不同方法提取荸薺皮中多酚含量的比較

摘要：采用正交試驗(yàn)研究了不同方法提取荸薺（Heleocharis dulcis）皮中多酚的最佳條件。結(jié)果表明，微波輔助法提取的多酚最多，最佳工藝為乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，微波功率為350 W，提取時(shí)間為5 min，料液比為1∶30（g∶mL），在該條件下多酚平均得率最高，達(dá)到2.86%；其次是超聲波輔助法提取，最佳工藝為乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，料液比1∶30（g∶mL），提取溫度60 ℃，提取時(shí)間50 min，在該條件下多酚平均得率為2.51%；加熱法提取多酚得率最低，最佳工藝為乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，料液比1∶30（g∶mL），提取時(shí)間4 h，提取溫度60 ℃，該條件下多酚平均得率為1.96%。3種方法提取的多酚得率不同，各有優(yōu)缺點(diǎn)，可根據(jù)實(shí)際需要選擇。

關(guān)鍵詞：荸薺（Heleocharis dulcis）皮；多酚；加熱提??；微波；超聲波

中圖分類號(hào)：S645.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）13-3426-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.13.039

荸薺（Heleocharis dulcis），又名馬蹄，是莎草科荸薺屬多年生草本植物，也是一種常見的天然經(jīng)濟(jì)作物，在中國長江流域以南各省均有栽培。荸薺作為一種優(yōu)良的藥食同源果蔬食物，自古就有“地下雪梨”和“江南人參”的美譽(yù)[1，2]。目前，中國荸薺栽培面積約為3.5萬hm2，每667 m2產(chǎn)量最高可達(dá)4 000 kg，每年的產(chǎn)量約為7.5×105 t，產(chǎn)量占世界荸薺產(chǎn)量的95%以上[2，3]。荸薺皮中含有抗菌成分荸薺英，對(duì)多種細(xì)菌均有不同程度的抑制作用，其主要成分為酚類、生物堿、有機(jī)酸、皂苷及游離黃酮類等，荸薺皮中還含有豐富的水溶性棕色素和膳食纖維[4]。荸薺皮是加工的副產(chǎn)品，其質(zhì)量占鮮荸薺的20%～25%[1]，通常被丟棄。如果能將這些廢棄物加以處理，提取荸薺皮中的多酚、黃酮、荸薺皮色素等物質(zhì)[5]，可用于食品的保鮮和天然的食品添加劑以及保健品的開發(fā)。同時(shí)增加了荸薺種植的產(chǎn)品附加值，提高種植戶的經(jīng)濟(jì)效益。近年來研究發(fā)現(xiàn)，一些農(nóng)業(yè)、食品工業(yè)副產(chǎn)品的提取物中也含有豐富的多酚類物質(zhì)，其中有些提取物中多酚含量很高[6-12]。目前，對(duì)荸薺皮中多酚的研究卻鮮見報(bào)道[13-16]。本試驗(yàn)旨在探討采用加熱、超聲波輔助、微波輔助等提取方法提取荸薺皮中多酚類物質(zhì)的條件及3種方法的比較，方便后期根據(jù)不同需要選擇合適的提取方法。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 材料來源 荸薺（廣西產(chǎn)），從武漢菜市場收集荸薺皮，剔除雜質(zhì)，洗凈，在恒溫烘干箱內(nèi)以50 ℃烘干，用微型植物粉碎機(jī)粉碎備用。

1.1.2 主要儀器與試劑 RE-2000A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器（上海亞榮生化儀器廠）；SHB-ⅢA型循環(huán)水式多用真空泵（上海豫康科教儀器設(shè)備有限公司）；FZ102型微型植物粉碎機(jī)（天津市泰斯特儀器有限公司）；2K-60AB型電熱真空干燥箱（上海申光儀器有限公司）；DHP120型恒溫培養(yǎng)箱、ZKF030型電熱真空干燥箱（上海實(shí)驗(yàn)儀器廠有限公司）；JA5003B型電子天平（上海越平科學(xué)儀器有限公司）；HH-4型數(shù)顯恒溫水浴鍋（國華電器有限公司）、752型分光光度計(jì)（上海精密科學(xué)儀器有限公司）；超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；微波爐（格蘭仕微波爐有限公司）。

無水乙醇，碳酸鈉，沒食子酸，F(xiàn)olin試劑，均為分析純。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 荸薺皮多酚提取正交試驗(yàn) 稱取荸薺皮粉末5.000 g若干份，按照正交設(shè)計(jì)（表1、表2、表3）的條件向試驗(yàn)材料中加入一定體積分?jǐn)?shù)的乙醇，按照不同的提取方法提取荸薺皮中的多酚。加熱完成后將其在負(fù)壓條件下過濾取濾液。收集濾渣加入第一次提取體積80%的乙醇進(jìn)行二次浸提，再次負(fù)壓抽濾取濾液，兩次濾液混合保存?zhèn)溆谩Ｔ偃?.1 mL樣品用分光光度計(jì)在765 nm波長處測定其吸光度并記錄，每間隔15 min記錄一次吸光度，記錄1 h。

1.2.2 沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 準(zhǔn)確吸取濃度為226 μg/mL的沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液0、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30 mL于容量瓶中，分別加入去離子水2.00、1.95、1.90、1.85、1.80、1.75、1.70 mL，再加入Folin試劑1.00 mL，充分振蕩后靜置3～4 min，分別加入1.00 mL的10%Na2CO3，定容至10 mL，振蕩后于沸水浴中水浴1 min，同時(shí)設(shè)置試劑空白對(duì)照，在765 nm下測定吸光度。以吸光度為縱坐標(biāo)，沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，求回歸方程。

1.2.3 多酚含量測定 樣品中多酚含量的測定，吸取0.10 mL不同方法提取的提取液，同時(shí)設(shè)置試劑空白對(duì)照，按上述方法測定吸光度。根據(jù)回歸方程求出多酚含量。按照以下公式計(jì)算荸薺皮中多酚得率。

多酚得率=y×100×v×10-6/M×100%

式中，y為荸薺皮樣品溶液中的多酚濃度 （μg/mL）；v為荸薺皮樣品粗提液體積（mL），M為用來浸提的荸薺粉的質(zhì)量（g）。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

用Excel軟件建立回歸方程，用SPSS19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

在波長765 nm下測定吸光度，以吸光度為縱坐標(biāo)，沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到回歸方程為y=15.765x+0.031 6，相關(guān)系數(shù)R2=0.994 5（圖1）。

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 加熱法正交試驗(yàn)結(jié)果 由表4的極差分析可知，4個(gè)因素對(duì)荸薺皮中多酚得率影響的主次順序?yàn)橐掖俭w積分?jǐn)?shù)>料液比>提取時(shí)間>提取溫度，加熱法從荸薺皮中提取多酚的最佳工藝為A3B1C3D2，在此條件下進(jìn)行3次驗(yàn)證試驗(yàn)，荸薺皮中提取的多酚得率分別為1.94%、1.97%、1.96%，平均得率為1.96%。

2.2.2 微波輔助法正交試驗(yàn)結(jié)果 由表5的極差分析可知，4個(gè)因素對(duì)荸薺皮中多酚得率影響的主次順序?yàn)榱弦罕?gt;乙醇體積分?jǐn)?shù)>提取時(shí)間>提取功率，微波輔助法從荸薺皮中提取多酚的最佳工藝為A2B2C2D3，在此條件下進(jìn)行3次驗(yàn)證試驗(yàn)，荸薺皮中提取的多酚得率分別為2.86%、2.82%、2.89%，平均得率為2.86%。

2.2.3 超聲波輔助法正交試驗(yàn)結(jié)果 由表6的極差分析可知，4個(gè)因素對(duì)荸薺皮中多酚得率影響的主次順序?yàn)橐掖俭w積分?jǐn)?shù)>料液比>提取溫度>提取時(shí)間，超聲波輔助法從荸薺皮中提取多酚的最佳工藝為A2B3C3D3，在此條件下進(jìn)行3次驗(yàn)證試驗(yàn)，荸薺皮中提取的多酚得率分別為2.46%、2.55%、2.51%，平均得率為2.51%。

從加熱法、超聲波輔助法、微波輔助法提取荸薺皮中多酚的效果來看，加熱法最佳提取工藝的多酚平均得率為1.96%，微波輔助法最佳提取工藝的平均多酚得率為2.86%，超聲波輔助法最佳提取工藝的平均多酚得率為2.51%，可以看出微波輔助法提取的效率明顯優(yōu)于超聲波輔助法和加熱法，分別比超聲波輔助法和加熱法得率高0.35、0.90個(gè)百分點(diǎn)；而超聲波輔助法提取高于加熱法0.55個(gè)百分點(diǎn)。采用不同提取方法進(jìn)行提取時(shí)，各因素的影響大小不同，加熱法和超聲波輔助法提取乙醇體積分?jǐn)?shù)的影響作用最大，而微波輔助法提取時(shí)料液比的影響最大。

3 小結(jié)與討論

本試驗(yàn)采用加熱法提取荸薺皮中多酚，結(jié)果表明影響多酚得率的主次順序?yàn)橐掖俭w積分?jǐn)?shù)>料液比>提取時(shí)間>提取溫度，加熱法從荸薺皮中提取多酚的最佳工藝為A3B1C3D2，即乙醇體積分?jǐn)?shù)60%、料液比為1∶30、提取時(shí)間為4 h、提取溫度為60 ℃，在此條件下，從荸薺皮中提取到的多酚平均得率為1.96%。

郭艷華等[13]在用超聲波輔助提取荸薺皮多酚的研究中，在考慮提取溶劑pH的情況下用60%的乙醇提取，料液比1∶30，超聲時(shí)間50 min，此條件下得到的多酚得率為1.80%。羅楊合[14]采用Folin-Ciocalteu法測定馬蹄皮中多酚的含量，在0.20 mL 1 mol/L FC試劑中加入0.15 mL 10% Na2CO3，25 ℃反應(yīng)80 min后得到的總酚含量為4.86%。陳秋娟等[15]采用超聲波輔助提取荸薺皮多酚的研究中考慮了提取溫度、提取時(shí)間、料液比、乙醇體積分?jǐn)?shù)4個(gè)因素，最佳提取工藝為提取溫度50 ℃、乙醇體積分?jǐn)?shù)60%、料液比1∶16、超聲時(shí)間20 min，此條件下多酚得率為3.00%。本研究沒有考慮pH，采用超聲波輔助法提取的最佳工藝為乙醇體積分?jǐn)?shù)60%、料液比1∶30、提取溫度60 ℃、提取時(shí)間50 min，在此條件下，從荸薺皮中提取到的多酚平均得率為2.51%。

陳秋娟等[16]采用微波輔助法提取荸薺皮中多酚的研究中，最佳提取工藝為提取功率400 W，乙醇體積分?jǐn)?shù)70%，提取時(shí)間6 min，料液比1∶40，在此條件下，多酚得率為3.15%。本研究采用微波輔助法探討提取功率、提取時(shí)間、料液比、乙醇體積分?jǐn)?shù)4個(gè)因素對(duì)荸薺皮中多酚得率的影響，得到的最佳提取工藝為料液比1∶30、乙醇體積分?jǐn)?shù)60%、提取時(shí)間5 min、提取功率350 W，在此條件下，從荸薺皮中提取到的多酚平均得率為2.86%。

通過對(duì)3種提取方法的比較研究，發(fā)現(xiàn)微波輔助法提取荸薺皮中多酚的效率最高，省時(shí)省力，節(jié)約材料，但是不宜大規(guī)模提取。超聲波輔助提取荸薺皮中多酚的效率略低于微波輔助法，但是超聲波輔助法可以大規(guī)模提取，若是進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)采用超聲波輔助法提取較好。加熱法提取荸薺皮中多酚的效率最低，耗時(shí)很長，但是提取工藝方便簡單，也適用于工業(yè)化生產(chǎn)。根據(jù)以上分析，在實(shí)際工作中可以根據(jù)具體情況選擇不同的提取方法。

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