真空氣流細(xì)胞破壁技術(shù)對(duì)橄欖總黃酮提取的影響

劉謀泉,孔美蘭,張福平,陳德賓

(1.韓山師范學(xué)院生命科學(xué)與食品科技學(xué)院,廣東潮州 521041;2.廣東富味制果廠有限公司,廣東汕頭 515011)

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真空氣流細(xì)胞破壁技術(shù)對(duì)橄欖總黃酮提取的影響

劉謀泉1,孔美蘭1,張福平1,陳德賓2

(1.韓山師范學(xué)院生命科學(xué)與食品科技學(xué)院,廣東潮州 521041;2.廣東富味制果廠有限公司,廣東汕頭 515011)

以橄欖為原料,通過(guò)單因素及Box-Benhnken中心組合法研究橄欖切片厚度、質(zhì)構(gòu)保護(hù)液濃度及真空氣流細(xì)胞破壁技術(shù)(VAPB)對(duì)橄欖總黃酮提取率及破果率的影響。結(jié)果表明,切片橄欖最適宜厚度為4～5 mm;質(zhì)構(gòu)保護(hù)最佳處理工藝為:首先在濃度為0.20 g/100 mL的海藻酸鈉溶液中浸泡20 min,接著在濃度為0.15 g/100 mL的氯化鈣溶液中浸泡60 min;真空氣流細(xì)胞破壁前處理最佳工藝為:泄壓溫度110℃、壓力差122 kPa、停滯時(shí)間16 min、泄壓重復(fù)次數(shù)3次;最后采用亞臨界水提取,其總黃酮提取率為64.93%,破果率20.60%,相比切片后直接進(jìn)行亞臨界水提取對(duì)照組,總黃酮提取率提高了21.23%,而破果率僅增加了3.89%。提取過(guò)總黃酮的橄欖切片79.40%結(jié)構(gòu)保持完整,可以作為廣式?jīng)龉稀?/p>

橄欖,真空氣流細(xì)胞破壁,總黃酮,亞臨界水

橄欖(Canarium album)也稱青果、青欖、白欖,為橄欖科橄欖屬植物。我國(guó)是世界上橄欖種植最多的國(guó)家,主要分布在福建、廣東兩省,其次是廣西、云南、臺(tái)灣等地[1-2]。中國(guó)橄欖有別于來(lái)自地中海地區(qū)的橄欖,其油脂含量較少,部分用于鮮食,大部分用來(lái)加工成果汁、糖果、涼果之類(lèi)的產(chǎn)品[3-5]。研究人員還對(duì)橄欖中所含的生物活性物質(zhì)進(jìn)行了相關(guān)研究,如Hutchinson[6],李偉金[7]等對(duì)橄欖總黃酮提取工藝及其抗氧化性進(jìn)行了初步的研究。總黃酮是存在于植物體中的一種生物活性物質(zhì),具有抗氧化、抗菌、抗腫瘤、延緩衰老、降血壓、降血糖、降血脂、提高機(jī)體免疫力等作用[8-9]。目前對(duì)橄欖總黃酮的提取方式主要是采用傳統(tǒng)水提法和溶劑提取法,而傳統(tǒng)水提法提取率相對(duì)比較低,相對(duì)增加了提取成本;而有機(jī)溶劑法雖然提取率有所提高,但是有機(jī)溶劑使用量大,如李偉金等的提取劑乙醇含量達(dá)到60%,大大增加了提取成本,另一方面有機(jī)溶劑回收也需要大量的能耗,因此有機(jī)溶劑提取法不太經(jīng)濟(jì)實(shí)用[10-11]。另外普遍存在加工過(guò)后果渣無(wú)法再利用的現(xiàn)象,一方面果渣不及時(shí)處理產(chǎn)生了環(huán)境污染,另一方面造成產(chǎn)品附加值不高。

真空氣流細(xì)胞破壁技術(shù)(vacuum air current for plant cell wall breakdown,VAPB)的作用原理是新鮮植物樣品在密閉加壓條件下進(jìn)行加熱,然后通過(guò)瞬間減壓,原料細(xì)胞內(nèi)的水份突然汽化,發(fā)生閃蒸,就在水變成水蒸氣的過(guò)程,物料細(xì)胞體積猛增,細(xì)胞壁因壓力巨變而破碎,此技術(shù)特點(diǎn)為植物細(xì)胞破壁率高、破壁完全,并且不改變藥材的物理形狀[12]。由于細(xì)胞壁的破碎,使內(nèi)部的有效成分更易被溶劑溶出,植物細(xì)胞破壁率可達(dá)90%以上[13]。此技術(shù)主要應(yīng)用在中草藥有效成分提取研究,在水果活性成分提取的前處理中的應(yīng)用鮮有報(bào)道[14]。

本研究利用真空氣流細(xì)胞破壁技術(shù)對(duì)切片橄欖進(jìn)行細(xì)胞破壁前處理,接著采用亞臨界水提取橄欖總黃酮,實(shí)現(xiàn)橄欖在不粉碎只切片的情況下,對(duì)總黃酮進(jìn)行提取分離,提取后的切片橄欖還可以做為廣式?jīng)龉?達(dá)到提高產(chǎn)品附加值和綜合利用的目的。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

橄欖2014年12月采自廣東省潮安縣歸湖鎮(zhèn)美溪果園,經(jīng)韓山師范學(xué)院生物學(xué)系張福平研究員鑒定為小黃仔1號(hào)欖,單果果重10.5 g,屬于潮州市種植面積最大的良種加工品種,橄欖采摘后立即回實(shí)驗(yàn)室清洗并瀝干水分,保鮮袋包裝于4℃冷藏備用;蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品(≥97%)美國(guó) Sigma公司;其余試劑均為分析純。

T6紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)北京普析通用儀器有限責(zé)任公司;TKA Genpure超純水設(shè)備德國(guó)TKA公司;真空氣流細(xì)胞破壁機(jī)組廣東富味制果廠有限公司自制,如圖1所示;亞臨界提取釜廣東富味制果廠有限公司自制。

圖1　真空氣流細(xì)胞破壁裝置示意圖Fig.1　Schematic diagram of vacuum air current apparatus for plant cell wall breakdown1：氣動(dòng)泄壓閥(0～0.8 Mpa)；2：真空壓力表(0.1～-0.1 Mpa)；3：溫度顯示器；4：壓力調(diào)節(jié)閥；5：蒸汽入口/冷卻水出口；6：加熱/冷卻管；7：進(jìn)出料密封蓋；8：物料腔；9：冷凝水出口/冷卻水入口；10：破壁罐(80 L)；11：加熱/冷卻夾層；12、13：罐體支架；14：排水口；15：水循環(huán)式真空泵；16：真空罐(800 L)；17：真空表(0～-0.1 Mpa)；18：壓力調(diào)節(jié)閥。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1切片橄欖總黃酮提取工藝工藝流程:橄欖→挑選→清洗→瀝干→切片→質(zhì)構(gòu)保護(hù)液處理→真空氣流細(xì)胞破壁處理→亞臨界水提取→總黃酮的測(cè)定

真空氣流細(xì)胞破壁預(yù)處理(VAPB)基本流程:關(guān)閉1號(hào)氣流泄壓閥,根據(jù)泄壓后的壓力將真空罐抽真空到指定真空度;然后將質(zhì)構(gòu)保護(hù)液處理過(guò)的切片橄欖置于反應(yīng)罐中,快速升溫至泄壓溫度;接著通過(guò)4號(hào)壓力閥調(diào)節(jié)反應(yīng)罐中壓力至相對(duì)壓力0.05 MPa,保持該溫度和壓力于一定時(shí)間后,打開(kāi)1號(hào)氣流泄壓閥,快速泄壓,重復(fù)上述步驟進(jìn)行泄壓次數(shù)的實(shí)驗(yàn)。在研究切片厚度和質(zhì)構(gòu)保護(hù)液的過(guò)程中,真空氣流細(xì)胞破壁的工藝條件固定在:壓力差為100 kPa,泄壓溫度100℃,停滯時(shí)間10 min,泄壓重復(fù)次數(shù)2次。

亞臨界提取條件:以超純水為提取劑,將預(yù)處理好的切片橄欖放入提取柱中,首先預(yù)熱器預(yù)熱超純水,當(dāng)溫度達(dá)到180℃后,通過(guò)壓力泵按液固比3∶1的比例把水壓入提取柱中;系統(tǒng)壓力達(dá)到2 MPa后繼續(xù)萃取10 min后萃取結(jié)束[15-16]。

1.2.2切片橄欖總黃酮的總含量準(zhǔn)確稱取25 g研磨破碎后的橄欖肉置于濾紙上,于70℃真空干燥5 h,將干燥后的橄欖連同濾紙卷成濾紙筒,用脫脂棉封口后置于索氏萃取器中,用200 mL甲醇萃取,80℃水浴加熱回流,待索氏萃取器中的萃取液接近無(wú)色時(shí)(約6 h)結(jié)束。將萃取液真空濃縮回收甲醇至近干,用60%乙醇溶解所得萃取物并定容至100 mL。再?gòu)闹腥?.0 mL于25 mL的容量瓶中,然后采用Shao Ping等[17]的NaNO2-Al(NO3)3比色法測(cè)定原料中總黃酮的含量A為0.4215 g/100 g。

1.2.3切片橄欖總黃酮的提取率及破果率的計(jì)算將提取結(jié)束的切片橄欖,挑出結(jié)構(gòu)保持完整的橄欖并稱量其質(zhì)量為m1;將剩余破碎橄欖及提取液定容至100 mL,濾紙過(guò)濾,棄去初濾液,精密量取濾液2.0 mL置于25 mL容量瓶中,采用NaNO2-Al(NO3)3比色法測(cè)定橄欖總黃酮含量,按公式(1)計(jì)算出橄欖總黃酮的提取率Y。

表1　真空氣流細(xì)胞破壁技術(shù)參數(shù)單因素實(shí)驗(yàn)

式(1)

式1中:C表示提取液總黃酮的質(zhì)量濃度,mg/mL;V表示提取液的體積,mL;m為提取前切片橄欖的質(zhì)量,g;A表示1.3.2中橄欖總黃酮的總含量,g/100 g。

式(2)

式2中:m1、m表示果形完整的切片橄欖質(zhì)量,g和提取前切片橄欖的質(zhì)量,g。

1.2.4橄欖切片厚度對(duì)總黃酮提取率和破果率的影響將新鮮橄欖切成厚度約為2～3、3～4、4～5、5～6、6～7、>7 mm的不同厚度,各取50片橄欖直接在1.2.1工藝條件下進(jìn)行真空氣流細(xì)胞破壁前處理,然后進(jìn)行亞臨界水提取總黃酮。研究切片厚度對(duì)總黃酮的提取率和切片的破果率的影響。

1.2.5質(zhì)構(gòu)保護(hù)液濃度對(duì)總黃酮提取率和破果率的影響根據(jù)1.2.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果,將新鮮橄欖切成最適厚度,取7份切片橄欖分別在濃度為0、0.10、0.20、0.30、0.40、0.50、0.60 g/100 mL的海藻酸鈉溶液中浸泡20 min,然后按1.2.1工藝進(jìn)行真空氣流破壁前處理及亞臨界水提取總黃酮,確定海藻酸鈉浸泡液的最佳濃度;另取7份相同質(zhì)量的切片橄欖,在上述選定的最佳海藻酸鈉濃度下浸泡20 min,接著在濃度分別為0、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35 g/100 mL的氯化鈣溶液中浸泡60 min,然后在1.2.1工藝條件下進(jìn)行總黃酮提取,確定氯化鈣溶液的最佳濃度。

1.2.6真空氣流破壁技術(shù)單因素實(shí)驗(yàn)取一定質(zhì)量的最佳厚度的切片橄欖,在最適質(zhì)構(gòu)保護(hù)液浸泡處理后,對(duì)真空氣流細(xì)胞破壁影響因素進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)(表1),然后按1.2.1工藝進(jìn)行總黃酮的提取實(shí)驗(yàn),結(jié)果以總黃酮提取率和破果率為檢測(cè)指標(biāo)。

1.2.7真空氣流細(xì)胞破壁處理工藝條件的優(yōu)化在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,選擇泄壓溫度A(℃)、壓力差B(kPa)、停滯時(shí)間C(min)3因素3個(gè)水平進(jìn)行Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[17]。以總黃酮提取率Y為響應(yīng)值,實(shí)驗(yàn)自變量因素編碼水平表見(jiàn)表2。

1.3數(shù)據(jù)分析

表2　實(shí)驗(yàn)自變量因素編碼及水平

2　結(jié)果與分析

2.1橄欖切片厚度對(duì)總黃酮提取率和破果率的影響

如圖2所示,當(dāng)切片橄欖厚度增加至4～5 mm時(shí),總黃酮提取率下降幅度不大,繼續(xù)增加切片橄欖厚度,則總黃酮提取率急劇下降,曲線陡峭;另一方面,隨著切片橄欖厚度增加,破果率持續(xù)大幅度下降,曲線陡峭。

圖2　橄欖切片厚度對(duì)總黃酮提取率和破果率的影響Fig.2　Effects of thickness of olives on extraction of flavonoids and broken fruit rate注：標(biāo)注不同字母表示差異顯著，p<0.05，圖3～圖8同。

綜合考慮,選擇切片厚度為4～5 mm的原料比較合適,既使得總黃酮提取率保持較高水平,又可以盡可能的降低橄欖的破果率。

2.2質(zhì)構(gòu)保護(hù)液濃度對(duì)總黃酮提取率和破果率的影響

2.2.1海藻酸鈉溶液濃度對(duì)總黃酮提取率和破果率的影響海藻酸鈉是鏈鎖狀高分子化合物,具有形成纖維和薄膜能力,因此選用其作為橄欖切片的組織保護(hù)液。如圖3所示,隨著海藻酸鈉濃度的增加,總黃酮提取率在海藻酸鈉濃度為0.3 g/100 mL之前,總黃酮提取率及破果率下降顯著(p<0.05),當(dāng)海藻酸鈉濃度超過(guò)0.3 g/100 mL時(shí)曲線趨于平緩,總黃酮提取率變化不顯著(p>0.05)。另一方面,隨著海藻酸鈉濃度增大至0.3 g/100 mL,破果率下降顯著,隨著濃度繼續(xù)增加,破果率下降不再顯著(p>0.05)。原因可能是隨著海藻酸鈉溶液濃度的升高,切片橄欖表面形成的膜厚度和密度也相應(yīng)增大,既阻礙了總黃酮的溶出速度,也使切片橄欖不易被破壞,但當(dāng)海藻酸鈉溶液濃度達(dá)到一定程度后,其在表面形成的膜的厚度和密度不再增大,因此對(duì)破果率影響趨于穩(wěn)定。從測(cè)定值來(lái)看,海藻酸鈉濃度在0.2 g/100 mL和0.3 g/100 mL時(shí),總黃酮提取率分別為52.21%和46.61%,下降了5.60%;而破果率分別為28.13%和26.88%,只下降了1.25%。綜合考慮上述因素,選擇海藻酸鈉溶液濃度為0.2 g/100 mL較為適宜。

圖3　海藻酸鈉溶液濃度對(duì)總黃酮提取率和破果率的影響Fig.3　Effects of concentration of sodium alginate on extraction of flavonoids and broken fruit rate

2.2.2氯化鈣溶液濃度對(duì)總黃酮提取率和破果率的影響由圖4可知,隨著氯化鈣濃度的增加,總黃酮提取率顯著降低(p<0.05),而氯化鈣濃度低于0.15 g/100 mL時(shí),隨著其濃度增加,破果率降低很顯著(p<0.05),但是隨著濃度大于0.15 g/100 mL以后,破果率趨于穩(wěn)定,變化不明顯。原因是溶液中Ca2+置換海藻酸鈉中部分H+和Na+形成海藻酸鈣凝膠,進(jìn)一步起到保護(hù)橄欖組織的作用。隨著氯化鈣溶液濃度的升高,切片橄欖組織結(jié)構(gòu)變硬,對(duì)細(xì)胞內(nèi)總黃酮的溶出速度有一定的影響;且隨著橄欖組織結(jié)構(gòu)的變硬,切片橄欖變得更不易被破壞,因此當(dāng)氯化鈣溶液濃度達(dá)到0.15 g/100 mL后,對(duì)破果率的影響不顯著(p>0.05),而對(duì)總黃酮的提取率影響顯著(p<0.05)。因此,選擇氯化鈣溶液濃度為0.15 g/100 mL比較適宜。

圖4　氯化鈣溶液濃度對(duì)總黃酮提取率和破果率的影響Fig.4　Effects of concentration of CaCl2on extraction of flavonoids and broken fruit rate

2.3真空氣流細(xì)胞破壁工藝條件對(duì)總黃酮提取率和破果率的影響

2.3.1真空氣流細(xì)胞破壁泄壓溫度對(duì)總黃酮提取率和破果率的影響由圖5可知,隨著泄壓溫度的增大,總黃酮提取率和破果率逐漸升高,當(dāng)泄壓溫度大于110℃時(shí),總黃酮提取率增大幅度不顯著(p>0.05),但破果率隨著泄壓溫度的增加而顯著增加(p<0.05),原因是隨著溫度的升高,有利于總黃酮的溶出,但達(dá)到一定溫度后,總黃酮的濃度達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡后,其溶出率變化不再顯著,結(jié)合能耗方面的考慮,真空氣流破壁技術(shù)的泄壓溫度在110℃左右比較適宜。

圖5　泄壓溫度對(duì)總黃酮提取率和破果率的影響Fig.5　Effects of decompression’s temperature of VAPB on extraction of flavonoids and broken fruit rate

2.3.2真空氣流細(xì)胞破壁壓力差對(duì)總黃酮提取率和破果率的影響由圖6可知,隨著細(xì)胞破壁壓力差的增大,總黃酮提取率隨著壓力差的增加而顯著增加(p<0.05),壓力差為120 kPa時(shí)提取率達(dá)到最大值,壓力差進(jìn)一步增大,總黃酮提取率明顯下降(p<0.05)。另一方面,破果率隨著壓力差的增加而持續(xù)顯著增大(p<0.05)。原因可能是隨著壓力差的增大,細(xì)胞壁被破壞的程度增大,有利于細(xì)胞內(nèi)總黃酮物質(zhì)溶出,同時(shí)橄欖組織結(jié)構(gòu)受到破壞;當(dāng)壓力差超過(guò)120 kPa時(shí),過(guò)高的壓力差破壞了總黃酮的結(jié)構(gòu),引起總黃酮提取率明顯下降。從圖中破果率曲線可以看出,在壓力差超過(guò)120 kPa時(shí),破果率急劇上升,因此選擇壓力差在120 kPa左右比較適宜。

圖6　真空氣流細(xì)胞破壁壓力差對(duì)總黃酮提取率和破果率的影響Fig.6　Effects of pressure difference of VAPB on extraction offlavonoids and broken fruit rate

2.3.3真空氣流細(xì)胞破壁停滯時(shí)間對(duì)總黃酮提取率和破果率的影響由圖7可知,隨著停滯時(shí)間的延長(zhǎng),總黃酮提取率和破果率逐漸升高,且停滯時(shí)間對(duì)總黃酮提取率及破果率影響顯著(p<0.05)。從圖7曲線走勢(shì)來(lái)看,總黃酮提取率隨著停滯時(shí)間呈現(xiàn)緩慢升高趨勢(shì);而破果率在停滯時(shí)間20 min以內(nèi)時(shí),上升比較緩慢,當(dāng)超過(guò)20 min后,破果率急劇上升。這可能是隨著停滯時(shí)間的延長(zhǎng),切片橄欖整體溫度更均一,細(xì)胞壁變得更軟,在泄壓時(shí)細(xì)胞壁更易被破壞,細(xì)胞內(nèi)總黃酮溶出速度加快;同時(shí)隨著細(xì)胞壁被破壞程度的加大,細(xì)胞間的接合力相對(duì)減小,破果率也隨著上升,因此停滯時(shí)間大于20 min以后,破果率增大更為顯著。綜上所述,停滯時(shí)間選擇在20 min左右最為適宜。

圖7　真空氣流細(xì)胞破壁停滯時(shí)間對(duì)總黃酮提取率和破果率的影響Fig.7　Effects of retention time of VAPB on extraction of flavonoids and broken fruit rate

2.3.4真空氣流細(xì)胞破壁泄壓重復(fù)次數(shù)對(duì)總黃酮提取率和破果率的影響由圖8可知,總黃酮提取率隨著泄壓次數(shù)的增加而增加,在1～3次范圍內(nèi),總黃酮提取率增加顯著(p<0.05),而3次和4次的泄壓次數(shù)對(duì)總黃酮提取率無(wú)顯著影響(p>0.05)。另一方面,破果率隨著泄壓次數(shù)的增加而顯著增加(p<0.05)。這可能是隨著泄壓次數(shù)的增加,切片橄欖內(nèi)部部分未破裂的細(xì)胞不斷破裂,包括細(xì)胞間的連接也不斷被拉斷,隨著泄壓重復(fù)次數(shù)的增多,細(xì)胞壁更多被破壞,細(xì)胞內(nèi)總黃酮溶出量增加,同時(shí)橄欖組織破損率也隨之增加。綜合考慮上述因素,真空氣流細(xì)胞破壁泄壓次數(shù)設(shè)定為3次。

圖8　真空氣流細(xì)胞破壁泄壓重復(fù)次數(shù)對(duì)總黃酮提取率和破果率的影響Fig.8　Effects of decompression’s times of VAPB on extraction of flavonoids and broken fruit rate

2.4真空氣流細(xì)胞破壁工藝條件優(yōu)化

2.4.1回歸模型的建立及方差分析在以上單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,采用真空氣流細(xì)胞破壁的壓力差(A)、泄壓溫度(B)、停滯時(shí)間(C)3因素3水平設(shè)計(jì)Box-Benhnken實(shí)驗(yàn)中心組合實(shí)驗(yàn)。響應(yīng)面分析方案及實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。利用Design-Expert 7.0軟件對(duì)表3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合,獲得以總黃酮提取率為響應(yīng)值的回歸方程:

Y=64.59+1.08A+2.35B+1.26C-4.89AB-4.49AC-1.73BC-5.58A2-7.74B2-4.34C2

表3　響應(yīng)面分析方案及實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表4　總黃酮提取率回歸方程的方差分析

從各因素的顯著性水平差異可知,真空氣流破壁技術(shù)工藝條件對(duì)橄欖總黃酮提取率的影響次序?yàn)?壓力差B>停滯時(shí)間C>泄壓溫度A。壓力差B、泄壓溫度的二次項(xiàng)A2、壓力差的二次項(xiàng)B2、停滯時(shí)間的二次項(xiàng)C2對(duì)總黃酮的提取率的影響都達(dá)到了極顯著水平(p<0.01);泄壓溫度和壓力差的交互項(xiàng)AB、泄壓溫度和停滯時(shí)間的交互項(xiàng)AC對(duì)總黃酮提取率有極顯著的影響(p<0.01)。

2.4.2響應(yīng)面分析及最佳工藝研究根據(jù)回歸方程得出不同因子的響應(yīng)面圖,結(jié)果如圖9所示。3組圖直觀地反映了各因素對(duì)總黃酮提取率的影響。圖9a表示泄壓溫度和壓力差對(duì)提取率的交互作用對(duì)提取率的影響。從圖中可以看出,泄壓溫度和壓力差對(duì)提取率的影響都是明顯的。當(dāng)壓力差比較大時(shí),提取率隨著壓力差的提高變化不明顯,當(dāng)壓力差較低時(shí)候,提取率隨著壓力差的變化而顯著提高,且達(dá)到最大值。圖9b表示泄壓溫度和停滯時(shí)間對(duì)提取率的交互作用對(duì)提取率的影響。由圖9b可知,它們的交互作用對(duì)提取率的影響是非常顯著的(p=0.0021<0.01),響應(yīng)面圖曲面陡峭;隨著泄壓溫度和停滯時(shí)間的同時(shí)增加,提取率達(dá)到最大值。圖9c表示壓力差和停滯時(shí)間的交互作用對(duì)提取率的影響。從圖中可以看出,雖然壓力差和停滯時(shí)間對(duì)提取率的影響是明顯的,但其交互作用卻是不明顯(p=0.1095>0.05)。隨著壓力差和停滯時(shí)間的增加,提取率可達(dá)到最大值。

通過(guò)軟件Design-Expert 7.0軟件分析得真空氣流細(xì)胞破壁技術(shù)的最佳工藝條件:泄壓溫度109.6℃、壓力差121.4 kPa、停滯時(shí)間15.6 min;為了方便實(shí)際操作,調(diào)整工藝條件為:泄壓溫度110℃、壓力差122 kPa、停滯時(shí)間16 min,在此預(yù)處理?xiàng)l件下,橄欖總黃酮提取率預(yù)測(cè)可達(dá)最大值64.85%。在實(shí)際驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中,總黃酮提取率平均值為64.93%±0.61%,與預(yù)測(cè)值接近,說(shuō)明此響應(yīng)面法得到的回歸模型具有一定的可靠性。

圖9　響應(yīng)曲面圖Fig.9　Respongse surface plot

2.5真空氣流破壁技術(shù)對(duì)切片橄欖總黃酮和破果率作用分析

為了評(píng)價(jià)質(zhì)構(gòu)保護(hù)處理及真空氣流破壁技術(shù)對(duì)切片橄欖總黃酮提取率和破果率的影響,實(shí)驗(yàn)將切片橄欖分為兩部分,一部分在最佳質(zhì)構(gòu)保護(hù)液浸泡處理后在2.4.2最優(yōu)真空氣流破壁條件下進(jìn)行破壁處理,然后再進(jìn)行亞臨界水萃取,作為實(shí)驗(yàn)組;另一部分直接進(jìn)行亞臨界水萃取,作為對(duì)照組。兩組實(shí)驗(yàn)所得總黃酮提取率和破果率結(jié)果如表5所示。由表5可知,實(shí)驗(yàn)組總黃酮提取率顯著高于對(duì)照組(p<0.05),由43.70%提高到64.93%,提高了21.23%;另一方面,實(shí)驗(yàn)組的破果率為20.60%,而對(duì)照組為16.71%,破果率雖然增加了3.89%,但是相比總黃酮提取效果的提高,效果還是比較小。由此可得出,經(jīng)過(guò)真空氣流細(xì)胞破壁技術(shù)前處理后的切片橄欖可以提高總黃酮的提取率,同時(shí)由于采用質(zhì)構(gòu)保護(hù)液處理使得提取過(guò)總黃酮的切片橄欖有79.40%組織結(jié)構(gòu)完整,可以作為廣式?jīng)龉脑?因此達(dá)到綜合利用的目的。

3　結(jié)論

通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn),確定了橄欖切片厚度4～

5 mm,先于濃度0.20 g/100 mL海藻酸鈉溶液中浸泡20 min,接著于濃度0.15 g/100 mL 氯化鈣溶液中浸泡60 min進(jìn)行總黃酮提取前質(zhì)構(gòu)保護(hù)處理,可以有效降低橄欖的破果率,同時(shí)對(duì)總黃酮的提取率造成影響在理想范圍內(nèi)。

表5　最優(yōu)真空氣流破壁技術(shù)處理前后總黃酮提取率和破果率的比較

通過(guò)單因素和響應(yīng)面實(shí)驗(yàn),確定了真空氣流細(xì)胞破壁前處理最佳條件為:泄壓溫度110℃、壓力差122 kPa、停滯時(shí)間16 min,泄壓次數(shù)3次,在此條件下,切片橄欖總黃酮提取率為64.93%,破果率20.60%;而未進(jìn)行真空氣流細(xì)胞破壁前處理切片橄欖總黃酮提取率43.70%,破果率16.71%,總體來(lái)說(shuō),經(jīng)過(guò)真空氣流細(xì)胞破壁處理組相對(duì)對(duì)照組來(lái)說(shuō),總黃酮提取率提高21.23%,而破果率只是增加了3.89%,達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。提取過(guò)總黃酮的橄欖,其中79.40%組織結(jié)構(gòu)保持完整,可以作為廣式?jīng)龉脑?提高了橄欖的經(jīng)濟(jì)附加值,達(dá)到了綜合利用的目的。

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Effect of vacuum air current technique for plant cell wall breakdown(VAPB)on the extraction of total flavonoids in chips of Chinese Olive(Canarium album)

LIU Mou-quan1,KONG Mei-lan1,ZHANG Fu-ping1,CHEN De-bin2

(1.College of Life Science and Food Technology,Hanshan Normal University,Chaozhou 521041,China; 2.Guangdong Fuwei Fruits & Nuts Manufactring Co.Ltd,Shantou 515011,China)

Chinese olive(Canarium album)as material,based on single-factor-tests and Box-Behnken center composite experiment,the influences of three pretreatments including thickness of Chinese olive,concentration of texture preservation solution and technological conditions of vacuum air current for plant cell wall breakdown(VAPB)on extraction of flavonoids and broken fruit rate were discussed in this paper.Results showed that:the optimum pretreatments were thickness of Chinese olive 4～5 mm,Chinese Olive was marinated in sodium alginate with concentration of 0.2 g/100 mL for 20 min,then in calcium chloride with concentration of 0.15 g/100 mL for 60 min,technological conditions of VAPB with decompression’s temperature 110℃,pressure difference 122 kPa,retention time 16 min and 3 decompression’s times.Under these pretreatments conditions,the extraction yield of total flavonoids using subcritical water extraction method was 64.93% and broken fruit rate of Chinese olive was 20.60%.Compared with the control group without texture protection liquid and VAPB treatments,extraction yield of total flavonoids was increased by 21.23% and its effect was very significant,broken fruit rate was increased by 3.89% slightly.After extraction,79.40% chips of Chinese olives had whole structure,which could be used as materials of Canton preserved fruits.

Chinese olive(Canarium album);vacuum air current for plant cell wall breakdown(VAPB);total flavonoids;subcritical water

2015-09-17

劉謀泉(1975-),男,碩士,高級(jí)工程師,主要從事食品生物技術(shù)以及食品工程技術(shù)方面的研究,E-mail:liumouquan@163.com。

廣東省重大科技專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目(2010A080403004);廣東普通高校工程技術(shù)開(kāi)發(fā)中心項(xiàng)目(GCZX-A1415);2014年中央財(cái)政支持地方高校發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)基金(粵財(cái)教[2014]276號(hào));廣東順大食品調(diào)料有限公司委托項(xiàng)目(韓合[2012]161號(hào))。

TS255.3

B

1002-0306(2016)07-0252-07

10.13386/j.issn1002-0306.2016.07.040