荔枝皮多酚純化工藝的優(yōu)化研究

周秋艷 唐方華 蔣旭紅 鄭志鵬 謝小燕

摘要?[目的]以荔枝皮為原料，優(yōu)化荔枝皮多酚的純化工藝，提高荔枝多酚資源利用率。[方法]以多酚純度及收率為衡量指標(biāo)，通過(guò)對(duì)比7種大孔樹(shù)脂的靜態(tài)吸附與解吸，確定純化荔枝皮多酚的最佳樹(shù)脂;通過(guò)大孔樹(shù)脂動(dòng)態(tài)吸附與洗脫，考察吸附量、洗脫溶劑、洗脫溶劑用量、洗脫速度等因素，確定荔枝皮多酚純化的最佳工藝。[結(jié)果]篩選出DM21大孔樹(shù)脂作為最佳純化材料，DM21純化荔枝皮多酚的最佳工藝如下：吸附量93.4 mg/mL、洗脫溶劑為90%乙醇、洗脫溶劑用量1.5 BV、洗脫速度1.5 BV/h。在此最優(yōu)條件下，荔枝皮多酚平均純度為32.27%，平均轉(zhuǎn)化率為69.03%。[結(jié)論]大孔樹(shù)脂DM21純化荔枝皮多酚效果良好，值得推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞?荔枝皮多酚;純化;大孔樹(shù)脂;靜態(tài)吸附與解吸;動(dòng)態(tài)吸附與洗脫

中圖分類(lèi)號(hào)?TS209文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼?A

文章編號(hào)?0517-6611（2019）22-0187-03

Abstract?[Objective]To optimize the purification process of polyphenols from litchi pericarp by using litchi pericarp as raw material，and improve the utilization rate of litchi polyphenols.[Method]Based on the purity and yield of polyphenols，the best resin for purifying polyphenols from litchi pericarp was determined by comparing the static adsorption and desorption of seven kinds of macroporous resins.Based on the dynamic adsorption and elution of macroporous resin，the adsorption amount，elution solvent，elution solvent dosage and elution rate were investigated to determine?the optimal process for purifying polyphenols of litchi pericarp.[Result]The macroporous resin DM21 was selected as the best purification material.The optimal process for purifying polyphenols from litchi pericarp by DM21 was as follows：adsorption amount 93.4 mg/mL，elution solvent 90% ethanol，the dosage of elution solvent 1.5 BV，elution rate 1.0 BV/h.Under these optimal conditions，the average purity of polyphenols from litchi pericarp was 32.27%，and the average yield was 69.03%.[Conclusion]The purification of polyphenols from litchi pericarp by using macroporous resin DM21 is effective，which is worthy of popularization and application.

Key words?Polyphenols from litchi pericarp;Purification;Macroporous resin;Static adsorption and desorption;Dynamic adsorption and elution

植物多酚（plant polyphenols），又稱(chēng)植物單寧或鞣質(zhì)（tannins），是一類(lèi)廣泛存在于高等植物體內(nèi)的多元酚類(lèi)化合物[1]，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，已被證實(shí)具有多種功效，如抗氧化作用[2]，能有效預(yù)防高血脂、高血糖、心腦血管等慢性疾病[3]，還具有抵抗神經(jīng)性疾病和降低癌癥風(fēng)險(xiǎn)等作用[4]，食品、藥品、營(yíng)養(yǎng)保健等眾多領(lǐng)域均能得到廣泛應(yīng)用[5]。

荔枝（Litchi chinensis Sonn.）為無(wú)患子科（Sapindacea）荔枝屬植物荔枝的果實(shí)，主要生長(zhǎng)在亞熱帶地區(qū)。我國(guó)是荔枝生產(chǎn)大國(guó)，主要產(chǎn)地為廣東、福建、廣西、海南等。荔枝果皮目前作為荔枝加工的生產(chǎn)廢棄物，尚未得到有效利用。研究表明，荔枝果皮含有多酚物質(zhì)，為荔枝主要功能成分之一，已有報(bào)道稱(chēng)荔枝酚類(lèi)物質(zhì)具有多種生物活性，如降血糖、抗氧化、抗腫瘤等[6-8]。

分離純化多酚類(lèi)物質(zhì)的方法有很多，常見(jiàn)的方法包括有溶劑萃取法、沉淀分離法、大孔樹(shù)脂吸附法、膜分離技術(shù)及逆流色譜技術(shù)等[9]。其中，大孔樹(shù)脂吸附法具有生產(chǎn)效率高、成本低且操作簡(jiǎn)便易行、選擇性好、吸附容量大、樹(shù)脂可再生重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)，將廣泛應(yīng)用于工業(yè)化制備天然產(chǎn)物中[10]。采用大孔樹(shù)脂分離純化多酚類(lèi)物質(zhì)的研究已有大量報(bào)道，如大孔樹(shù)脂分離純化蘋(píng)果多酚、葡萄多酚、棗類(lèi)多酚等[11-13]，但關(guān)于荔枝皮多酚類(lèi)物質(zhì)的分離純化則鮮見(jiàn)報(bào)道。

筆者以荔枝皮為原料，采用大孔樹(shù)脂對(duì)荔枝皮中多酚類(lèi)物質(zhì)的分離純化工藝進(jìn)行了研究，以期開(kāi)發(fā)一種具有良好生理活性的、新的植物多酚材料，同時(shí)為拓展荔枝深加工產(chǎn)品領(lǐng)域、綜合利用荔枝資源提供一條有效途徑 。

1?材料與方法

1.1?原料和試劑

1.1.1?原料。“淮枝”品種荔枝皮，取自廣州市從化區(qū)明珠市場(chǎng)的荔枝整果。

1.1.2?試劑。沒(méi)食子酸，購(gòu)自中國(guó)食品藥品檢定研究院;福林酚，購(gòu)自中國(guó)食品藥品檢定研究院;大孔樹(shù)脂LSA-12、XDA-8、LX-T28、LX-8、D101，購(gòu)自西安藍(lán)曉科技新材料股份有限公司;大孔樹(shù)脂DM21、DM28，購(gòu)自艾美科?。ㄖ袊?guó)）生物醫(yī)藥有限公司;95%乙醇，分析純，購(gòu)自天津市大茂化學(xué)試劑廠(chǎng);甲醇，分析純，購(gòu)自天津市大茂化學(xué)試劑廠(chǎng);碳酸鈉，分析純，購(gòu)自天津市大茂化學(xué)試劑廠(chǎng)。

1.2?主要儀器與設(shè)備

DMF-10A多功能搖擺式粉碎機(jī)（浙江溫嶺市銘大藥材機(jī)械設(shè)備有限公司）、DMF-4B手提式高速中藥粉碎機(jī)（浙江溫嶺市銘大藥材機(jī)械設(shè)備有限公司）、2WAJ阿貝折射儀（上海儀電物理光學(xué)儀器有限公司）、LT-1002電子天平（常熟市天量?jī)x器有限責(zé)任公司）、ATX224分析天平（島津制作所）、TD-5M離心機(jī)（山東博科科學(xué)儀器有限公司）、SP-752PC紫外分光光度計(jì)（上海光譜儀器有限公司）、5L旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器（上海大顏儀器設(shè)備有限公司）、EXRE-2002旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器（鞏義市宇翔儀器有限公司）、DHG-9240A電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）、DZF-6053真空干燥箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）。

1.3?荔枝皮提取濃縮液的制備

新鮮荔枝皮60 ℃烘8 h，粉碎至粗粉，備用。荔枝皮第1次提?。簻囟?0 ℃、70%乙醇、料液比1∶7，提取60 min。藥渣第2次提?。簻囟?0 ℃、70%乙醇、料液比1∶6，提取60 min。然后，合并2次提取液。60 ℃減壓濃縮至無(wú)醇后，濃縮液4 000 r/min離心6 min，得到荔枝皮提取濃縮液，冷藏保存?zhèn)溆谩?/p>

1.4?沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的繪制

準(zhǔn)確稱(chēng)取（0.110±0.010）g 沒(méi)食子酸，用蒸餾水溶解，然后定容至100 mL，即為沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液。準(zhǔn)確量取1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液置于100 mL容量瓶中，定容至刻度，搖勻，濃度分別為10、20、30、40、50 μg/mL，即為沒(méi)食子酸工作液。準(zhǔn)確量取1.0 mL沒(méi)食子酸工作液置于刻度試管中，分別加入5.0 mL 10%福林酚試劑，搖勻，反應(yīng)3～8 min;加入4.0 mL 7.5% Na2CO3溶液，搖勻，室溫下放置60 min，于765 nm波長(zhǎng)下使用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定吸光度（A），繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)?？瞻子谜麴s水代替沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.5?多酚含量的檢測(cè)

稱(chēng)取待檢測(cè)樣品置于10 mL離心管中，加入70 ℃預(yù)熱過(guò)的70%甲醇溶液5 mL，攪拌均勻，立即移入70 ℃水浴10 min，冷卻至室溫，3 500 r/min轉(zhuǎn)速離心10 min，將上清液轉(zhuǎn)移至10 mL容量瓶;將沉淀再加入5 mL 70%甲醇溶液，重復(fù)以上操作;合并提取液定容至10 mL，搖勻，再準(zhǔn)確量取1.0 mL置于100 mL容量瓶中，搖勻，待測(cè)。從100 mL容量瓶中準(zhǔn)確量取1.0 mL樣品溶液置于刻度試管中，分別加入5.0 mL 10%福林酚試劑，搖勻，反應(yīng)3～8 min后，加入4.0 mL7.5% Na2CO3溶液，搖勻后室溫下放置60 min，空白用蒸餾水代替樣品溶液。在765 nm波長(zhǎng)下測(cè)定樣品吸光度，計(jì)算樣品中多酚的含量。

1.6?大孔樹(shù)脂的預(yù)處理

95%乙醇浸泡大孔樹(shù)脂24 h，使其充分溶脹，然后將大孔樹(shù)脂裝柱，用95%乙醇沖洗，直至洗出液加適量純化水后無(wú)白色渾濁現(xiàn)象出現(xiàn)，再用純化水洗至無(wú)醇，即可使用。

1.7?大孔樹(shù)脂的靜態(tài)吸附

取荔枝皮提取濃縮液適量，用純化水稀釋至固形物≤5%，得到荔枝皮提取稀釋液，備用;

將預(yù)處理過(guò)的型號(hào)分別為L(zhǎng)SA-12、XDA-8、LX-T28、LX-8、D101、DM21、DM28樹(shù)脂中每種樹(shù)脂各取5份，每份重量為16.0 g，共計(jì)35份，分別置于250 mL錐形瓶中，然后分別加入100 mL荔枝皮提取稀釋液，于搖床中振蕩吸附12 h（振速為150?r/min）后抽濾，并用純化水沖洗至抽濾液為無(wú)色為止，合并同一樹(shù)脂型號(hào)抽濾液，并分別向抽濾后樹(shù)脂中加入100 mL體積分?jǐn)?shù)70%的乙醇振蕩解吸12 h，分別收集抽濾液，檢測(cè)，以荔枝皮多酚純度和收率為考察指標(biāo)，篩選出分離純化荔枝皮多酚的大孔樹(shù)脂。

1.8?大孔樹(shù)脂的動(dòng)態(tài)吸附

量取荔枝皮提取濃縮液，用純化水稀釋至固形物≤5%，得到稀釋液，備用;?采用大孔樹(shù)脂法對(duì)荔枝皮多酚進(jìn)行純化。將靜態(tài)吸附試驗(yàn)篩選出的樹(shù)脂濕法裝柱，進(jìn)行試驗(yàn)確定大孔樹(shù)脂吸附量，考察洗脫溶劑、洗脫溶劑用量、洗脫速度等因素對(duì)多酚多酚純度以及收率的影響。

2?結(jié)果與分析

2.1?沒(méi)食子酸的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)

以沒(méi)食子酸濃度為橫坐標(biāo)，以吸光度（A）為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)方程：y=0.011 5x+0.005 4（R2=0.998 7）。沒(méi)食子酸的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)見(jiàn)圖1。

2.2?大孔樹(shù)脂的靜態(tài)吸附

7種大孔樹(shù)脂對(duì)荔枝皮多酚的純度和收率見(jiàn)圖2。從圖2可以看出，大孔樹(shù)脂LSA-12、XDA-8、LX-T28、LX-8、D101、DM21、DM28的荔枝皮多酚純度分別為29.99%、21.40%、29.05%、46.78%、28.49%、26.08%和26.63%，多酚收率分別為59.49%、47.37%、58.17%、31.15%、58.78%、64.08%和65.19%，雖然LSA-12、LX-T28、LX-8和D101多酚純度高于DM21、DM28，但其多酚收率明顯較低，又因大孔樹(shù)脂DM28易結(jié)塊，因此選擇大孔樹(shù)脂DM21進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

2.3?大孔樹(shù)脂的動(dòng)態(tài)吸附

2.3.1?大孔樹(shù)脂吸附量的確定。

將大孔樹(shù)脂DM21裝柱，≤5%固形物稀釋液過(guò)柱，流速1.0 BV/h，以流出液固形物含量為衡量指標(biāo)，確定吸附量。大孔樹(shù)脂DM21上柱流出液固形物含量的動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)見(jiàn)圖3。由圖3可知，大孔樹(shù)脂DM21流出液固形物含量在3.5～7.0 h保持不變，說(shuō)明3.5 h后樹(shù)脂的吸附量達(dá)到飽和，此時(shí)樹(shù)脂的吸附量為39.30 g，裝柱體積為420 mL，表明后續(xù)試驗(yàn)吸附量分別按總固形物∶樹(shù)脂體積=1∶10.71（g/mL）裝柱即可。這是因?yàn)榇罂讟?shù)脂對(duì)物質(zhì)的吸附量是有限的，達(dá)到其吸附量時(shí)則不再吸附物質(zhì)，因此認(rèn)為其吸附飽和。

2.3.2?洗脫溶劑乙醇濃度的確定。

在確定吸附量的基礎(chǔ)上，分別用10%、30%、50%、70%、90%乙醇進(jìn)行分段洗脫，洗脫速度1.0 BV/h，每段洗脫溶劑用量0.75 BV，收集洗脫液，濃縮、干燥，以不同乙醇濃度洗脫液的多酚收率累積百分比為衡量指標(biāo)，確定洗脫溶劑乙醇的濃度。不同乙醇濃度對(duì)大孔樹(shù)脂DM21洗脫液多酚收率的影響見(jiàn)圖4。由圖4可知，70%乙醇僅能洗脫多酚收率的84.53%，90%乙醇才能洗脫多酚收率的95%以上，故試驗(yàn)選擇90%乙醇作為最佳洗脫劑。

2.3.3?洗脫溶劑用量的確定。

在確定吸附量以及洗脫乙醇濃度的基礎(chǔ)上，采用2.5 BV體積洗脫溶劑進(jìn)行洗脫，每0.5 BV體積收集1次，以洗脫液中的多酚收率累積百分比為衡量指標(biāo)，確定洗脫溶劑用量。不同洗脫溶劑用量對(duì)大孔樹(shù)脂DM21洗脫液多酚收率累積百分比的影響見(jiàn)圖5。由圖5可知，隨著洗脫溶劑的增加，多酚收率累積百分比呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。當(dāng)洗脫溶劑為0.5～1.5 BV時(shí)上升趨勢(shì)急劇加快，當(dāng)洗脫溶劑為1.5～2.5 BV時(shí)上升趨勢(shì)不明顯。這是因?yàn)殡S著洗脫溶劑的增加，多酚被逐漸洗脫下來(lái)，當(dāng)達(dá)到一定量時(shí)多酚基本洗脫完全。綜合考慮，在多酚被充分洗脫的前提下，出于經(jīng)濟(jì)考慮，應(yīng)盡量節(jié)省洗脫劑的用量，故該試驗(yàn)選擇1.5 BV為最佳洗脫溶劑用量。

2.3.4?洗脫速度的確定。

在確定吸附量、洗脫乙醇濃度90%和洗脫溶劑用量1.5 BV的基礎(chǔ)上，分別以洗脫速度0.5、1.0、1.5 BV/h進(jìn)行洗脫，以洗脫液多酚收率為衡量指標(biāo)，確定洗脫速度。不同洗脫速度對(duì)大孔樹(shù)脂DM21洗脫液多酚收率的影響見(jiàn)圖6。由圖6可知，隨著洗脫速度的增加，多酚收率無(wú)明顯變化。在實(shí)際應(yīng)用中，洗脫流速過(guò)慢會(huì)使生產(chǎn)效率降低，成本增加。因此，當(dāng)使用大孔樹(shù)脂DM21進(jìn)行荔枝皮多酚純化時(shí)，最佳洗脫速度為1.5 BV/h。

2.4?驗(yàn)證試驗(yàn)

按照大孔樹(shù)脂動(dòng)態(tài)吸附試驗(yàn)確定的大孔樹(shù)脂DM21、洗脫溶劑90%乙醇、洗脫溶劑1.5 BV、洗脫速度1.5 BV/h，進(jìn)行3個(gè)平行試驗(yàn)，荔枝皮多酚純度分別為31.89%、32.93%和31.99%，平均值為32.27%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為1.78%;荔枝皮多酚收率分別為69.26%、68.07%和69.76%，平均值為69.03%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為1.26%，表明該純化工藝穩(wěn)定、可行。

3?結(jié)論與討論

通過(guò)大孔樹(shù)脂的靜態(tài)試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，確定荔枝皮多酚純化的最優(yōu)樹(shù)脂為DM21，最優(yōu)工藝參數(shù)如下：吸附量93.4 mg/mL、洗脫溶劑90%乙醇、洗脫溶劑1.5 BV、洗脫速度1.5 BV/h。在此最優(yōu)條件下，荔枝皮多酚平均純度以及收率比較理想，可以很好地分離純化荔枝皮多酚。

前人已對(duì)荔枝皮多酚的分離純化進(jìn)行了研究，如熊何健等[14]用8倍體積50%（V/W）的丙酮溶液在室溫下浸提荔枝殼2次，每次浸提2 h，回收溶劑，荔枝多酚粗提物得率為34.2%。粗提物經(jīng)AB-8型樹(shù)脂柱層析純化，30%乙醇洗脫組分的多酚回收率為86.8%，純度為30.0%。該研究結(jié)果表明，DM21大孔樹(shù)脂是純化荔枝皮多酚的理想吸附樹(shù)脂，具有純化效果良好、解吸率高等特點(diǎn)，荔枝皮多酚的動(dòng)態(tài)平均多酚收率為69.03%，相對(duì)較低，但多酚平均純度較高，達(dá)32.27%。該研究中優(yōu)化后的純化工藝操作簡(jiǎn)單，大孔樹(shù)脂以及用于洗脫的乙醇溶液可重復(fù)利用，既節(jié)約了成本，又減少了對(duì)環(huán)境的污染，可用于工業(yè)化生產(chǎn)。

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