乙醇浸提法提取花生殼黃酮類化合物的工藝研究

王洋

（濰坊工程職業(yè)學(xué)院，山東青州 262500）

乙醇浸提法提取花生殼黃酮類化合物的工藝研究

王洋

（濰坊工程職業(yè)學(xué)院，山東青州 262500）

本文通過單因素和響應(yīng)面試驗(yàn)，優(yōu)化了乙醇浸提法提取花生殼中黃酮類化合物的工藝條件，并得到了回歸模型。試驗(yàn)表明，料液比為1:31.5，乙醇體積分?jǐn)?shù)為72%，提取溫度為77.35℃時(shí)，花生殼中黃酮類化合物的提取量為7.32mg/g。

花生殼；黃酮類化合物；乙醇浸提

花生是世界主要油料作物之一，花生單產(chǎn)高、含油率高，分布廣泛[1]。在花生的加工過程中，每年可產(chǎn)生花生殼約500萬t，花生殼大部分被用作燃料或直接丟棄，僅有少部分用于制造膠合劑、密度纖維板、制備塑料填料或化工原料[2]，資源利用量很低，對環(huán)境也有一定程度的污染。經(jīng)研究表明，花生殼中黃酮類化合物具有多種生理活性，不僅對冠心病、高血壓和高血脂等有明顯的療效，還具有抗氧化、抗菌消炎、增強(qiáng)免疫力和抗癌等藥理活性[3,4]。研究表明花生殼中總黃酮含量在1.55%～3.42%[5]，我國年種植花生面積達(dá)450萬hm2，總產(chǎn)量近1650萬t，按照花生含殼量為33%計(jì)算，可得花生殼約500萬t。目前，有關(guān)花生殼中黃酮化合物提取的研究報(bào)道不多，若能從中提取黃酮類化合物，則可以使其增值，提高經(jīng)濟(jì)效益。

在本實(shí)驗(yàn)中，筆者采用乙醇浸提法從花生殼中提取黃酮類化合物，并通過單因素和響應(yīng)面試驗(yàn)，優(yōu)化了提取的工藝條件，開發(fā)了花生殼的綜合利用性，提高了農(nóng)副產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

花生殼：花生剝殼，洗凈后曬干，在45℃烘干，然后用粉碎機(jī)將花生殼粉碎，待用。

蘆丁，生化試劑。

氫氧化鈉、無水乙醇、硝酸鋁等均為分析純試劑。

1.2 儀器與設(shè)備

真空干燥箱旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，DHZ-9420A型，上海一恒科技有限公司；

高速粉碎機(jī)，F(xiàn)W100型，天津市泰斯特儀器有限公司；RE-52AA型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海亞榮生化儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

花生殼→粉碎→脫脂→浸提→過濾→減壓蒸餾→真空干燥→黃酮類化合物

1.3.2 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

用60%乙醇溶液配制濃度0.104mg/mL蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別吸取上述蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液1.00mL、2.00mL、3.00mL、4.00mL、5.00mL，置于10mL容量瓶中，用60%乙醇溶液補(bǔ)充至5.0mL，分別加入濃度為5%亞硝酸鈉溶液0.3mL，搖勻，放置6min后，加入濃度為5%硝酸鋁溶液0.3mL，搖勻，放置6min后再加入濃度為4%的氫氧化鈉溶液4.0mL，搖勻，用60%乙醇溶液稀釋至刻度，搖勻，放置12min后于波長510nm處進(jìn)行吸光度測定，試劑作空白。以吸光度為縱坐標(biāo)，濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，作線性回歸，得蘆丁質(zhì)量濃度x與吸光度y的關(guān)系。

1.3.3 花生殼中黃酮類物質(zhì)含量的測定[6]

稱取一定量的花生殼粉經(jīng)浸提后，量取一定量處理過的提取液，根據(jù)分光光度計(jì)比色法測定其吸光度，得到吸光度后代入回歸方程，計(jì)算得總黃酮含量。

1.3.4 總黃酮化合物提取量的測定

式中，c—提取液中黃酮濃度，mg/mL；

v—提取液體積，mL；

m—花生殼粉質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與分析

2.1 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

圖1 蘆丁的標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1The standard curve of rutin

由圖1可知，蘆丁的標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程為：

2.2 料液比對黃酮提取量的影響

選取65%乙醇為提取劑，提取溫度50℃，提取時(shí)間120min，用不同料液比（1:15，1:20，1:25，1:30，1:35，1:40，1:45 mL/g）浸提花生黃酮類化合物，結(jié)果見圖2。

圖2 料液比對花生殼黃酮提取量的影響Fig.2Effect of material liquid ratio on extraction rate of flavonoids from peanut hull

圖2可以看出，花生殼黃酮提取量隨著料液比的增加而增大，當(dāng)料液比為1:30時(shí)，黃酮提取量為6.64mg/g。隨著料液比的繼續(xù)增大，黃酮提取量增加幅度變小。從實(shí)際生產(chǎn)上來說，適宜的料液比為1:30。

2.3 乙醇體積分?jǐn)?shù)對黃酮提取量的影響

當(dāng)料液比為1:30，提取溫度50℃，回流提取120min時(shí)，考察不同乙醇體積分?jǐn)?shù)20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%對黃酮提取量的影響，結(jié)果見圖3。

圖3 乙醇體積分?jǐn)?shù)對花生殼黃酮提取量的影響Fig.3Effects of ethanol volume fraction on the extraction of flavonoids from peanut hull

由圖3看出，花生殼中黃酮提取量隨乙醇體積分?jǐn)?shù)的增大而增加，當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)達(dá)到60%時(shí)，花生殼中黃酮的提取量為6.29mg/g。但當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)超過60%后，花生殼中黃酮提取量基本維持不變，而且提取液顏色逐漸加深，會(huì)影響黃酮提取的純度。因此，浸提花生殼黃酮適宜的乙醇體積分?jǐn)?shù)為60%。

2.4 提取時(shí)間對黃酮提取量的影響

當(dāng)料液比為1:30，乙醇體積分?jǐn)?shù)為60%，提取溫度50℃，回流提取時(shí)，提取時(shí)間選擇60、90、120、150和180min，分析提取時(shí)間對花生殼黃酮提取量的影響（見圖4）。

圖4 提取時(shí)間對花生殼黃酮提取量的影響Fig.4Effect of extraction time on extraction rate of flavonoids from peanut hull

由圖4可以看出，花生殼中黃酮提取量隨著提取回流時(shí)間的增長而增加，當(dāng)提取時(shí)間超過120min后，黃酮提取量的變化不大。因此，適宜的提取時(shí)間為120min。

2.5 提取溫度對黃酮提取量的影響

在料液比為1:30，乙醇體積分?jǐn)?shù)為60%，在不同的溫度梯度下，回流提取120min。

圖5 提取溫度對花生殼黃酮提取量的影響Fig.5Effect of extraction temperature on extraction rate of flavonoids from peanut hull

由圖5可以看出，花生殼中黃酮提取量隨提取溫度的變化趨勢是先升高然后降低，在提取溫度為65℃時(shí)，達(dá)到峰值。分析其原因可能是提取溫度過高，黃酮類化合物被氧化破壞，黃酮化合物的提取量下降。故最佳提取溫度為65℃。

2.6 花生殼中黃酮提取量的響應(yīng)面優(yōu)化分析

表1 試驗(yàn)因素水平表Table 1Factors and levels of quadratic regression orthogonal rotation combination test

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 2Response surface experimental design and results

由表1、表2、表3可知，模型的P值顯著。以花生黃酮提取量為響應(yīng)值，對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次回歸：

表3 回歸模型的顯著性檢測及方差分析Table 3Significant test and variance analysis of regression model

根據(jù)方差分析分別作響應(yīng)面和等高視線圖，見圖6、圖7和圖8。

圖6 料液比和乙醇體積分?jǐn)?shù)交互作用對黃酮提取量的響應(yīng)面和等高線Fig.6The response surface and contour of the extraction of flavonoids from the interaction between the ratio of material to liquid and ethanol volume fraction

圖7 料液比和提取溫度交互作用對黃酮提取量的響應(yīng)面和等高線Fig.7Response surface and contour of the extraction of flavonoids from the interaction between the ratio of material to liquid and extraction temperature

圖8 乙醇體積分?jǐn)?shù)和提取溫度交互作用對黃酮提取量的響應(yīng)面和等高線Fig.8Response surface and contour of the extraction of flavonoids from ethanol volume fraction and extraction temperature

提取時(shí)間對實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響小，因此，響應(yīng)面優(yōu)化時(shí)未將其作為一個(gè)因素來優(yōu)化。如圖6、圖7和圖8所示，通過組圖可以直觀反映出各因素之間具有顯著的交互作用，最佳落點(diǎn)均在試驗(yàn)因子的選取區(qū)域內(nèi)。利用DesignExpert 8.0軟件進(jìn)行花生殼黃酮提取量的優(yōu)化組合，得到的最佳工藝條件為：料液比為1:31.5，乙醇體積分?jǐn)?shù)為72%，提取溫度為77.35℃，此時(shí)花生殼黃酮提取量為7.32mg/g。結(jié)合實(shí)際的試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行3次模擬驗(yàn)證試驗(yàn)，得出花生殼黃酮提取量的均值為7.29mg/g，與預(yù)測值相比的相對偏差為0.41%，因此證實(shí)了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3 結(jié)論

以花生殼為原料，以乙醇為溶劑，通過響應(yīng)面試驗(yàn)分析浸提花生殼黃酮化合物的最佳工藝條件為：料液比為1:31.5，乙醇體積分?jǐn)?shù)為72%，提取溫度為77.35℃，此時(shí)花生殼黃酮提取量為7.32mg/g。

[1]李明妹,姚開,賈冬英,等.花生功能成分及其綜合利用[J].中國油脂,2004,29(9):14-15.

[2]楊偉強(qiáng),秦曉春,張吉民,等.花生殼在食品工業(yè)中的綜合開發(fā)與利用[J].花生學(xué)報(bào),2003,32(1):33-35.

[3]孟陽,于麗娟,洪伯鏗.花生殼中黃酮類抗氧化物的提取及在食品中的應(yīng)用[J].食品科學(xué),2007,18(12):27-29.

[4]潘少香,孟曉萌,鄭曉冬,等.棗中黃酮類物質(zhì)的研究進(jìn)展[J].中國果菜,2013,12:34-36.

[5]楊增明,王文靜,龔云麒,等.不同產(chǎn)地花生殼藥材中總黃酮含量的測定[J].中國民族民間醫(yī)藥雜志,2004,7l(6):359-360.

[6]畢潔,楊慶利,于麗娜,等.花生殼黃酮乙醇提取工藝探討[J].現(xiàn)代化工,2008,10(28):316-317.

Study on Extraction of Flavonoids from Peanut Hull by Ethanol Extraction

WANGYang
(Weifang Engineer Vocational College,Qingzhou 262500,China)

Process conditions of extracting flavonoids from peanut hull by ethanol extraction were optimized by single factor and response surface experiment,and the regression model was obtained.The results showed that when material liquid ratio was 1:31.5,ethanol concentration 72%,extraction temperature 77.35℃,extraction rate of flavonoids was 7.32mg/g.

Peanut hull;flavonoids;ethanol extraction

R284.2

A

1008-1038(2015)08-0011-04

2015-02-19

王洋（1985—），男，研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)