響應(yīng)面法優(yōu)化超聲波提取南瓜皮葉黃素的工藝研究

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(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院,江蘇南京 210095;2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,江蘇南京 210014;3.國(guó)家蔬菜加工技術(shù)研發(fā)分中心,江蘇南京 210014)

南瓜(CucurbitamoschataDuch)是雙子葉植物門(mén)葫蘆科南瓜屬植物,在世界各地都有廣泛種植[1]。南瓜加工副產(chǎn)物-南瓜皮和南瓜籽約占整個(gè)南瓜的10%～40%,通常被作為廢棄物處理,但南瓜皮中含有豐富的葉黃素(0～17 mg/100 g FW)[2],其主要以葉黃素酯的形式存在,不易被人體吸收,需要經(jīng)過(guò)提取、皂化處理才能獲得人體所能吸收的游離態(tài)葉黃素。

圖1 反式葉黃素及葉黃素順式異構(gòu)體 Fig.1 All trans utein and its cis isomers

醫(yī)學(xué)研究表明,葉黃素具有比β-胡蘿卜素更優(yōu)良的抗氧化性能,能抵御自由基在人體內(nèi)造成的細(xì)胞與器官損傷,還能減少某些慢性疾病如癌癥、心臟病、II型糖尿病等的發(fā)病[3-4]。然而,由于葉黃素分子中含多個(gè)共軛碳碳雙鍵,使其具有多種異構(gòu)體(圖1)。研究發(fā)現(xiàn),在生物體內(nèi)反式葉黃素的生物活性較其順式異構(gòu)體高很多[5]。因此,優(yōu)化南瓜皮提取過(guò)程,提高制品中反式葉黃素的含量、減少順式異構(gòu)體的形成,是研究需要解決的問(wèn)題。

近年來(lái),超聲波提取作為一種頗具優(yōu)勢(shì)的提取方法,逐漸應(yīng)用于天然植物活性成分的提取中[6-9],其主要利用超聲波在液體中的空化作用加速植物有效成份的浸出[10]。盡管超聲波提取具有提取溫度低、提取效率高、提取時(shí)間短的獨(dú)特優(yōu)勢(shì),但不當(dāng)?shù)某晽l件也可能導(dǎo)致葉黃素的降解和異構(gòu)化[11-12]。因此,本研究以南瓜皮為原料,利用超聲波提取其中的葉黃素,通過(guò)考察各因素對(duì)南瓜皮中反式葉黃素及其順式異構(gòu)體提取量的影響,采用響應(yīng)面法優(yōu)化南瓜皮中葉黃素的提取工藝條件,以期獲得適宜的提取方法,為葉黃素的高效提取及南瓜皮的綜合利用提供參考。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

“蜜本”南瓜(CucurbitamoschataDuch. cv.Miben) 江蘇省南京市孝陵衛(wèi)農(nóng)貿(mào)市場(chǎng),取南瓜皮,經(jīng)冷凍干燥、粉碎過(guò)40目篩后,制成南瓜皮粉(水分含量為3.56%±0.08%,w/w),冷藏備用;反式葉黃素標(biāo)準(zhǔn)品 純度97%,CAS#:X6250 美國(guó)Sigma公司;甲基叔丁基醚(methyl tert-butyl ether,MTBE)、甲醇(均為色譜純) 美國(guó)天地公司;純凈水 杭州娃哈哈集團(tuán)有限公司;氮?dú)?純度99.99%) 南京文達(dá)特種氣體有限公司;其他試劑均為分析純。

1200高效液相色譜儀(配二極管陣列檢測(cè)器) 美國(guó)安捷倫科技有限公司;6530精確質(zhì)量數(shù)四級(jí)桿-飛行時(shí)間質(zhì)譜儀(6530 Q-TOF) 美國(guó)安捷倫科技有限公司;KQ-300GVDV臺(tái)式三頻恒溫?cái)?shù)控超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司;FD-1A-50型冷凍干燥機(jī) 北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;BS224S電子分析天平 北京賽多利斯科學(xué)儀器公司;TG16-WS臺(tái)式高速離心機(jī) 湖南湘儀離心機(jī)儀器有限公司;SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵 鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司;RE-52A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海亞榮生化儀器廠;MD 200氮?dú)獯祾邇x 杭州奧盛儀器有限公司;FW100高速萬(wàn)能粉碎機(jī) 天津市泰斯特儀器有限公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 超聲提取 參考付莉等[2]的方法并稍作修改,準(zhǔn)確稱(chēng)取0.50 g南瓜皮粉置于50 mL具塞三角瓶中,按適量液固比加入一定體積比的提取試劑,在超聲頻率為45 kHz,在一定的超聲功率下提取一段時(shí)間,采用冷卻水循環(huán)控制水浴溫度為室溫。待提取結(jié)束后,將提取液抽濾,于4000 r/min下離心10 min,收集上清液。

參考胡建中等[13]的方法并稍作修改,向15 mL上清液中加入2 mL 40% KOH-甲醇溶液,搖勻后置于暗處25 ℃皂化12 h,轉(zhuǎn)移至分液漏斗,加入30 mL正己烷,振蕩1 min,再加入38 mL 10%硫酸鈉溶液,收集上層溶液,45 ℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā),氮?dú)獯蹈?獲得南瓜皮葉黃素提取物。所有操作均在避光環(huán)境下完成。

1.2.2 反式葉黃素及其順式異構(gòu)體分析 用5 mL甲醇復(fù)溶南瓜皮葉黃素提取物,并進(jìn)行高效液相色譜-二極管陣列檢測(cè)-大氣壓化學(xué)電離質(zhì)譜分析[11,14]。

1.2.2.1 C30-HPLC-DAD-MS分析條件 HPLC分析條件:YMC-C30色譜柱(4.6 mm×250 mm,5 μm);流動(dòng)相:A為水-MTBE-甲醇(5∶25∶75,V/V/V),B為水-MTBE-甲醇(5∶85∶10,V/V/V);洗脫梯度設(shè)置:0～4.5 min,95%→80% A;4.5～12.5 min,80%→50% A;12.5～18 min,50%→25% A;18～24 min,25%→5%A;24～30 min,5%→95% A;二極管陣列檢測(cè)器,檢測(cè)波長(zhǎng):450 nm;流速:0.6 mL/min;進(jìn)樣量:20 μL;柱溫:25 ℃。

MS條件:色譜柱流出組分進(jìn)入質(zhì)譜儀的流速為10 μL/min;離子源:APCI+;掃描范圍:m/z 80～1000;毛細(xì)管電壓:2500 V;干燥氣體:5 L;霧化氣體:20 psi;氣化溫度:350 ℃;蒸汽溫度:400 ℃;電暈電流:4 μA。

1.2.2.2 反式葉黃素標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制 精確稱(chēng)取1.0 mg反式葉黃素標(biāo)準(zhǔn)品,用甲醇溶解并定溶于25 mL棕色容量瓶,混勻,制成質(zhì)量濃度為40 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)液。分別取一定量標(biāo)準(zhǔn)液于10 mL容量瓶中,用甲醇定容并混勻,制成濃度2、4、6、8、10、20 μg/mL的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液,按照1.2.2.1 HPLC分析條件,每個(gè)系列濃度進(jìn)樣3次,以反式葉黃素系列標(biāo)準(zhǔn)液質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)、相應(yīng)吸收峰面積為縱坐標(biāo),繪制反式葉黃素標(biāo)準(zhǔn)曲線,得到回歸方程Y=28.14X+104.14,R2=0.9991。

1.2.2.3 南瓜皮中反式葉黃素及其順式異構(gòu)體定性定量分析方法 對(duì)于南瓜皮中的反式葉黃素,可對(duì)照反式葉黃素標(biāo)準(zhǔn)品的色譜圖,根據(jù)其保留時(shí)間的一致性定性鑒定,再根據(jù)峰面積大小,由所繪制的反式葉黃素標(biāo)準(zhǔn)曲線,計(jì)算其含量;由于葉黃素順式異構(gòu)體沒(méi)有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)品,因此利用其特征吸收波長(zhǎng)、紫外-可見(jiàn)光譜特性、順式吸收強(qiáng)度(Q值,順式吸收峰“高度值”與最大吸收波長(zhǎng)“高度值”之比)以及質(zhì)譜離子碎片特性[15-16]進(jìn)行定性分析,再通過(guò)替換計(jì)算法[15]對(duì)葉黃素順式異構(gòu)體進(jìn)行定量測(cè)定。葉黃素提取量計(jì)算公式如下:

式中:C-葉黃素提取量,μg/g dw;Y-吸收峰面積;l-復(fù)溶溶劑體積,mL;m-樣品質(zhì)量,g。

1.2.3 南瓜皮葉黃素提取溶劑的選擇 在查閱國(guó)內(nèi)外大量參考文獻(xiàn)[17-21]的基礎(chǔ)上,選取5種文獻(xiàn)報(bào)道中的葉黃素提取最佳溶劑,分別為正己烷-乙醇-丙酮-甲苯(10∶6∶7∶7,V/V/V/V:)、丙酮-石油醚(2∶1,V/V)、無(wú)水乙醇、氯仿-乙醇(3∶2,V/V)及乙醇-石油醚(2∶1,V/V),按照1.2.1所述工藝,固定參數(shù):超聲功率210 W,液固比30∶1 mL/g,提取時(shí)間30 min,提取南瓜皮中葉黃素,比較不同試劑對(duì)提取物中反式葉黃素及其順式異構(gòu)體提取量的影響,獲得南瓜皮葉黃素的最佳提取溶劑。

1.2.4 單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.4.1 溶劑比例對(duì)南瓜皮中葉黃素提取量的影響 按照1.2.1項(xiàng)下方法,參考文獻(xiàn)[2]中的方法,設(shè)置乙醇/石油醚體積比分別為2∶1、2∶2、2∶3、2∶4、2∶5,于超聲功率210 W,提取時(shí)間30 min,液固比30∶1 mL/g條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),考察乙醇/石油醚體積比對(duì)南瓜皮中反式葉黃素及其順式異構(gòu)體提取量的影響。

1.2.4.2 超聲功率對(duì)南瓜皮中葉黃素提取量的影響 按照1.2.1項(xiàng)下方法,參考文獻(xiàn)[2]中的方法,設(shè)置超聲功率分別為150、180、210、240、270 W,于乙醇/石油醚體積比2∶1,提取時(shí)間30 min,液固比30∶1 mL/g條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),考察超聲功率對(duì)南瓜皮中反式葉黃素及其順式異構(gòu)體提取量的影響。

1.2.4.3 液固比對(duì)南瓜皮中葉黃素提取量的影響 按照1.2.1項(xiàng)下方法,參考文獻(xiàn)[2]中的方法,設(shè)置液固比分別為20∶1、25∶1、30∶1、35∶1、40∶1 mL/g,于乙醇/石油醚體積比2∶1,超聲功率180 W,提取時(shí)間30 min條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),考察液固比對(duì)南瓜皮中反式葉黃素及其順式異構(gòu)體提取量的影響。

1.2.4.4 提取時(shí)間對(duì)南瓜皮中葉黃素提取量的影響 按照1.2.1項(xiàng)下方法,參考文獻(xiàn)[2]中的方法,設(shè)置提取時(shí)間分別為20、30、40、50、60 min,于乙醇/石油醚體積比2∶1,超聲功率180 W,液固比35∶1 mL/g條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),考察提取時(shí)間對(duì)南瓜皮中反式葉黃素及其順式異構(gòu)體提取量的影響。

1.2.5 響應(yīng)面法實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,運(yùn)用 Design Expert 8.0.6軟件,選取三個(gè)主要因子:超聲功率(x1)、提取時(shí)間(x2)、液固比(x3),采用中心組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(Face-centred Central Composite design,FCCD),以反式葉黃素提取量(Y1)、葉黃素順式異構(gòu)體提取量(Y2)為響應(yīng)值進(jìn)行三因素三水平的中心組合實(shí)驗(yàn)并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)編碼值如表1所示。

表1 中心組合實(shí)驗(yàn)因素水平表Table 1 Levels and factors of central composite experiments

1.3數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1南瓜皮中的葉黃素鑒定

采用C30-HPLC-DAD-MS方法測(cè)定了南瓜皮葉黃素提取物中的主要成分,結(jié)果如圖2所示。通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)品比對(duì),結(jié)合光譜圖(圖3)、質(zhì)譜圖(圖4)與相關(guān)文獻(xiàn)[21-22]共鑒定出1種反式葉黃素及4種葉黃素順式異構(gòu)體(9-順式葉黃素,9′-順式葉黃素,13/13′-順式葉黃素,15-順式-葉黃素)。由于13-順式葉黃素與13′-順式葉黃素相似的光譜性質(zhì),本研究未能分離鑒定。

基于此,本研究進(jìn)一步考察超聲提取過(guò)程中各因素對(duì)南瓜皮中葉黃素及其順式異構(gòu)體的影響。

圖2 南瓜皮中葉黃素提取物的HPLC色譜圖Fig.2 HPLC Chromatograms of lutein and its cis isomers in extract of pumpkin peels注:峰1為15-順式葉黃素,峰2為13/13′-順式葉黃素,峰3為反式葉黃素,峰4為9-順式葉黃素,峰5為9′-順式葉黃素，圖3同。

圖3 反式葉黃素及其順式異構(gòu)體的光譜圖Fig.3 Spectrum overlays of trans lutein and its cis isomers

圖4 反式葉黃素及其順式異構(gòu)體的質(zhì)譜圖Fig.4 Positive ion APCI mass spectra of trans lutein and its cis isomers

2.2南瓜皮葉黃素最佳提取溶劑的確定

研究比較了正己烷-乙醇-丙酮-甲苯、丙酮-石油醚、無(wú)水乙醇、氯仿-乙醇及乙醇-石油醚5種提取溶劑對(duì)南瓜皮中反式葉黃素及其順式異構(gòu)體提取量的影響,結(jié)果見(jiàn)表2,從表中可以看出不同溶劑之間反式葉黃素提取量存在顯著差異(p<0.05),其中乙醇-石油醚(2∶1,V/V)提取反式葉黃素的提取量最高,達(dá)到(116.5±0.9)μg/g dw,而無(wú)水乙醇提取效率最差,可能是因?yàn)橐掖际菑?qiáng)極性溶劑,石油醚是弱極性溶劑,二者的介電常數(shù)相差較大,混合后溶劑極性改變范圍也較大,更容易與葉黃素的極性接近,提高了萃取葉黃素的能力[17];而對(duì)于葉黃素順式異構(gòu)體而言,乙醇-石油醚(2∶1,V/V)的提取量與正己烷-乙醇-丙酮-甲苯(10∶6∶7∶7,V/V/V/V)和丙酮-石油醚(2∶1,V/V)的提取量之間均無(wú)顯著差異。此外,乙醇和石油醚價(jià)格便宜均較易獲得,且乙醇和石油醚沸點(diǎn)較低,后續(xù)的分離提純工序中容易除去。因此,綜合考慮反式葉黃素提取效率及溶劑的安全性,本實(shí)驗(yàn)選取乙醇-石油醚混合溶劑作為南瓜皮中葉黃素的提取溶劑。

表2 不同提取溶劑對(duì)南瓜皮葉黃素提取量的影響Table 2 Effects of different solvents on extraction efficiency of lutein from pumpkin peel

注:不同小寫(xiě)字母表示不同溶劑提取葉黃素之間存在顯著性差異(p<0.05)。

2.3單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.3.1 溶劑比例的影響 由圖5a可知,當(dāng)乙醇與石油醚體積比分別為2∶1和2∶2時(shí),南瓜皮中反式葉黃素提取量沒(méi)有顯著性差異(p>0.05)。隨著石油醚比例的進(jìn)一步增加,反式葉黃素提取量逐漸減少,原因可能是由于增加石油醚比例,混合溶劑的極性下降,脂溶性雜質(zhì)溶出增多,與反式葉黃素競(jìng)爭(zhēng)溶劑,導(dǎo)致反式葉黃素溶出率降低[23]。另一方面,由于石油醚揮發(fā)度較高,具有較高的溶劑蒸汽壓,當(dāng)溶劑蒸汽進(jìn)入空化泡后為空化泡的破裂提供緩沖作用,減少了沖擊力和剪切力[24],使反式葉黃素降解速率減小,順式異構(gòu)體一直呈下降趨勢(shì),綜合考慮反式葉黃素提取效率及溶劑安全性,溶劑比例選擇乙醇-石油醚為2∶1較為合適。

2.3.2 超聲功率的影響 由圖5b可以看出,超聲功率150～270 W范圍內(nèi),南瓜皮中反式葉黃素提取量隨超聲功率的增大先增加后減小。說(shuō)明低功率超聲波對(duì)葉黃素的輔助浸出作用有限,李剛剛等[25]的研究中也發(fā)現(xiàn)功率過(guò)低不能充分提取葉黃素,而在高功率超聲波作用下,其空化效應(yīng)和機(jī)械作用增強(qiáng)[16],葉黃素溶出速率增加,但超聲功率過(guò)大,導(dǎo)致反式葉黃素異構(gòu)化[26],因此葉黃素順式異構(gòu)體提取量逐漸增大。故選擇超聲功率150、180、210 W作為響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)三水平。

圖5 不同因素對(duì)南瓜皮中反式葉黃素及其順式異構(gòu)體提取量的影響Fig.5 Effect of ultrasonic treatment on the trans lutein and its cis isomers extraction from pumpkin peel注:葉黃素順式異構(gòu)體提取量為9-順式-葉黃素、9′-順式-葉黃素、13/13′-順式-葉黃素及15-順式-葉黃素提取量之總和。

2.3.3 液固比的影響 如圖5c,當(dāng)液固比在20∶1～40∶1 (mL/g)范圍內(nèi),液固比對(duì)南瓜皮中反式葉黃素及葉黃素順式異構(gòu)體提取量的影響一致,均呈先增加后減少的趨勢(shì),當(dāng)液固比為35∶1 mL/g時(shí),反式葉黃素和葉黃素順式異構(gòu)體分別達(dá)到最大值(194.3±14.9) μg/g dw和(13.8±1.6) μg/g dw。說(shuō)明隨著溶劑用量的增大,物料與溶劑的接觸面濃度差增加、滲透壓增大,葉黃素更容易浸出[27]。當(dāng)溶劑比例超過(guò)35∶1 mL/g,反式葉黃素及其順式異構(gòu)體提取量逐漸下降,可能由于固液比增大,雜質(zhì)提取量大。故選取液固比30∶1、35∶1、40∶1 mL/g作為響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)三水平。

2.3.4 超聲時(shí)間的影響 由圖5d可見(jiàn),隨著超聲時(shí)間的延長(zhǎng),南瓜皮反式中葉黃素提取量先增加后減少。說(shuō)明在提取初期,葉黃素沒(méi)有充分溶出,隨著時(shí)間的延長(zhǎng),超聲波中的空化泡爆破時(shí)產(chǎn)生大的渦漩及在提取物表面產(chǎn)生的微射流都加速了葉黃素的擴(kuò)散速率[28-29],在40 min達(dá)到最大值后,繼續(xù)延長(zhǎng)超聲時(shí)間,反式葉黃素提取量開(kāi)始下降,而葉黃素順式異構(gòu)體提取量一直呈線性增加,這可能與長(zhǎng)時(shí)間超聲產(chǎn)生熱量積聚導(dǎo)致反式葉黃素發(fā)生氧化降解有關(guān)[30],因此,選擇提取時(shí)間30、40、50 min作為響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)三水平。

2.4響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

2.4.1 模型的建立及顯著性檢驗(yàn) FCCD實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果見(jiàn)表3,通過(guò)Design Expert 8.0.6軟件對(duì)表3中的數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多元回歸擬合,得到回歸方程如下:

Y1=168.54+48.09x1-6.38x2+17.36x3+0.89x1x2-1.58x1x3-0.8x2x3+1.98x12-0.31x22+0.25x32Y2=9.63+3.51x1+1.60x2+0.11x3+0.53x1x2-0.73x1x3-0.83x2x3-0.59x12-0.26x22-1.24x32

對(duì)回歸模型進(jìn)行方差分析(表4)可知,反式葉黃素提取量的回歸模型(p<0.0001)極為顯著,而失擬性檢驗(yàn)不顯著(p=0.2118>0.05),說(shuō)明所選用的二次回歸模型與實(shí)驗(yàn)具有良好的擬合度。模型的決定系數(shù)R2=0.9977,說(shuō)明該方程與實(shí)際情況相符,可以充分反映各因素與響應(yīng)值的真實(shí)關(guān)系;由自變量F值大小可知,各因素對(duì)反式葉黃素提取量的影響由大到小依次為:超聲功率>液固比>提取時(shí)間,說(shuō)明在超聲提取過(guò)程中影響反式葉黃素提取量的首要因素是超聲功率,這與前人[31]研究結(jié)果一致。也有學(xué)者認(rèn)為[32],超聲時(shí)間對(duì)葉黃素提取效果影響最大,其次是液固比,超聲功率影響最小,這可能與提取原料特性有關(guān)。

從表4還可看出,葉黃素順式異構(gòu)體提取量的回歸模型達(dá)到極顯著水平(p<0.0001),失擬項(xiàng)不顯著(p=0.4077>0.05),決定系數(shù)R2=0.9440,說(shuō)明模型與實(shí)際的實(shí)驗(yàn)擬合很好;由自變量的p值可知,模型的一次項(xiàng)x1、x2差異極顯著(p<0.0001),交互項(xiàng)x2x3顯著(p<0.05),其他項(xiàng)差異不顯著,這說(shuō)明各影響因素對(duì)葉黃素順式異構(gòu)體提取量的影響不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。由自變量F值大小可知,影響葉黃素順式異構(gòu)體提取量的首要因素是超聲功率,其次是提取時(shí)間,液固比對(duì)其影響最小。

表3 響應(yīng)面分析實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 3 Experimental design and results of response surface

注:葉黃素順式異構(gòu)體提取量為9-順式-葉黃素、9′-順式-葉黃素、13/13′-順式-葉黃素及15-順式-葉黃素提取量之總和。

表4 回歸方程模型系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)Table 4 Significance of each coefficient in the fitted regression model

注:“*”為差異顯著(0.01

2.4.2 最佳工藝條件的驗(yàn)證 利用Design Expert 軟件的優(yōu)化功能,在回歸模型的基礎(chǔ)上獲得的最佳工藝為:超聲功率209 W,提取時(shí)間30 min,液固比40∶1 mL/g,考慮到實(shí)際的可行性和便利性,修正提取工藝為:超聲功率210 W,提取時(shí)間30 min,液固比40∶1 mL/g,在此條件下反式葉黃素及其葉黃素順式異構(gòu)體的提取量預(yù)測(cè)值分別為239.1 μg/g dw和9.1 μg/g dw。對(duì)此工藝進(jìn)行三次平行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),得到反式葉黃素的實(shí)際提取量為(229.7±9.1) μg/g dw,葉黃素順式異構(gòu)體實(shí)際提取量為(9.4±0.2) μg/g dw,與優(yōu)化方案的理論值相比,相對(duì)誤差分別為3.9%和3.3%,說(shuō)明模型可靠。

3 結(jié)論

本研究采用超聲波法提取南瓜皮中的葉黃素,確定了南瓜皮葉黃素提取的最佳溶劑為乙醇-石油醚(2∶1,V/V),南瓜皮葉黃素提取物中共鑒定出1種反式葉黃素和4種葉黃素順式異構(gòu)體(9-順式葉黃素,9′-順式葉黃素,13/13′-順式葉黃素,15-順式-葉黃素)。在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,通過(guò)中心組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及響應(yīng)面模型優(yōu)化,確定了超聲波法提取南瓜皮葉黃素的最佳工藝條件:乙醇/石油醚體積比2∶1、液固比40∶1 (mL/g)、超聲功率210 W、提取時(shí)間30 min,在此條件下反式葉黃素提取量為(229.7±9.1) μg/g dw,與優(yōu)化方案的理論值相近,模型可靠。

此外,研究結(jié)果表明,超聲功率對(duì)葉黃素提取量的影響較大,高功率超聲波能促進(jìn)葉黃素溶出,但功率過(guò)大會(huì)導(dǎo)致反式葉黃素異構(gòu)化;而長(zhǎng)時(shí)間超聲產(chǎn)生熱量積聚也可能導(dǎo)致反式葉黃素發(fā)生氧化降解。

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