枳實中橙皮苷與辛弗林的工業(yè)化聯(lián)產工藝研究

張菊華

楊榮文2

劉 偉1

單 楊3

李志堅1

(1. 湖南省農業(yè)科學院農產品加工研究所，湖南 長沙 410125；2. 湖南省超人柑橘產業(yè)有限公司，湖南 瀘溪 416100；3. 湖南省農業(yè)科學院，湖南 長沙 410125)

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枳實中橙皮苷與辛弗林的工業(yè)化聯(lián)產工藝研究

張菊華1

楊榮文2

劉 偉1

單 楊3

李志堅1

(1. 湖南省農業(yè)科學院農產品加工研究所，湖南 長沙 410125；2. 湖南省超人柑橘產業(yè)有限公司，湖南 瀘溪 416100；3. 湖南省農業(yè)科學院，湖南 長沙 410125)

為了提高枳實的綜合利用價值，在已有的枳實中橙皮苷提取工藝的基礎上，研究枳實中辛弗林與橙皮苷聯(lián)產工藝。采用高效液相色譜法測定橙皮苷和辛弗林含量，枳實原料經粉碎后pH 0.3鹽酸溶液浸提，濾液采用Dowex 50(H+)強酸陽離子交換、真空濃縮得到辛弗林；濾渣采用堿提酸沉的方法制得橙皮苷，對聯(lián)產工藝關鍵參數(shù)進行優(yōu)化，重復16批次聯(lián)產中試。聯(lián)產工藝獲得的橙皮苷純度95.0%～98.0%，提取率為24.0%～28.0%；辛弗林純度20.0%以上，辛弗林工業(yè)化提取率3.0‰以上。與傳統(tǒng)工藝相比，產品質量得到提高，聯(lián)產工藝收益明顯上升。

枳實；橙皮苷；辛弗林；聯(lián)產工藝

柑橘容易成花，但座果率較低(僅為3%～5%)，由于生理原因幼果容易造成落果。落果中因含有辛弗林、橙皮苷等多種有效成分，成為具有工業(yè)化生產價值的原料[1]。

橙皮苷具有降低血管脆性、降血壓、抗過敏、抑制腫瘤、抗氧化和清除自由基等作用，在臨床上用于心血管系統(tǒng)疾病的輔助治療，還作為天然抗氧化劑用于食品和化妝品行業(yè)[2]。辛弗林由于結構和內源性神經遞質如腎上腺素和去甲腎上腺素[3]，具有刺激性且能促進能量消耗，抑制食欲，提高代謝和產熱等，被國內外減肥商品制劑廠商廣泛開發(fā)，替代麻黃堿發(fā)揮減肥作用[4]。

橙皮苷目前報道的提取工藝有亞臨界水提取[5]、乙醇超聲提取[6]、果膠酶解法[2]、堿浸酸析[7]等；辛弗林的提取工藝主要有超聲輔助堿提酸沉[8-9]，大多是提取單一功能成分，橙皮苷與辛弗林聯(lián)合提取研究較少[10]。枳實中的辛弗林含量遠低于橙皮苷含量，傳統(tǒng)工業(yè)化生產中常采用加熱到95 ℃并保溫4 h的浸提方法提取橙皮柑，聯(lián)產得到的辛弗林產品純度在0～6.0%，辛弗林提取沒有工業(yè)價值。本研究擬采用液相色譜測定橙皮苷和辛弗林含量，研究提取環(huán)節(jié)的關鍵參數(shù)，提高兩種成分的提取率，并以工業(yè)化收率為考核指標，對聯(lián)產工藝的關鍵步驟優(yōu)化，獲得橙皮苷和辛弗林聯(lián)產的最佳工藝，提高產品質量，聯(lián)產收益也得到明顯上升。

1 材料與方法

1.1 材料

湖南湘西不同產區(qū)的椪柑、臍橙枳實。

1.2 儀器、設備與試劑

液相色譜儀：LC 20AT型，PDA檢測器，日本島津公司；

超聲波清洗機：SB4200DTD型，寧波新芝生物科技股份有限公司；

微型植物粉碎機：FZ-102型，天津泰斯特儀器有限公司；

離心機：KDC-160HR 型，科大創(chuàng)新股份有限公司中佳分公司；

電子天平：AL204型，梅特勒—托利多儀器(上海)有限公司；

提取罐：φ4 000×3 000(37 m3)，自制；

樹脂柱：φ1 200×3 000，江蘇太倉東升化工防腐設備廠；

真空機組：RPPSJ-280型，上海高端泵業(yè)制造有限公司；

提取液結晶罐：32 m3，自制；

雙錐干燥機：SZG-2500型，江蘇常州快達干燥設備有限公司；

辛弗林標準品(94-07-5)：純度98.0%，美國Sigma公司；

橙皮苷：純度>98.0%，上海安普科學儀器有限公司；

甲醇：色譜純，美國Tedia公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品的制備 取不同品種的枳實(或粗提品)，用組織搗碎機搗碎。平行稱取兩份試料，每份試料1.00 g于50 mL離心管中，加入甲醇溶液10.0 mL，50 ℃條件下超聲(超聲功率400 W)處理30 min，以10 000 r/min離心10 min，收集上清液，殘渣均以10 mL提取劑重復提取兩次，合并上清液定容至50 mL，0.45 μm微孔濾膜過濾后待測。

1.3.2 液相色譜條件

(1) 橙皮苷色譜條件：色譜柱：C18色譜柱(粒度5 μm，4.6 mm×250 mm)或同等性能的色譜柱；柱溫：35 ℃；進樣量：20 μL；檢測波長：283 nm；流動相：甲醇(A)和0.1%乙酸水(B)；梯度洗脫程序：0～18 min，80%～30% B；18～25 min，30%～20% B；25～26 min，20%～80% B；26～35 min，80% B，保留時間定性，外標法定量。

(2) 辛弗林色譜條件：色譜柱：C18色譜柱(粒度5 μm，4.6 mm×150 mm)；柱溫：35 ℃；進樣量：20 μL；檢測波長：224 nm；流動相：甲醇(A)和0.1% SDS (B)；等度洗脫A∶B=52∶48(體積比)，保留時間定性，外標法定量。

1.3.3 橙皮苷和辛弗林聯(lián)產工藝流程

1.3.4 不同pH的辛弗林提取率試驗 100 kg椪柑枳實原料，均分5份，每份20 kg，配置不同pH(1.5，1.0，0.5，0.3，0.2)的鹽酸溶液，常溫浸泡攪拌提取4 h，料液比1∶20(g/mL)，過濾收集濾液，測定濾液中辛弗林含量。

1.3.5 料液比對辛弗林提取率影響試驗 100 kg椪柑枳實原料，均分5份，每份20 kg，配置pH 0.3的鹽酸溶液，按不同料液比[1∶10，1∶20，1∶30，1∶40，1∶50(g/mL)]，常溫浸泡攪拌提取4 h(考慮節(jié)省生產時間)，過濾收集濾液，測定濾液中辛弗林含量。

1.3.6 不同陽離子交換樹脂吸附能力及解吸能力試驗 稱取處理好的不同型號的陽離子交換樹脂[732，D72，Dowex 50(H+)，DL08，DL10，D006]30 g，濕法裝柱(300 mm×15 mm)，調節(jié)體積流量2.5 BV/h，各加入收集的水相，收集流出液，用氨水進行洗脫，收集洗脫液；測定流出液和洗脫液中辛弗林的質量濃度，計算吸附能力和解吸率。

1.3.7 料液比對橙皮苷提取率影響試驗 濾渣采用飽和石灰水浸提，采用不同的料液比[1∶30，1∶40，1∶50，1∶60，1∶70 (g/mL)]，分3次常溫浸提，合并提取液，測定提取液中橙皮苷含量，計算橙皮苷提取率。

1.3.8 橙皮苷酸沉工藝 將提取辛弗林后的濾渣采用1.3.3中的堿提酸沉工藝，合并提取液，過濾，用1 mol HCI滴定至出現(xiàn)沉淀，靜置、板框過濾、干燥，得橙皮苷成品。

1.3.9 測定指標的計算

(1) 橙皮苷(辛弗林)提取率：按式(1)計算。

(1)

式中：

E——橙皮苷(辛弗林)提取率，%；

M1——提取液中橙皮苷(辛弗林)質量，kg；

M——枳實原料中橙皮苷(辛弗林)質量，kg。

(2) 吸附能力及解吸率：按式(2)和(3)計算。

(2)

(3)

式中：

A——吸附能力，mg/g Resin；

R——解吸率，%；

C0——初始濃度，mg/mL；

Ce——平衡濃度，mg/mL；

V——吸附液體積，mL；

C1——解析液濃度，mL；

V1——解析液體積，mL；

M——樹脂質量，g。

(3) 橙皮苷(辛弗林)工業(yè)化收率：按式(4)計算。

(4)

式中：

Y——橙皮苷(辛弗林)工業(yè)化收率，%；

M1——產品實收質量，kg；

P——獲得產品的純度，%；

W——獲得產品的水分含量，%；

M——枳實原料質量，kg。

2 結果與分析

2.1 橙皮苷和辛弗林的HPLC分析

橙皮苷和辛弗林分屬于不同類別的活性成分，不能采用單一檢測波長檢測，采用PDA檢測器掃描，橙皮苷和辛弗林的最大掃描波長分別為283，224 nm。將橙皮苷和辛弗林的標準品按照優(yōu)化好的色譜條件測定，線性關系為：橙皮苷Y=2.27×10-5X，R2=0.999 9；辛弗林Y=1.86×10-5X，R2=0.999 9；檢出限均為0.01 mg/kg；橙皮苷和辛弗林標樣色譜圖見圖1、2。

圖1 辛弗林(67.6 mg/kg)HPLC色譜圖Figure 1 HPLC chromatogram of synephrine

圖2 橙皮苷(54.57 mg/kg)HPLC色譜圖Figure 2 HPLC chromatogram of hesperidin

2.2 辛弗林提取工藝優(yōu)化

橙皮苷與辛弗林聯(lián)合提取工藝難點是辛弗林溶于水中性質很不穩(wěn)定，導致得率很低，前期試驗結果表明，枳實原料品種、提取液pH、溫度、料液比等因素[10]對辛弗林工業(yè)化收率都有影響，需對辛弗林關鍵提取環(huán)節(jié)進行優(yōu)化，獲得較高的提取率。

2.2.1 pH對辛弗林提取率的影響 辛弗林在水中溶解度小，但易溶于酸，隨著酸濃度加大，溶解度增大。由圖3可知，隨著pH降低，辛弗林提取率逐漸升高，pH 1.5～0.5處理之間差異顯著，pH 0.3 與pH 0.2處理差異不顯著，pH 0.3辛弗林提取率達97.1%，綜合生產成本考慮，因此選擇pH 0.3，鹽酸摩爾濃度為0.5 mol/L。

2.2.2 料液比對辛弗林提取率的影響 由圖4可知，在pH 0.3和攪拌浸提時間4 h一定的條件下，隨著提取溶劑體積的增大，辛弗林與提取溶劑的濃度差越大，傳質動力越大，提取率逐漸增高，1∶30～1∶50(g/mL)處理差異不顯著，綜合提取及后續(xù)的濃縮工藝的生產成本考慮，料液比1∶30(g/mL)即可滿足生產需求。

不同字母表示差異顯著圖3 不同pH條件下辛弗林提取率Figure 3 Extraction rate of synephrine Under different pH conditions

不同字母表示差異顯著圖4 不同料液比的辛弗林提取率Figure 4 Extraction rate of synephrine Under different solid-liquid ratio

2.2.3 不同陽離子交換樹脂吸附能力及解吸能力比較 酸水提取液中的雜質較多，陽離子交換樹脂對辛弗林有較好的選擇交換性，經過陽離子樹脂交換洗脫后能明顯減少雜質，且辛弗林含量較高。表1為不同陽離子交換樹脂的吸附能力和解吸能力結果，Dowex 50(H+)強酸陽離子樹脂吸附能力及解吸能力較強。

2.2.4 不同原料中辛弗林工業(yè)化收率比較分析 在單因素試驗確定的最優(yōu)條件下，開展椪柑和臍橙枳實的工業(yè)化提取試驗，結果見表2，前期試驗結果表明辛弗林的提取率與原料有關，原料的品種、產地、果徑等因素影響辛弗林的收率，椪柑枳實辛弗林工業(yè)化收率較高(3.77‰～4.83‰)，橙類枳實稍低(3.35‰～3.67‰)。

表1 陽離子交換樹脂的吸附能力和解吸率結果

Table 1 Results of adsorption capacity and desorption capacity for cation exchange resins

陽離子交換樹脂吸附能力/(mg·g-1Resin)解吸率/%73286.774.8D7251.445.7Dowex50(H+)88.382.4DL0845.844.5DL1065.453.7D00682.163.3

表2 不同品種的辛弗林工業(yè)化收率?Table 2 Synephrine industrialization yields of different varieties

? 投料量1 t。

2.3 橙皮苷提取工藝優(yōu)化

2.3.1 堿提取工藝對橙皮苷提取率的影響 橙皮苷提取工藝采用堿溶液浸提[11]，將提取辛弗林后的濾渣采用飽和石灰水溶液浸泡和燒堿溶液浸提，常溫攪拌提取2 h。表3的試驗結果表明兩種提取液的提取率都在92%以上，石灰原料價格低廉，且Ca2+沉淀果膠的同時以OH-提取橙皮苷，因此生產選用飽和石灰水提取。

表3 不同提取溶劑橙皮苷提取率比較Table 3 Extraction rate of hesperidin with different extraction solvents

2.3.2 料液比對橙皮苷提取的影響 由圖5可知，隨著提取溶劑飽和石灰水體積增大，橙皮苷提取率增大，料液比1∶30～1∶50(g/mL)處理差異顯著，1∶60與1∶70(g/mL)處理差異不顯著，綜合生產成本考慮料液比1∶60(g/mL)最佳。

2.3.3 橙皮苷工業(yè)化提取試驗 將提取辛弗林后的濾渣采用堿提酸沉工藝，進行了臍橙和椪柑品種的橙皮柑提取，表4的試驗結果表明：臍橙和椪柑枳實的工業(yè)化收率24.0%～28.0%，橙皮苷純度為95.0%～98.0%。

不同字母表示差異顯著圖5 不同料液比的橙皮苷提取率Figure 5 Extraction rate of hesperidin Under different solid-liquid ratio表4 不同品種的橙皮苷工業(yè)化收率?Table 4 Hesperidin industrialization yields of different varieties

樣本產地純度/%水分/%實收量/kg工業(yè)化收率/%椪柑瀘溪浦市96.510.228524.7椪柑瀘溪浦市96.09.829525.5椪柑瀘八什坪97.09.529826.2椪柑瀘八什坪97.010.230126.2椪柑瀘八什坪97.010.030026.2椪柑瀘溪浦市96.59.528825.2椪柑瀘溪浦市96.010.129525.5椪柑瀘溪武溪96.09.928724.8椪柑瀘溪浦市95.010.129525.2臍橙洪江 97.09.728925.3臍橙洪江 97.09.529025.5臍橙辰溪 97.010.029125.4臍橙辰溪 96.59.729926.1臍橙辰溪 97.010.329225.4臍橙龍山里耶97.09.731827.9臍橙龍山里耶98.010.031527.8

? 投料量1 t。

2.4 橙皮苷和辛弗林產品質量指標

橙皮苷和辛弗林聯(lián)產工藝優(yōu)化后提取的某批次產品指標進行檢測，產品的理化及微生物指標檢測結果見表5，橙皮苷的純度97.0%，辛弗林純度24.8%，滿足生產企業(yè)出口內控指標(橙皮苷≥90.0%，辛弗林≥20.0%)要求。

2.5 聯(lián)產工藝經濟效益分析

工業(yè)化生產從單一提取橙皮苷到聯(lián)合提取橙皮苷與辛弗林是一次工藝進步，也是生產效益的提升。按1 t枳實原料計算，一般可提取20 kg 20%含量的辛弗林，按辛弗林(含量100%)600元/kg的商品價格計算，可增加20 kg×20%(平均含量)×600元/kg=2 400元，原料成本不變，輔料、人工等成本稍有增加，輔料包括鹽酸等試劑200元；燃料100元；人工400元；包裝30元，共增加約730元/t枳實的生產成本，扣除辛弗林提取工藝增加成本，聯(lián)產工藝新增收益約1 670元/t枳實。

表5 聯(lián)產工藝提取的橙皮苷與辛弗林產品質量指標Table 5 Quality index of hesperidin and synephrine product with cogeneration process

3 結論

(1) 本研究提出了枳實中橙皮苷與辛弗林的工業(yè)化聯(lián)產工藝，先利用酸溶液常溫下浸提枳實，所得的濾液采用陽離子交換、真空濃縮等工藝制備辛弗林，酸浸提后的濾渣采用堿提酸沉法獲得橙皮苷。目前工業(yè)化聯(lián)產橙皮苷與辛弗林未見文獻報道，聯(lián)產工藝制備的橙皮苷純度95.0%～98.0%，工業(yè)化收率達24.0%～28.0%；辛弗林純度20.0%以上，工業(yè)化收率達3.0‰以上。研究結果表明聯(lián)產工藝穩(wěn)定、可行，產品質量符合企業(yè)出口內控指標要求。

(2) 傳統(tǒng)工藝加熱提取橙皮苷，可聯(lián)產得到純度為0～6.0%的辛弗林產品(沒有工業(yè)價值)。聯(lián)產工藝中辛弗林的提取通過優(yōu)化樹脂吸附工藝，使得辛弗林純度和工業(yè)化收率明顯提高，聯(lián)產新增收益1 670元/t枳實，大大提高了枳實資源的綜合利用價值。

(3) 聯(lián)產工藝研究僅在浸提與樹脂交換等工藝環(huán)節(jié)的關鍵參數(shù)進行了優(yōu)化，未對聯(lián)產工藝中如枳實原料要求、浸提溫度、浸提時間等進行深入研究，橙皮苷與辛弗林的純度、工業(yè)化收率仍有提升空間。

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Study on industrial cogeneration technology of hesperidin and synephrine in fructus aurantii immaturus

ZHANG Ju-hua1

YANGRong-wen2

LIUWei1

SHANYang3

LIZhi-jian1

(1.AgricultureProductsProcessingInstitute,HunanAcademyofAgriculturalSciences,Changsha,Hunan410125,China; 2.HunanSupermanPlant&ChemicalDevelopmentCo.,Ltd.,Luxi,Hunan416100,China; 3.HunanAcademyofAgriculturalSciences,Changsha,Hunan410125,China)

In order to improve comprehensive utilization value ofFructusaurantiiimmaturus, based on existing extraction process ofFructusaurantiiImmaturus, cogeneration technology of hesperidin and synephrine inFructusaurantiiImmaturuswas presented. HPLC method for determination of hesperidin and synephrine were used,FructusaurantiiImmaturuswas crushed and extracted by pH 0.3 Hydrochloric acid solution, the filtrate use Dowex 50(H+) strong acid cation to exchange, through vacuum concentration to get synephrine; while using alkali extracting the residue, after acid precipitation and vacuum drying process to obtain hesperidin, the cogeneration technical parameters were optimized, and 16 repeated trials were condcted. With cogeneration technology optimized, the purity of hesperidin was 95.0%～98.0%, and extraction rate was 24.0%～28.0%; purity of synephrine was more than 20.0%, and extraction rate of synephrine was above 3‰. Compared with traditional process, the production quality was improved, and the yields was increased.

Fructus aurantii Immaturus; hesperidin; synephrine; cogeneration production process

“十二五”農村領域國家科技計劃課題(編號：2012BAD31B00)

張菊華，女，湖南省農業(yè)科學院研究員，碩士。

單楊(1963-)，男，湖南省農業(yè)科學院研究員，博士。 E-mail: sy6302@sohu.com

2016-10-11

10.13652/j.issn.1003-5788.2016.11.039