啤酒花多酚的提取及其抑菌試驗(yàn)的研究

吳河龍 王新建

1 甘肅省輕工設(shè)計(jì)研究院 蘭州 730050； 2 蘭州理工大學(xué)生命科學(xué)與工程 蘭州 730050

前言

啤酒花(Humulus lupulus)又名忽布、蛇麻花、酵母花、酒花 ，?？?，葎草屬。原產(chǎn)歐洲、美洲和亞洲。主要分布于我國(guó)新疆北部、東北、華北及山東、甘肅、陜西。啤酒花在啤酒釀造中具有不可替代的作用，國(guó)際上食品添加劑朝無(wú)毒、安全、天然方向發(fā)展已形成趨勢(shì)。因此，評(píng)價(jià)和篩選具有抑菌防腐活性的天然資源已發(fā)展成為食品行業(yè)研究的新領(lǐng)域。

1.材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

牛肉膏、蛋白胨、硝酸鈉 、磷酸氫二鉀 、硫酸鎂 、氯化鉀、硫酸亞鐵、蔗糖 、瓊脂、啤酒花、丙酮、石油醚、生理鹽水，硫酸亞鐵、酒石酸鉀鈉、磷酸氫鈉、磷酸二氫鉀等。

1.2 儀器與設(shè)備

數(shù)顯恒溫水浴鍋、分光光度計(jì)、電子天平、數(shù)控超聲波清洗機(jī)、索式抽提器、加熱回流裝置等。

1.3 工藝流程

1.4 試驗(yàn)操作要點(diǎn)

1.4.1 啤酒花的預(yù)處理：于熱風(fēng)干燥箱中干燥24小時(shí)。取出后用粉碎機(jī)粉碎，過(guò)60目篩。

1.4.2 啤酒花的脫脂脫色：索氏提取法。

1.4.3 啤酒花多酚的制備：回流提取。

1.4.4 啤酒花多酚的測(cè)定方法：酒石酸亞鐵比色法。

1.5 啤酒花多酚提取的單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.5.1 浸提劑濃度的選擇

準(zhǔn)確稱取脫酒花粉末4份，均為1g，其他條件不變置于恒溫水浴鍋中按設(shè)定的溫度回流提取，丙酮濃度分別為50%、60%、70%、80%，達(dá)到設(shè)定的時(shí)間后過(guò)濾除去酒花渣得到酒花多酚提取液。測(cè)定多酚含量，最終確定浸提劑濃度的影響。

1.5.2 料液比的選擇

準(zhǔn)確稱取脫酒花粉末4份，均為1g，在料液比分別為：1∶15.1∶20.1∶25，1∶30其他條件不變的情況置于恒溫水浴鍋中按設(shè)定的溫度回流提取，測(cè)定多酚含量，最終確定料液比的影響。

1.5.3 浸提時(shí)間的選擇

稱取酒花樣品4份，均為1g，其他條件不變置于恒溫水浴鍋中按設(shè)定的溫度回流提取，分別提取30min，60min，90mian，120min。達(dá)到設(shè)定的時(shí)間后過(guò)濾除去酒花渣得到酒花多酚提取液。測(cè)定多酚含量，最終確定浸提時(shí)間的影響。

1.5.4 浸提溫度的選擇

稱取酒花樣品4份,均為1g，其他條件不變置于恒溫水浴鍋中按設(shè)定的溫度回流提取，在提取溫度為20℃，30℃，40℃，50℃的不同情況下提取，達(dá)到設(shè)定的時(shí)間后過(guò)濾除去酒花渣得到酒花多酚提取液。測(cè)定多酚含量，最終確定浸提溫度的影響。

1.6 啤酒花多酚提取的正交試驗(yàn)

結(jié)合單因素的試驗(yàn)結(jié)果與參考文獻(xiàn)，將影響提取量率的四個(gè)因素設(shè)為試驗(yàn)因素，各組試驗(yàn)因素分為三個(gè)水平安排正交試驗(yàn)，以確定最佳提取條件。選L9（34）表。

2.結(jié)果與分析

2.1 啤酒花多酚提取的單因素試驗(yàn)

2.1.1 浸提劑濃度對(duì)多酚提取量的影響

圖1 浸提劑濃度對(duì)多酚提取量的影響

由圖1可知，浸提劑濃度的大小對(duì)多酚提取量的有影響，當(dāng)浸提劑濃度增加時(shí)，酒花多酚提取量也隨之增加，提取效果較好。當(dāng)濃度超過(guò)70%以后提取量開(kāi)始下降，所以初步確定最佳浸提劑濃度為70%。

2.1.2 料液比對(duì)多酚提取量的影響

圖2 料液比對(duì)多酚提取量的影響

由圖2可知，隨著料液比的增大，酒花多酚的提取量也增加。但當(dāng)料水比超過(guò)1∶20時(shí)，增加趨勢(shì)不明顯并逐漸開(kāi)始減少。初步確定料液比為1：20。

2.1.3 浸提時(shí)間對(duì)多酚提取量的影響

圖3 浸提時(shí)間對(duì)多酚提取量的影響

由圖3可知，提取時(shí)間在20min到60min時(shí)，提取量有很大幅度提高，60min以后其提取量增加幅度較小，趨于平緩，因此浸提時(shí)間達(dá)到60min之后浸提意義不大，為防止浪費(fèi)，因此初步確定提取時(shí)間為60min。

2.1.4 浸提溫度對(duì)多酚提取量的影響

圖4 浸提溫度對(duì)多酚提取量的影響

由圖4可知，隨著提取溫度的不斷升高多糖提取率逐漸增加，當(dāng)提取溫度升40℃時(shí)酒花多酚提取量最高并不再增大，以后隨著溫度的提高，提取量逐漸下降，通過(guò)上述試驗(yàn)，確定提取溫度為40℃時(shí)酒花多酚提取量最高。因此，最適浸提溫度選40℃。

2.2 啤酒花多酚提取的正交試驗(yàn)

表1 正交試驗(yàn)因素水平表

表2 啤酒花多酚提取正交試驗(yàn)方案及結(jié)果

酒花多酚提取的正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表。經(jīng)過(guò)以酒花多酚含量為指標(biāo)的極差分析計(jì)算，由表可以看出各因素對(duì)指標(biāo)影響的主次順序?yàn)锳 (浸提劑濃度)＞ D (料液比)＞ B (提取溫度)＞ C (提取時(shí)間)。直觀分析得出提取的優(yōu)化水平為A2B 3C2D 3，即以70% 的丙酮為提取劑、提取溫度為45℃、提取時(shí)間為1h、提取料液比為1∶25 (g/ml)。在此雖然組合并不在實(shí)施的9個(gè)試驗(yàn)之中，但優(yōu)化結(jié)果依然不僅可以反映已做的試驗(yàn)信息，而且可以反映全面試驗(yàn)信息。在此條件下，酒花多酚的提取量為47.29 mg/g。

2.3 啤酒花多酚的抑菌實(shí)驗(yàn)

菌種 大腸桿菌 金黃色葡萄球菌 青霉菌溶液無(wú)菌水 - - -1 5 8.9 1 0.6 1 1.2 1 0 8.5 9.1 9.7 5 7.7 8.4 8.8 1 7.2 7.3 8.1 B C 2 6.5 6.6 6.1多酚（m g/m l）

由表可知，多酚溶液可以抑制大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和青霉菌的生長(zhǎng)，且隨著多酚濃度的增加，抑菌作用隨之增大。與常用防腐劑苯甲酸鈉在同一濃度下，啤酒花多酚的抑菌效果優(yōu)于防腐劑的抑菌效果。啤酒花多酚提取物具有較好的抑菌活性，而我國(guó)植物多酚資源十分豐富，這一研究對(duì)于啤酒花的綜合開(kāi)發(fā)及新型食品添加劑的研究有較高的應(yīng)用價(jià)值。

3.結(jié)論

(1) 通過(guò)單因素試驗(yàn)，最后確定出各單因素分別如下：浸提劑濃度為70%，料液比為1∶20，浸提時(shí)間為60min，浸提溫度為40℃，啤酒花多酚的提取量均較高。

(2) 通過(guò)正交試驗(yàn)的極差分析可以確定，各因素對(duì)啤酒花多酚提取量的影響程度大小如下：浸提劑濃度＞料液比＞提取溫度＞提取時(shí)間。

(3) 啤酒花多酚提取的最佳工藝為以70% 的丙酮為提取劑、提取溫度為45℃、提取時(shí)間為1h、提取料液比為1∶25 (g/ml)。在此組合下，酒花多酚的提取量為47.29mg/。

(4) 啤酒花多酚可以抑菌大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和青霉菌的生長(zhǎng)，且隨著啤酒花多酚濃度的增加，抑菌作用隨之增大。與常用防腐劑苯甲酸鈉在同一濃度下，啤酒花多酚的抑菌效果優(yōu)于防腐劑的抑菌效果。