超聲法提取新疆廢棄番茄莖葉中鞣質的工藝

劉飛 ，陳晴晴 ，李炳奇 ，楊金鳳 ，劉紅

（1石河子大學化學化工學院,石河子 832003；2石河子大學理學院,石河子 832003）

新疆具有種植番茄得天獨厚的氣候條件，新疆番茄醬由于質地優(yōu)良，已被國內外公認為優(yōu)良的原料產(chǎn)品。新疆番茄年加工量約占全國總產(chǎn)量的90%，成為亞洲地區(qū)最大的番茄生產(chǎn)加工和出口基地[1]。而番茄加工過程中，產(chǎn)生的大量番茄莖、葉，目前尚未被種植戶或番茄加工生產(chǎn)企業(yè)利用，一般均作為農(nóng)業(yè)廢棄物處理，這不僅污染環(huán)境，而且造成這一資源的極大浪費。

廢棄番茄莖葉具有重要的開發(fā)利用價值[2]，其提取物中主要含有番茄堿和鞣質等活性成分[3-4]，其中鞣質在莖葉中的含量為5%左右[5]。鞣質又稱鞣酸，是一類復雜的高分子多酚類化合物[6-8]，具有抗感染止血及收斂作用、抗菌、抗病毒和抗齲作用[9]，能清除生物體內過剩的自由基，維護細胞膜的流動和蛋白質的構象，防止輻射誘發(fā)的DNA斷裂，從而在抑制脂質過氧化、心血管病、抗癌、抗突變、抗衰老、抗白內障等方面有獨到功效[10-11]。

鞣質類化合物的研究與分離提取技術進展迅速[12]，已引起了越來越多科研領域的關注，以藥理作用為先導的成分分離逐步展開，新發(fā)現(xiàn)的化合物數(shù)目不斷增多，且有很多已被證明其藥理作用，隨著分離手段的不斷提高及藥理研究的不斷深入[13-18]，鞣質及多酚類成分將會有更加廣闊的發(fā)展前景。

國內外對于廢棄番茄莖葉中相關化合物的研究卻很少，本試驗以廢棄的番茄莖葉為研究對象，對其提取方法進行優(yōu)化，得到最優(yōu)的提取條件，為進一步研究廢棄番茄莖葉中鞣質類物質提供了理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料、試劑與儀器

材料：廢棄番茄莖葉，采自新疆石河子市143團場番茄種植園。

試劑：沒食子酸 (中國藥品生物制品檢定所)、95%乙醇(A.R)、福林酚（北京奧博星生物科技有限公司）、碳酸鈉（分析純）。

儀器：LD隆達HF-2.5B超聲提循環(huán)取機；722G可見分光光度計，上海儀電分析儀器有限公司生產(chǎn)；飛鴿牌臺式離心機，上海安亭科學儀器廠生產(chǎn)；BüchiRotavapor旋轉蒸發(fā)器，瑞士BüchiLabotechnikAG生產(chǎn)；HJ-4型多頭磁力攪拌器，金壇市恒豐儀器廠生產(chǎn)；BS210電子分析天平，德國Sartorius公司生產(chǎn)。

1.2 試驗方法

1.2.1 供試樣品的制備

采集新疆廢棄番茄莖葉，用清水洗凈，在通風處自然晾干，用粉碎機打碎，過30目篩，混勻，備用。

1.2.2 番茄莖葉鞣質的含量測定

番茄莖葉鞣質含量采用可見分光光度法[5]：以沒食子酸作為對照品，在波長760 nm處測定其吸光度，經(jīng)計算得回歸方程A=0.0831c+0.0805，R2=0.9997。

通過測定樣品溶液的吸光度計算溶液中鞣質的含量。

1.2.3 番茄莖葉中鞣質類化合物超聲提取的單因素實驗

1.2.3.1 乙醇濃度對提取效果的影響

精密稱取干燥恒重的粉碎的番茄莖葉（30目）5份，質量均為 200.00 g，分別用 10%、30%、50%、70%、90%的乙醇提取，在室溫下固液比為1∶20，超聲提取2次，每次20 min，合并提取液，然后抽濾，定容，測定鞣質的吸光度值，并計算其含量。

1.2.3.2 固液比對提取效果的影響

稱取粉碎的番茄莖葉（30目）5份，質量均為200.00 g，固液比分別為 1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶35，在室溫下用50%的乙醇超聲提取2次，每次20 min，合并提取液，然后抽濾，定容，測定鞣質的吸光度值，并計算其含量。

1.2.3.3 超聲時間對提取效果的影響

稱取粉碎的番茄莖葉（30目）5份，質量均為200.00 g，在室溫下用50%的乙醇超聲提取，超聲時間為：20、30、40、50、60 min，提取液抽濾，定容，測定鞣質的吸光度值，并計算其含量。

1.2.3.4 超聲次數(shù)對提取效果的影響

稱取粉碎的番茄莖葉（30目）5份，質量均為200.00 g，分別提取 1、2、3、4、5 次，固液比為 1∶20，每次 20 min，在室溫下，用 50%的乙醇超聲提取，提取液抽濾，定容，測定鞣質的吸光度值，并計算其含量。

1.2.4 番茄莖葉中鞣質類化合物超聲提取的正交設計實驗

根據(jù)單因素實驗所優(yōu)化的條件設計正交實驗，進一步優(yōu)化對提取效果影響較大的乙醇濃度（A）、超聲時間（B）、固液比（C）、超聲次數(shù)（D）4個因素，每個因素取3個水平，用L9（34）進行正交實驗設計，優(yōu)選出最佳提取工藝條件。

2 結果與討論

2.1 番茄莖葉中鞣質的提取單因素試驗

2.1.1 乙醇濃度對鞣質提取率的影響

結果如圖1所示。由圖1可知：番茄莖葉中鞣質的提取率隨著乙醇濃度的增大而增加，而當濃度大于50%時鞣質提取率開始下降。因此乙醇濃度在50%左右時鞣質提取率最高，故選取乙醇濃度為30%、50%、70%進行正交試驗。

圖1 乙醇濃度對鞣質提取效果的影響Fig.1 The effect of ethanol concentration on the extraction of tannin

2.1.2 固液比對鞣質提取率的影響

結果如圖2所示。由圖2可知：在一定范圍內，隨著固液比的增加，鞣質提取率增大，而當固液比大于1∶30時，鞣質提取率幾乎不再提高。故選取1∶25、1∶30、1∶35 進行正交實驗。

圖2 固液比對鞣質提取效果的影響Fig.2 The effect of solid-liquid ratios on the extraction of tannin

2.1.3 超聲時間的對鞣質提取率的影響

結果如圖3所示。由圖3可知：隨著提取時間的加長，提取率的增幅不斷增加，但是當超聲時間超過50 min后，鞣質提取率有所下降。因此選擇40、50、60 min進行正交試驗。

圖3 超聲時間對鞣質提取效果的影響Fig.3 The effect of extraction time on extraction of tannin

2.1.4 超聲次數(shù)對鞣質提取率的影響

結果如圖4所示。由圖4可知，隨著超聲次數(shù)的增加，鞣質含量逐漸趨于平緩?？紤]鞣質的提取時間過長易于分解，影響鞣質的提取率，故選擇提取2、3、4次進行正交試驗。

圖4 超聲次數(shù)對鞣質提取效果的影響Fig.4 The effect of extraction times on extraction of tannin

2.2 正交試驗

在單因素試驗結果的基礎上，以鞣質的提取率為考察指標，設計L9(34)正交試驗，試驗結果見表1。

從表1可知，超聲法提取新疆番茄廢棄莖葉中鞣質的最佳工藝條件為A2B2C3D1，即乙醇濃度50%，每次超聲50 min，料液比1∶35，超聲提取2次。

極差分析結果表明，番茄莖葉中鞣質的提取提取率的影響程度大小依次為：A（乙醇濃度）＞B（超聲時間）＞C（固液比）＞ D（超聲次數(shù)）。

3 結論

（1）乙醇濃度及超聲時間是影響廢棄番茄莖葉鞣質的提取率的主要因素，確定了其番茄莖葉鞣質最佳的提取工藝為35倍50%乙醇超聲提取2次，每次 50 min。

（2）該工藝簡單可行，且省時、高效、節(jié)能，可用于番茄廢棄莖葉中鞣質成分的提取，為進一步研究番茄廢棄莖葉中鞣質類物質提供了理論依據(jù)，并增加了新疆番茄資源利用率。

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