湖北海棠多酚的提取工藝的研究

羅興武，魏要武，向 俊，匡仁亮

(湖北民族學(xué)院 生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,湖北 恩施 445000)

湖北海棠(Malushupehensis(Pampan)Rehd)屬薔薇科(Rosaceae)蘋果屬(MalusMill．)山荊子組(SectioGymnomdesKoehne)山荊子系(Ser．Baccatae(Rehd．)Rehd．)，又名野海棠、野花紅、花紅茶、茶海棠，自然分布于我國黃河以南地區(qū)的19個省區(qū)，包括山東、山西、陜西、甘肅、河南、江蘇、安徽、浙江、江西、廣西、湖南、湖北、四川、西藏、云南、貴州、福建、廣東等省區(qū)[1].湖北海棠抗白絹病和白紋羽病,耐澇性、耐旱性較強,抗氣溫變化范圍大，可以耐受在-28℃～40℃的氣溫變化.與蘋果嫁接親和性好,且有矮化趨勢.用種子繁殖能保持母株的優(yōu)良性狀,且不帶病毒.因此，湖北海棠作為蘋果樹的一種優(yōu)良砧木[2].

湖北海棠嫩葉曬干可作茶葉代用品，俗稱花紅茶，果能消食并供釀酒，在湖北、湖南、江西、江蘇山區(qū)及少數(shù)民族地區(qū)湖北海棠作為飲用茶已有400多年的歷史.湖北海棠干葉中的主要化學(xué)成分包括蛋白質(zhì)、茶多酚、黃酮類物質(zhì)及礦物質(zhì)等[3-4].劉良忠等[5]的分析發(fā)現(xiàn)每100 g干葉中含蛋白質(zhì)10.8 g、茶多酚5.4 g、總黃酮6.5 g、不含咖啡因.方榮等[6]發(fā)現(xiàn)湖北海棠嫩枝含量最高達(dá)12.94%,高海拔(1 600 m)生長的湖北海棠葉中含根皮苷(8.27%),可作為提取根皮苷的植物加以利用.張欣等[7]研究表明湖北海棠提取的黃酮抗豬油樣品過氧化能力大于抗壞血酸、檸檬酸、酒石酸.張宏岐等[8]發(fā)現(xiàn)湖北海棠具有清除DPPH 自由基的作用,并抑制羥基自由基的產(chǎn)生.但對湖北海棠果實的相關(guān)研究鮮見報道，本文以湖北海棠果實中的酚類物質(zhì)為研究對象，探討了其實驗室提取工藝，為果實中的酚類物質(zhì)生理活性研究奠定基礎(chǔ).

表1 因素及水平表(L934)

注：大寫字母表示實驗組之間存在極顯著差異(α=0.01)，小寫字母表示實驗組之間存在顯著差異(α=0.05).下同.圖1 乙醇濃度對多酚提取率的影響Fig.1 The effect of ethanol concentration for extraction rate of polyphenol

1 材料與方法

1.1 原料

湖北海棠果實取自湖北民族學(xué)院校園內(nèi).把果實洗凈后80℃烘干，粉碎過80目篩，保存?zhèn)溆?

1.2 試劑

沒食子酸:無水乙醇、酒石酸鉀鈉、硫酸亞鐵、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀，鐵氰化鉀等均為國產(chǎn)分析純.

1.3 儀器設(shè)備

FA2104電子天平(上海方瑞儀器有限公司);HWS-12恒溫水浴鍋(上海恒科學(xué)儀器有限公司);GL粉碎機(天津市華航制藥機械);TD離心機(上海安亭科學(xué)儀器制造廠);202-1A型電熱恒溫干燥箱(天津市泰斯特儀器有限公司);UVWIN5型紫外可見分光光度計(北京普析通用儀器有限責(zé)任公司).

1.4 方法

1.4.1 湖北海棠果實多酚提取的單因素試驗

1)提取溶劑濃度的影響.分別用濃度為50%、60%、70%、80%、90%的乙醇溶液作為提取液，在料液比1∶15，時間1 h，溫度70℃的條件下進(jìn)行實驗.

2)料液比的影響.按1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30(g/mL)的料液比加入60%的乙醇溶液，其它條件與1)相同.

3)提取時間的影響.稱取0.200 0 g的湖北海棠粉末按料液比1∶20 ，乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，70℃的條件下進(jìn)行實驗.分別浸提0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 h.

4)提取溫度的影響.稱取0.200 0 g的湖北海棠果實粉末按料液比1∶20，乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，提取時間為1.5 h的條件進(jìn)行試驗，分別在50℃、60℃、70℃、80℃、90℃的溫度下水浴浸提.

1.4.2 湖北海棠果實多酚提取的正交試驗 為進(jìn)一步優(yōu)化湖北海棠果實多酚的提取工藝，采用了L934的正交試驗來進(jìn)行研究，所選擇的因素水平見表1.

1.4.3 多酚含量的測定 酒石酸鐵法(GB8313.87)測定多酚含量[9].

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗

1)溶劑濃度對湖北海棠果實多酚提取率的影響.試驗以提取多酚常用的乙醇為提取溶劑，為選取適合湖北海棠果實多酚提取溶劑濃度，進(jìn)行了不同濃度乙醇提取湖北海棠果實多酚，并計算其提取率，結(jié)果見圖1.乙醇濃度60%的時提取率最大，達(dá)到9.93 mg·g-1，并與其它濃度存在著極顯著差異.當(dāng)乙醇濃度在70%～80%時不存在顯著性差異.故在此條件下，最佳提取乙醇濃度為60%.

2)料液比的選擇.為選取適合湖北海棠果實多酚提取的料液比，以60%乙醇為提取溶劑，進(jìn)行了不同料液比提取湖北海棠果實多酚，并計算其提取率，結(jié)果見圖2.料液比為1∶20的時提取率最大，達(dá)到9.98 mg·g-1，和料液比為1∶15不存在著顯著差異，但其它各組存在極顯著差異.故在此條件下，最佳料液比在1∶15～20之間.

3)提取時間的選擇.多酚類化合物從植物組織中溶出需要一定的時間，因此不同提取時間對總多酚提取量有一定的影響.為選取適合湖北海棠果實多酚提取的提取時間，以60%乙醇為提取溶劑，進(jìn)行了不同提取時間提取湖北海棠果實多酚，并計算其提取率，結(jié)果見圖3.提取時間大于1.5小后的各實驗組不存在著顯著差異，但1.5 h以內(nèi)的各組存在極顯著差異.而提取的時間越長乙醇的損失越嚴(yán)重，故最佳的提取時間為1.5 h.

圖2 料液比對多酚提取率的影響 圖3 提取時間對多酚提取率的影響

圖4 溫度對多酚提取率的影響Fig.4 The effects of temperature to the extraction rate of polyphenol

4)提取溫度的選擇.多酚類化合物從植物組織中溶出需要一定的溫度，因此不同提取溫度對總多酚提取量有一定的影響.為選取適合湖北海棠果實多酚提取的溫度，以60%乙醇為提取溶劑，進(jìn)行了不同溫度提取湖北海棠果實多酚，并計算其提取率，結(jié)果見圖4.提取溫度為80℃的時提取率最大，達(dá)到10.45 mg·g-1，和提取溫度為70℃不存在著顯著差異，但其它各組存在極顯著差異.故在此條件下，最佳提取溫度在70℃～80℃之間.而提取的溫度越高多酚損失越多，故在此條件下最佳的提取溫度為70℃.

2.2 正交實驗結(jié)果

單因素試驗可得到在固定條件下各因素的最佳提取條件，但各因素存在交互影響.因此，在單因素試驗結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行了四因素三水平的正交試驗(L934)，結(jié)果見表2.由極差分析可知，影響湖北海棠多酚提取量的因素主次順序為D>C>B>A，即提取溫度對湖北海棠的多酚提取影響最為顯著，其次依次為提取時間和料液比，對其影響最小的是乙醇的濃度.正交試驗所得最佳實驗組合是A2B2C2D3，即乙醇濃度60%、料液比1∶20、提取時間1.5 h、提取溫度75℃.在此條件下進(jìn)行驗證試驗得出多酚的提取量為12.69 mg·g-1.

表2 正交試驗結(jié)果

[1] 邵文豪，湯庚國，姜景民.基于蠟葉標(biāo)本分析的湖北海棠種內(nèi)變異與地理分化究[J].植物研究,2009,29(3):270-275.

[2] 雷振亞，明宗賢，楊波.湖北海棠實生系矮砧選育初報[J].中國南方果樹，1998，28(4)：38-39.

[3] 朱靖靜,劉呈雄,等.湖北海棠質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究[J].中藥材，2010，33(5)：707-710.

[4] 楊遠(yuǎn)兵.湖北海棠飲料的質(zhì)量研究[J].食品研究與開發(fā)，2002，23(2)：59-61.

[5] 劉良忠,丁士勇，湯麗.湖北海棠葉茶飲料及其穩(wěn)定性研究[J].湖北農(nóng)學(xué)院學(xué)報,2004，24(4)：326-327.

[6] 方榮, 楊茜, 李莉,等.湖北海棠中根皮苷含量測定[J].食品科技，2008，33(6):195-196.

[7] 張欣，費永俊，魏偉，等.湖北海棠葉中黃酮類化合物抗氧化作用的研究[J].農(nóng)產(chǎn)品加工:學(xué)刊，2008(4)：38-39，54.

[8] 張宏岐，汪鋆植，鄒坤，等.湖北海棠提取物的體外抗氧化活性研究[J].食品科技，2008，33(11)：183-185.

[9] 繆曉平，鄧開野，譚梅唇.蘋果渣中多酚物質(zhì)的提取工藝研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2010,38(20)：11004-11005.