青金桔皮中多酚的提取及其抗氧化性研究

段宙位，竇志浩，何　艾，*，謝　輝，岳煒瑗

（1.海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工設(shè)計研究所，海南?？?71100；2.海南大學(xué)食品學(xué)院，海南?？?70228）

青金桔皮中多酚的提取及其抗氧化性研究

段宙位1，竇志浩1，何艾1，*，謝輝1，岳煒瑗2

（1.海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工設(shè)計研究所，海南?？?71100；2.海南大學(xué)食品學(xué)院，海南海口570228）

以青金桔皮為原料，選取乙醇作為提取溶劑，采用Folin-Ciocalteu法測定其多酚含量，探討了乙醇濃度、提取溫度、料液比和提取時間對多酚得率的影響。在單因素實驗的基礎(chǔ)之上，通過正交實驗優(yōu)化提取工藝。采用DPPH自由基法、ABTS自由基法和鐵氰化鉀還原力法測定青金桔皮中多酚提取物的抗氧化活性。結(jié)果表明，青金桔皮多酚的提取工藝為乙醇濃度60%（v/v），溫度55℃，料液比1∶30（g/mL），提取時間3h，提取1次，在此條件下多酚的得率為3.68%（以干重計，w/w）?？寡趸詫嶒灡砻?，青金桔皮多酚提取物具有較強的清除DPPH自由基和ABTS自由基能力，其IC50值分別為1.38mg/mL和0.49mg/mL，還原力測定實驗也得出相似的結(jié)果。

青金桔皮，多酚，提取，抗氧化活性

植物多酚是一類廣泛存在于植物體內(nèi)的大分子化合物，主要存在于植物的皮、根、葉、果中［1］。多酚具有抗氧化、抗突變、抗癌、抗菌、抗動脈硬化與防治冠心病等多種功效［2-7］，廣泛應(yīng)用于食品、化妝品、藥品及保健品等領(lǐng)域。目前，關(guān)于青金桔的研究主要在高產(chǎn)栽培、盆栽工藝等［8-9］方面，尚未開展青金桔皮多酚的提取及抗氧化活性研究。本實驗以青金桔皮為原料，采用有機溶劑浸提法，提取其中的多酚類物質(zhì)，測定其抗氧化活性，旨在為青金桔皮的高值化利用提供理論基礎(chǔ)，提高青金桔的附加值。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

青金桔購于海口市水果市場；Folin-Ciocalteu試劑北京索萊寶科技有限公司；1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl radical 2，2-Diphenyl-1-（2，4，6-trinitrophenyl）hydrazyl，DPPH） 美國Sigma公司；2，2-聯(lián)氮-雙-（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）二銨鹽（2，2’-Azinobis-（3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate），ABTS）上海生工生物有限公司；沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品阿拉丁試劑有限公司；其他試劑均為國產(chǎn)分析純。

101系列數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱上海葉拓儀器儀表有限公司；多功能粉碎機上海江信科技有限公司；CPA225D電子天平德國Sartorius公司；SPH-200B恒溫培養(yǎng)振蕩器上海世平實驗設(shè)備有限公司；SHZ-D（Ⅲ）循環(huán)水式真空泵鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；TU-1810紫外可見分光光度計北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上海亞榮生化儀器。

1.2實驗方法

1.2.1青金桔皮多酚提取工藝流程青金桔皮→清洗→烘干（50℃）→粉碎（60目）→浸提→過濾→取上清液（測定吸光值并計算得率）→優(yōu)化提取工藝→制備多酚提取物→濃縮→干燥（測定抗氧化性）→成品。

(3)模擬工況測試阻垢率實驗。為了使模擬工況測試阻垢率實驗不受試樣腐蝕的影響，實驗選取825耐腐蝕合金，在60℃、常壓的條件下進行掛片實驗72 h。阻垢率按式(4)計算。

1.2.2多酚的測定參考賈冬英等［10］的方法，略有修改。將青金桔皮多酚提取液稀釋200倍，取1mL稀釋液與1mL Folin-Ciocalteu，2mL 15%Na2CO3混勻反應(yīng)2h后，于765nm下測定吸光值。

1.2.3青金桔皮多酚得率的測定

1.2.3.1沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制配制濃度為0.01mg/mL的沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別吸取2、4、6、8、10mL定容至10mL。采用1.2.2方法測定吸光值，以沒食子酸濃度為橫坐標(biāo)，吸光值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，建立標(biāo)準(zhǔn)曲線方程：y=34.286x+0.0332，R2=0.9967，沒食子酸溶液在0.002～0.010mg/mL范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。

1.2.3.2多酚得率的計算取不同條件下提取的樣液，測定吸光值，按下式計算得率。Y（%）=（A-0.0332）×200×V×100/（34.286×1000M），式中：Y為多酚得率；A為樣液吸光值；M為樣品質(zhì)量（g）；200為樣液稀釋倍數(shù)；V為樣液體積。

1.2.4單因素實驗

1.2.4.1乙醇濃度對多酚得率的影響稱取10g青金桔皮粉，按料液比1∶20（g/mL），分別加入40%、50%、60%、70%、80%（v/v）的乙醇溶液，置于50℃恒溫?fù)u床（180r/ min）中浸提3h。取上清液，測定吸光值，計算得率。

1.2.4.2提取溫度對多酚得率的影響稱取10g青金桔皮粉，按料液比1∶20（g/mL），加入60%（v/v）的乙醇溶液，分別于40、45、50、55、60℃恒溫?fù)u床（180r/min）中浸提3h。取上清液，測定吸光值，計算得率。

1.2.4.3料液比對多酚得率的影響稱取10g青金桔皮粉，按料液比1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30（g/mL），分別加入60%（v/v）的乙醇溶液，置于55℃的恒溫?fù)u床（180r/ min）中振蕩3.0h。取上清液，測定吸光值，計算得率。

1.2.4.4時間對多酚得率的影響稱取10g青金桔皮粉，按料液比1∶25（g/mL），加入60%（v/v）的乙醇溶液，置于55℃的恒溫?fù)u床（180r/min）中分別振蕩2.0、2.5、3.0、3.5、4.0h。取上清液，測定吸光值，計算得率。

1.2.4.5提取次數(shù)對多酚得率的影響稱取10g青金桔皮粉，每份按料液比1∶25（g/mL），加入60%（v/v）的乙醇溶液，置于55℃的恒溫?fù)u床（180r/min）中振蕩3h。提取次數(shù)超過1次的，合并提取液，測定吸光值，計算得率。

1.2.5正交實驗根據(jù)單因素實驗結(jié)果，運用L9（34）正交實驗表，以青金桔皮中多酚的得率為指標(biāo)，選擇乙醇濃度、提取溫度、液料比和提取時間做四因素三水平正交實驗，因素水平設(shè)計見表1。

表1　正交實驗因素水平表Table 1　The factors and levels of orthogonal design

1.2.6體外抗氧化活性測定將青金桔皮多酚提取物濃縮、干燥、配成不同質(zhì)量濃度的樣液，采用DPPH法［11-12］、ABTS法［13］、還原力法［14］測定其抗氧化性。

1.2.7數(shù)據(jù)處理采用正交助手V3.1進行正交實驗設(shè)計，Origin7.5繪制圖形。

圖1　乙醇提取濃度對多酚得率的影響Fig.1　Effect of ethanol concentration on the yield of polyphenols

2　結(jié)果與分析

2.1青金桔皮多酚提取的單因素實驗

2.1.1乙醇濃度對多酚得率的影響由圖1可知。當(dāng)乙醇濃度小于60%（v/v）時，隨著乙醇濃度的提高，青金桔皮多酚的得率增加；當(dāng)乙醇濃度大于60%（v/v）時，隨著乙醇濃度的提高，青金桔皮多酚的得率減小。這可能是因為不同濃度的乙醇溶液極性不一樣，60%（v/v）乙醇溶液的極性與多酚提取物的極性相近，根據(jù)相似相溶原理，多酚提取物在60%（v/v）乙醇溶液中的溶解性較大，利于提?。划?dāng)乙醇濃度小于60%（v/v）時，隨著乙醇濃度的提高，多酚的溶出增加，得率增大；當(dāng)乙醇濃度大于60%（v/v）時，多酚的溶出減少，同時一些醇溶性雜質(zhì)、色素、親脂性強的成分溶出量增加，這些成分與多酚競爭同乙醇-水分子結(jié)合，從而導(dǎo)致多酚得率下降。因此，乙醇濃度選擇60%左右為宜。

2.1.2提取溫度對多酚得率的影響由圖2可知，隨著溫度的升高，青金桔多酚的得率先增大后減小，當(dāng)溫度小于55℃時，隨著溫度的升高，得率增大，這是因為溫度升高，分子運動加速，氫鍵更易斷裂，多酚的滲透、溶解、擴散速度也加快，酚類物質(zhì)更易從原料中溶出。當(dāng)溫度大于55℃時，隨著溫度的升高，得率減小，這是因為較高溫度下部分多酚類物質(zhì)發(fā)生氧化或降解反應(yīng)。因此，提取溫度選擇55℃左右為宜。

圖2　溫度對多酚得率的影響Fig.2　Effect of temperatures on the yield of polyphenols

2.1.3料液比對多酚得率的影響由圖3可知，隨著料液比的減小，多酚的得率呈上升趨勢，當(dāng)料液比達到1∶25（g/mL）時，繼續(xù)減小料液比對多酚的得率影響不大，這是因為料液比1∶25（g/mL）時，青金桔皮多酚的溶出基本完全。料液比選擇1∶25（g/mL）左右為宜。

圖3　料液比對多酚得率的影響Fig.3　Effect of solid-liquid ratio on the yield of polyphenol

2.1.4提取時間對多酚得率的影響由圖4可知，當(dāng)時間小于3h時，隨著時間的延長，得率逐漸上升，這是因為時間小于3h時，多酚還未充分溶出；當(dāng)時間在3.0～4.0h時，隨著時間的增加，得率變化不大，表明當(dāng)提取達到一定時間時，多酚的溶出達到平衡；4.0h時，得率略有降低，可能是因為時間過長，一些熱敏性組分被破壞而使多酚類化合物得率降低。提取時間選擇3h左右為宜。

2.1.5提取次數(shù)對多酚得率的影響由圖5可知，提取次數(shù)為3次時，青金桔皮多酚的得率變化不大；提取次數(shù)為2次時多酚的得率稍有提高。由于增加提取次數(shù)對多酚得率的影響不大，同時青金桔皮為廢棄物，原料成本低，綜合考慮得率、效率與經(jīng)濟效益，提取次數(shù)選擇1次為宜。

圖4　時間對中多酚的得率的影響Fig.4　Effect of time on the yield of polyphenol

圖5　提取次數(shù)對多酚得率的影響Fig.5　Effect of extraction times on the yield of polyphenol

2.2正交實驗

由表2可知，4個因素對青金桔皮中多酚得率的影響次序為A＞B＞C＞D，即乙醇濃度＞提取溫度＞料液比＞提取時間，最優(yōu)水平位A2B2C3D3。由表3方差分析可知，乙醇濃度與溫度對多酚得率的影響顯著（p＜0.05），料液比與時間對多酚得率的影響不顯著。由于時間對得率的影響不顯著，且水平D2與D3僅相差0.037%，綜合考慮成本、提取效率，提取時間選擇D2，最終確定青金桔皮多酚的提取工藝為A2B2C3D2，即乙醇濃度60%（v/v），溫度55℃，料液比1∶30（g/mL），提取時間3h，提取次數(shù)1次。對照正交表，正交實驗9組實驗中沒有A2B2C3D2，按A2B2C3D2條件補加實驗，重復(fù)三次取平均值，得青金桔皮多酚的得率為3.68%（以干重計，w/w）。青金桔皮的多酚的得率高于香蕉皮中多酚的得率1.02%［10］，石榴皮中多酚的得率1.42%［15］，芒果皮中多酚的得率1.41%［16］，葡萄皮中多酚的得率0.85%［17］，說明可以從青金桔皮中提取較多的多酚物質(zhì)。

表2　正交實驗設(shè)計及其結(jié)果Table 2　Orthogonal experiment and its results

2.3抗氧化活性的測定

2.3.1DPPH自由基清除作用的測定DPPH分子溶液具有典型紫色，在517nm處有強吸收，當(dāng)它與自由基清除劑作用時，生成無色產(chǎn)物，溶液的紫色變淺。由圖6可知，青金桔皮多酚提取物對DPPH自由基具有一定的清除能力，且隨質(zhì)量濃度的增加而增強。根據(jù)線性方程求出青金桔皮多酚提取物和VC對DPPH自由基的半抑制濃度（the half inhibitory concentration，IC50）分別為1.38、0.0057mg/mL，說明青金桔皮多酚提取物清除DPPH自由基能力弱于VC，這可能是因為多酚提取物是混合物，純度低，雜質(zhì)多，抑制了其活性。一般認(rèn)為某種物質(zhì)清除自由基的IC50值低于10mg/mL，表明其具有較好的抗氧化性［18］，可見青金桔皮多酚提取物仍表現(xiàn)出較強的清除DPPH自由基效果。

表3 方差分析表Table 3　Analysis of variance table

圖6　提取物濃度對DPPH自由基清除率的影響Fig.6　Effect of extract density on rate of scavenging DPPH free radical

2.3.2ABTS自由基清除率的測定ABTS經(jīng)活性氧氧化后生成穩(wěn)定的藍綠色陽離子自由基ABTS+，當(dāng)有自由基清除劑作用時，則會與ABTS+發(fā)生反應(yīng)而使溶液顏色變淺。由圖7可知，隨著青金桔皮多酚提取物質(zhì)量濃度的增加，各提取物對ABTS自由基的清除率也隨之增大。根據(jù)方程求出青金桔皮多酚提取物和VC對ABTS自由基的IC50值分別為0.49、0.0067mg/mL?？梢娗嘟鸾燮ざ喾犹崛∥锞哂星宄鼳BTS自由基能力，但仍弱于VC。

圖7　提取物濃度對ABTS自由基清除率的影響Fig.7　Effect of extract density on rate ofscavenging ABTS free radical

2.3.3還原力的測定據(jù)研究報道［19］，抗氧化活性與還原力之間普遍存在相關(guān)性，吸光值越高，還原能力越強，抗氧化性越強。由圖8可知，青金桔皮多酚提取物具有一定的還原能力，還原力隨提取物質(zhì)量濃度的增加而增強，但仍弱于VC，這與清除DPPH自由基與ABTS自由基表現(xiàn)的效果類似。

圖8　提取物濃度對還原力的影響Fig.8　Effect of extract density on the reduction power

3　結(jié)論

以青金桔皮為原料，采用有機溶劑浸提法，在單因素的基礎(chǔ)上，考察乙醇濃度、提取溫度、液料比、提取時間對多酚得率的影響，通過正交實驗優(yōu)化提取工藝。結(jié)果表明，青金桔皮多酚的提取工藝為乙醇濃度60%（v/v），溫度55℃，料液比1∶30（g/mL），提取時間3h，提取次數(shù)1次，此條件下多酚的得率為3.68%（以干重計，w/w）?？寡趸詫嶒灡砻?，青金桔皮多酚提取物具有較強的清除DPPH自由基和ABTS自由基能力，其IC50值分別為1.38mg/mL和0.49mg/mL，還原力測定實驗也得出相似的結(jié)果。

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Extraction and antioxidant activity of polyphenols from green kumquat peel

DUAN Zhou-wei1，DOU Zhi-hao1，HE Ai1，*，XIE Hui1，YUE Wei-yuan2
（1.Institute of Processing&Design of Agroproducts，Hainan Academy of Agricultural Science，Haikou 571100，China；2.Collage of Food Science and Technology，Hainan University，Haikou 570228，China）

Taking green kumquat peel as raw material，used ethanol as extraction solvent extracting polyphenols，determined the content of polyphenols by Folin-Ciocalteu method，identified the effect of ethanol concentration，temperature，solid-liquid ratio and time on the extraction efficiency of polyphenols.Based on single factor test，an orthogonal design was applied to optimize extraction process.Antioxidant activities of extract were evaluated by three different methods，such as DPPH and ABTS radical scavenging assay，potassium ferricyanide reduction method.The results showed that the optimum polyphenols extraction conditions as follows:extraction solvent 60%ethanol（v/v），extraction temperature 55℃，solid-liquid ratio（g/mL）1∶30，extraction time 3h and one time. Under these conditions，the extraction rate of polyphenols was 3.68%（calculated on dry basis，w/w）.And the experiments of antioxidant activity showed that the extracted polyphenols presented the strong antioxidant activity to the DPPH and ABTS radical，and the IC50was 1.38mg/mL and 0.49mg/mL，respectively.Potassium ferricyanide reduction test also showed similar results.

green kumquat peel；polyphenols；extraction；antioxidant activity

TS201.1

B

1002-0306（2015）10-0244-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.10.043

2014－09－12

段宙位（1985-），男，碩士研究生，研究實習(xí)員，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工。

何艾（1965-），女，本科，助理園藝師，研究方向：熱帶果蔬加工，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測。

海南省科學(xué)事業(yè)費項目（314155）；海南省科研院所技術(shù)開發(fā)專項（KYYS-2014-35）。