 朱國輝，丘泰球，黃卓烈.超聲波在萃取中的應(yīng)用 ［J］.聲學(xué)技術(shù)，2007（4）：188－190.◇

This test stadies the extraction process of resveratrol from jufeng grape peel by ultrasonic technique.Solid to liqued，ethanol concentation，ultrasonil time and temperature are anlyse through single factor experiment and orthogonal experiment. Result shows optimum extraction technology is solid to liquid ratio 1∶12，ethanol concentration 60%，ultrasonic time 12 minutes and extraction temperature 30℃.The extraction of resveratrol in jufeng grape peel rate is highest，at 0.014 9%.

ultrasonic technique；grape peel；resveratrol

1671-9646（2016）09a-0029-03

TQ914.1

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.09.009

2016-07-26

遼寧省“百千萬人才工程”資助項(xiàng)目（2013921038）；沈陽市科技創(chuàng)新專項(xiàng)資金（F14-104-3-00）；遼寧省高等學(xué)校優(yōu)秀科技人才支持計(jì)劃（第一層次）資助專項(xiàng)（LR2015062）。

張煥麗（1992— ），女，在讀碩士，研究方向?yàn)樯锘ぁ?/p>

肖志剛（1972— ），男，博士，教授，研究方向?yàn)榧Z食油脂及植物蛋白工程。