甘油水溶液提取米糠多酚綠色工藝優(yōu)化及多酚種類鑒定

黃 皓，王珍妮，李 莉，任國平，羅自生

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甘油水溶液提取米糠多酚綠色工藝優(yōu)化及多酚種類鑒定

黃 皓1，王珍妮1，李 莉1，任國平2，羅自生1※

（1. 浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院，杭州 310058；2. 杭州萬向職業(yè)技術(shù)學(xué)院，杭州 310023）

為探究甘油作為綠色溶劑提取米糠多酚的可行性，該文選取提取溫度、甘油體積分?jǐn)?shù)、液料比和提取時(shí)間4個(gè)因素，采用單因素結(jié)合響應(yīng)面試驗(yàn)進(jìn)行米糠多酚提取工藝優(yōu)化。同時(shí)，分析了甘油提取液的黏度特性，并利用超高效液相色譜串聯(lián)三重四級桿飛行時(shí)間質(zhì)譜（UPLC-Triple-TOF/MS）方法進(jìn)行多酚鑒定。結(jié)果表明，甘油提取米糠多酚最優(yōu)條件為提取溫度67 ℃，甘油體積分?jǐn)?shù)19 %，液料比33 mL/g，提取時(shí)間固定為80 min，獲得的最大多酚得率為700.35 mg/(100 g)。甘油對米糠多酚的提取效率和甘油的黏度有顯著的負(fù)相關(guān)性。此外，UPLC-Triple-TOF/MS分析表明，最優(yōu)條件下甘油提取得到13種米糠多酚，其中酚酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下：對羥基苯甲酸48.53g/g，香草酸69.64g/g，丁香酸33.63g/g，4-香豆酸361.18g/g，阿魏酸392.17g/g，水楊酸34.67g/g。研究結(jié)果表明，甘油可以作為從米糠中提取多酚的綠色溶劑。

甘油；黏度；農(nóng)產(chǎn)品；米糠；多酚；優(yōu)化

0 引 言

大米是世界一半以上人口的主食，被廣泛種植在世界各國[1]。米糠是稻谷脫殼后依附在糙米上的表面層，由外果皮、中果皮、交聯(lián)層、種皮及糊粉層組成，約占稻谷質(zhì)量的5%～7%，屬于大米生產(chǎn)的副產(chǎn)物[2]。中國米糠資源量居世界之首，年產(chǎn)量超過1 600萬t，是一種量大面廣的可再生資源。米糠雖然有被用作動(dòng)物飼料，但仍未得到充分利用。米糠中富含的角鯊烯、Y-谷維醇、不飽和脂肪酸、多酚等生物活性物質(zhì)，在預(yù)防人體心腦血管疾病、增強(qiáng)機(jī)體免疫力、抗癌、預(yù)防便秘等方面具有顯著的功能作用，是保健食品、醫(yī)藥、化工制造業(yè)的重要原料[3]。研究表明，米糠含有豐富的酚類化合物，包括阿魏酸，咖啡酸和4-香豆酸，它們具有預(yù)防癌癥的潛力[4]。同時(shí)，還有研究報(bào)道了米糠中的酚酸和黃酮類化合物具有抗氧化和抗菌特性[5]。因此，關(guān)于米糠多酚類化合物的應(yīng)用研究逐漸引起國內(nèi)外研究人員的關(guān)注。

目前，大多數(shù)多酚化合物的提取研究采用固液提取法，重點(diǎn)研究提取工藝，如溶劑類型，提取溫度，溶劑濃度和液料比等[6]。李歡歡等[7]采用甲醇溶液提取米糠多酚。何國慶等[8]采用丙酮溶液提取啤酒花多酚。張韋唯等[9]采用乙醇溶液提取菜籽多酚。然而，甲醇和丙酮毒性較大，乙醇價(jià)格較高且應(yīng)用需要去除溶劑，這些缺點(diǎn)限制了它們的應(yīng)用。為了克服這些缺點(diǎn)，需要尋找合適的替代溶劑。甘油是生產(chǎn)生物柴油的有機(jī)廢物，由于其具有低毒性，低成本和無需去除溶劑等優(yōu)點(diǎn)，被視為綠色溶劑，具有較好的發(fā)展前景[10]。馬金立[11]采用甘油提取毛竹中的木質(zhì)素。Makris[12]則報(bào)道了利用甘油提取農(nóng)業(yè)或食品廢料中的黃酮類化合物。但目前，還沒有利用甘油提取米糠中多酚類化合物的研究報(bào)道。同時(shí)，也缺乏甘油提取效率與其黏度特性之間的相關(guān)關(guān)系研究。

本研究采用甘油作為綠色溶劑，開發(fā)了一種從米糠中提取多酚綠色方法。采用響應(yīng)面法用于提取工藝（包括提取溫度，甘油體積分?jǐn)?shù)和液料比）的優(yōu)化研究。同時(shí)，系統(tǒng)地研究了甘油提取效率及其黏度特性之間的相關(guān)關(guān)系，并使用UPLC-Triple-TOF/MS方法分析甘油提取物中的多酚類化合物。本研究的目的是探究甘油作為綠色溶劑的提取效率，以及科學(xué)地評價(jià)米糠多酚，為稻米副產(chǎn)物米糠的高值化利用提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

米糠，2017年10月購于杭州農(nóng)副產(chǎn)品交易市場，4 ℃，避光儲(chǔ)藏，進(jìn)行試驗(yàn)。

甘油、無水碳酸鈉、甲酸（HPLC級）、乙腈（HPLC級）、標(biāo)準(zhǔn)品（沒食子酸、阿魏酸、4-香豆酸、香草酸、對羥基苯甲酸、水楊酸和丁香酸）購于上海阿拉丁生化科技股份有限公司；福林酚試劑購于北京鼎國昌盛生物技術(shù)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

BL310 電子天平，北京賽多利斯技術(shù)有限公司；METTLER TOLEDO XS105分析天平，瑞士Mettler Toledo公司；QL-861漩渦混合器，上海書培實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；SHY-2水浴恒溫振蕩器，江蘇金壇市佳美儀器有限公司；TGL-16M臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)，湖南湘儀離心機(jī)儀器有限公司；UV-5800PC紫外可見分光光度計(jì)，上海元析儀器有限公司；流變儀，德國Haake公司；AcquityTM ultra型高效液相色譜儀，美國Waters公司；Triple TOF 5600+型飛行時(shí)間質(zhì)譜，配電噴霧離子源，美國AB SCIEX公司；安捷倫ZORBAX-SB C18（100 mm× 4.6 mm, 1.8m），美國Agilent Technologies公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 米糠多酚提取流程

米糠置于烘箱內(nèi)，45 ℃烘干24 h，研磨，過0.25 mm篩。準(zhǔn)確稱量1.0 g米糠粉末置于50 mL離心管中。在一定梯度提取溫度、甘油體積分?jǐn)?shù)、液料比和時(shí)間下，采用水浴恒溫振蕩提取，提取時(shí)離心管密閉，提取結(jié)束后10 000 r/min，4 ℃離心15 min，收集上清液，用于后續(xù)的試驗(yàn)分析。

1.3.2 多酚得率測定

1）制作標(biāo)準(zhǔn)曲線

采用福林酚法測定多酚得率[13]。取0.125、0.225、0.325、0.425、0.525 mL 0.1 mg/mL的沒食子酸溶液，加入0.5 mL的10 %福林酚試劑和0.5 mL蒸餾水，混勻后于暗處靜置6 min。再加入1.250 mL的質(zhì)量分?jǐn)?shù)7%Na2CO3（后文均指質(zhì)量分?jǐn)?shù)）溶液和1.650、1.550、1.450、1.350、1.250 mL的蒸餾水，溶液定容至4 mL。于暗處靜置90 min后在760 nm波長下測定吸光度，制作標(biāo)曲。以吸光值為縱坐標(biāo)，沒食子酸含量為橫坐標(biāo)，得到多酚回歸方程如下，2=0.999。

=20.03+0.096 （1）

2）測定多酚得率

取0.125 mL米糠提取上清液，加入0.5 mL的10%福林酚和0.5 mL蒸餾水，混勻后于暗處靜置6 min。再加入1.250 mL的7 %Na2CO3溶液和1.650 mL的蒸餾水，溶液定容至4 mL。于暗處靜置90 min后在760 nm波長下測定吸光度，測定結(jié)果代入標(biāo)曲中計(jì)算，利用沒食子酸當(dāng)量表示多酚得率，mg/100 g，計(jì)算公式如下。

式中為提取液中多酚質(zhì)量，mg，為米糠質(zhì)量，100 g。

3）甘油提取液黏度測定

根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道的方法[14]，測定不同條件下的甘油提取液的黏度。采用流變儀在25 ℃下進(jìn)行測定黏度，剪切速率為0.1 s-1。通過SPSS軟件進(jìn)行黏度與多酚得率的相關(guān)性分析。

1.3.3 單因素試驗(yàn)

1）提取溫度

準(zhǔn)確稱量1.0 g米糠粉末置于50 mL離心管中。在甘油體積分?jǐn)?shù)15%，液料比20 mL/g，提取時(shí)間90 min的條件下，采用40、50、60、70 ℃的溫度提取，測定多酚得率。

2）甘油體積分?jǐn)?shù)

準(zhǔn)確稱量1.0 g米糠粉末置于50 mL離心管中。在提取溫度50 ℃，液料比20 mL/g，提取時(shí)間90 min的條件下，采用10%、15%、20%、35%、70%的甘油體積分?jǐn)?shù)提取，測定多酚得率。

3）液料比

準(zhǔn)確稱量1.0 g米糠粉末置于50 mL離心管中。在提取溫度50 ℃，甘油體積分?jǐn)?shù)15%，提取時(shí)間90 min的條件下，采用10、20、30、40 mL/g的液料比提取，測定多酚得率。

4）提取時(shí)間

準(zhǔn)確稱量1.0 g米糠粉末置于50 mL離心管中。在提取溫度50 ℃，甘油體積分?jǐn)?shù)15%，液料比20 mL/g的條件下，采用40、60、80、100、120 min的時(shí)間提取，測定多酚得率。

1.3.4 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

依據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，固定提取時(shí)間80 min，采用三因素三水平的Box-Behnken 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)試驗(yàn)[15]。試驗(yàn)設(shè)計(jì)、回歸和圖形分析采用Design-Expert 8.0.6軟件進(jìn)行。試驗(yàn)因素、水平以及響應(yīng)值如表1所示。

表1 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.5 UPLC-Triple-TOF/MS分析

采用文獻(xiàn)報(bào)道的方法，略有修改[16]。

1）液相條件：

流動(dòng)相A：0.1 %甲酸溶液，B：0.1 %甲酸乙腈溶液；流速：0.8 mL/min；檢測波長：280 nm；色譜柱：安捷倫ZORBAX-SB C18(100 mm×4.6 mm, 1.8m)；進(jìn)樣量：5L；柱溫：30 ℃。

梯度洗脫程序如表2所示。

表2 梯度洗脫條件

2）質(zhì)譜條件：

質(zhì)譜條件 UPLC-Triple-TOF 5600+飛行時(shí)間液質(zhì)聯(lián)用儀：負(fù)離子掃描模式；掃描范圍：質(zhì)核比（/） 100～1500；霧化氣（GS1）：0.35 MPa；霧化氣（GS2）：0.35 MPa；氣簾氣（CUR）：0.24 MPa；離子源溫度（TEM）：550 ℃；離子源電壓（IS）：-4 500 V；一級掃描：去簇電壓（DP）：100 V；聚焦電壓（CE）：10 V；二級掃描：使用TOF MS～Product Ion～I(xiàn)DA模式采集質(zhì)譜數(shù)據(jù)，CID能量為20、40和60 V，進(jìn)樣前，用CDS泵做質(zhì)量軸校正，使質(zhì)量軸誤差小于0.000 2%。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS 20軟件進(jìn)行，各指標(biāo)測定均重復(fù)3次，所得試驗(yàn)數(shù)據(jù)均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)方差來表示。采用方差分析（ANOVA）進(jìn)行顯著性分析，<0.05表示顯著差異。運(yùn)用Origin 9.0軟件進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 米糠多酚提取單因素試驗(yàn)

如圖1a所示，隨著提取溫度從40 ℃升高到60 ℃，多酚得率增加，但是當(dāng)溫度達(dá)到70 ℃，多酚得率下降。這是由于較高的溫度使植物細(xì)胞壁透性增加[17]，同時(shí)高溫也增加了多酚的溶解度和擴(kuò)散性[18]。但是過高的溫度會(huì)使得熱敏性多酚降解，導(dǎo)致多酚得率下降[19-20]。

如圖1b所示，隨著甘油體積分?jǐn)?shù)從10%增加到15%，多酚得率增加，而隨著體積分?jǐn)?shù)增加至70%，多酚得率逐漸降低。甘油溶液的極性隨甘油體積分?jǐn)?shù)的變化而變化，導(dǎo)致酚類化合物的溶解度不同，使得多酚得率發(fā)生變化[21]。此外，過高的甘油體積分?jǐn)?shù)可能導(dǎo)致過高的黏度，影響多酚提取效率。

如圖1c所示，當(dāng)液料比從10 mL/g增加到30 mL/g時(shí)，多酚得率增加，這是由于隨著液料比的增加樣品和溶劑之間的接觸面積增大，更多的多酚可以溶解在溶劑中[22]。但是，當(dāng)液料比繼續(xù)增加，多酚得率則有所下降。這是因?yàn)楫?dāng)液料比過大，樣品中的大量雜質(zhì)也被溶解，最終阻礙了多酚的提取[23]。

圖1d表明，提取時(shí)間的變化對于多酚得率的影響并不顯著（>0.05）。

基于上述結(jié)果，固定提取時(shí)間為80 min，選取提取溫度為50、60、70 ℃，甘油體積分?jǐn)?shù)為10%、15%、20%，液料比為20、30、40 mL/g，用于米糠多酚提取條件的響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

注：圖1a中甘油體積分?jǐn)?shù)15%，料液比20 mL·g-1，提取時(shí)間90 min；圖1b中提取溫度50 ℃，料液比20 mL·g-1，提取時(shí)間90 min；圖1c中提取溫度50 ℃，甘油體積分?jǐn)?shù)15%，提取時(shí)間90 min；圖1d中提取溫度50 ℃，甘油體積分?jǐn)?shù)15%，料液比20 mL·g-1。

2.2 米糠多酚提取響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

Box-Behnken試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

利用Design-Expert 8.0.6軟件對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行多元回歸擬合，多酚得率的回歸模型方程（3）。

=673.37+37.481+28.542+10.623+19.6912? 0.5713+10.8123?39.5112?25.1622?28.2032（3）

式中為多酚得率，mg/(100 g)；1為提取溫度，℃；2為甘油體積分?jǐn)?shù)，%；3為液料比，mL/g。

對響應(yīng)面模型的方差分析如表4所示。模型的值<0.001，說明該擬合模型極顯著。而失擬項(xiàng)值為0.083（>0.05），失擬檢驗(yàn)不顯著，表明試驗(yàn)結(jié)果和該模型擬合度高，該模型能較好地預(yù)測米糠多酚的提取效果[24]。各個(gè)因素對米糠多酚得率的影響程度為：提取溫度>甘油體積分?jǐn)?shù)>液料比。提取溫度和甘油體積分?jǐn)?shù)的交互作用對多酚得率的影響顯著。而3個(gè)因素的二次項(xiàng)均達(dá)到了顯著水平。

回歸模型的決定系數(shù)2=0.978，調(diào)整決定系數(shù)2Adj=0.950，說明該模型的擬合程度較好，可以利用該模型對甘油體系提取米糠多酚進(jìn)行分析及預(yù)測。變異系數(shù)為1.67%，表明試驗(yàn)的重復(fù)性好，試驗(yàn)結(jié)果可靠[25]。綜上所述，可以采用該模型的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，確定甘油提取米糠多酚的最優(yōu)參數(shù)條件。

圖2a表示提取溫度和甘油體積分?jǐn)?shù)的交互作用對多酚得率的影響。多酚得率隨著提取溫度和甘油體積分?jǐn)?shù)的增大而增大，達(dá)到中心點(diǎn)后開始下降。圖2b表示提取溫度和液料比的交互作用對多酚得率的影響。多酚得率隨著提取溫度和液料比的增大而增大，達(dá)到最大值后變?yōu)橄陆?。圖2c表示甘油體積分?jǐn)?shù)和液料比的交互作用對多酚得率的影響，隨著甘油體積分?jǐn)?shù)的增大，多酚得率先增加后下降，液料比對多酚得率的影響也表現(xiàn)為此趨勢。從圖中等高線密度可以看出，提取溫度的等高線密度最大，其次是甘油體積分?jǐn)?shù)，液料比的等高線密度最小，表明提取溫度對多酚得率的影響最大，其次為甘油體積分?jǐn)?shù)，液料比的影響最小。

表3 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及響應(yīng)值

表4 響應(yīng)面模型方差分析

注：* 差異顯著，<0.05；** 差異高度顯著，<0.01；*** 差異極顯著，<0.001。

Note: * significant difference,<0.05; ** highly significant difference,<0.01; *** extremely significant difference,<0.001.

圖2 提取溫度和甘油體積分?jǐn)?shù)，提取溫度和液料比，甘油體積分?jǐn)?shù)和液料比等因素交互作用對多酚得率的影響

2.3 最優(yōu)提取條件的確定與驗(yàn)證

通過Design-Expert 8.0.6軟件分析得到米糠多酚的最優(yōu)提取條件為提取溫度67 ℃，甘油體積分?jǐn)?shù)19 %，液料比33 mL/g。在最優(yōu)提取條件下，理論預(yù)測的米糠多酚得率為700.35 mg/100 g。采用最優(yōu)提取條件，進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，驗(yàn)證預(yù)測多酚得率的可靠性。結(jié)果顯示多酚得率為（708.58±12.36）mg/100 g，與理論值相比，相對誤差為1.10%，說明該模型可以較好的預(yù)測甘油提取米糠多酚的得率，從而證明優(yōu)化的提取條件可靠。

2.4 甘油提取液的黏度對多酚得率的影響

如表1所示，甘油提取液的黏度隨著提取條件的變化而變化。表5顯示甘油黏度與多酚得率相關(guān)系數(shù)。隨著甘油提取液黏度增加，多酚得率顯著下降，甘油黏度和多酚得率之間呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，負(fù)相關(guān)系數(shù)為?0.879（<0.01）。該結(jié)果表明甘油的提取能力可能受到其高黏度的限制，過高的黏度會(huì)對物質(zhì)的傳導(dǎo)造成障礙。Duan等[26]報(bào)道了溶劑的黏度會(huì)影響傳質(zhì)，進(jìn)而影響提取能力，這與本研究結(jié)果相符。甘油溶液中具有隨機(jī)位置和大小的移動(dòng)空洞，如果孔的大小等于或大于其相鄰分子的大小，則分子能夠移動(dòng)。在加熱提取過程中，溶液中分子的振動(dòng)引起分子重排，導(dǎo)致黏度降低[27]。Zhao等[28]在低共熔溶劑上也發(fā)現(xiàn)了類似的變化規(guī)律。

表5 甘油黏度與多酚得率的相關(guān)系數(shù)

2.5 UPLC-Triple-TOF/MS分析

在甘油提取物中發(fā)現(xiàn)了13種多酚化合物。將化合物的質(zhì)譜數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對，鑒定出的多酚化合物列于表6中[29-31]。米糠中常見的多酚化合物，包括對羥基苯甲酸、香草酸、丁香酸、阿魏酸、4-香豆酸和水楊酸均可在甘油提取物中檢測到[32]。Laokuldilok等[33]采用甲醇從米糠中提取得到6種酚類化合物，分別為沒食子酸、原兒茶酸、對羥基苯甲酸、4-香豆酸、阿魏酸和芥子酸。Sunan等[34]采用乙醇從米糠中提取得到最主要的酚類化合物為阿魏酸、4-香豆酸和香草酸。試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)甘油/水體系具有選擇差異性，在甘油提取液中的多酚化合物種類比用甲醇、乙醇或丙酮提取的多，其中4-（-D-吡喃葡萄糖氧基）水楊酸、阿魏酸-4-O--D-吡喃葡萄糖苷、4-O-咖啡酰氧基-葡萄糖苷、6′-O-阿魏酰蔗糖、1-O-(E)-咖啡酰氧基--D-龍膽二糖、丁香酸葡萄糖苷、6-O-芥子酰基蔗糖均為新報(bào)道的酚類化合物。相關(guān)研究也報(bào)道了與乙醇提取物相比，在甘油提取物中觀察到更多種類的多酚化合物[35-36]，與本研究結(jié)果保持一致。

由于米糠中的酚酸占水稻中總酚酸的70%至90%，故采用UPLC對質(zhì)譜鑒定得到的6種酚酸進(jìn)行定量測定[37]。圖3顯示了米糠甘油提取物中6種酚酸的UPLC色譜圖，酚酸含量如下：對羥基苯甲酸48.53g/g，香草酸69.64g/g，丁香酸33.63g/g，4-香豆酸361.18g/g，阿魏酸392.17g/g和水楊酸34.67g/g。相比之下，Wanyo等[38]也使用蒸餾水從米糠中提取到阿魏酸11.04g/g，4-香豆酸3.05g/g和香草酸4.18g/g，提取效率遠(yuǎn)低于我們的研究。而提取效率的差異是由于甘油的存在。米糠甘油提取物中的酚酸以阿魏酸和4-香豆酸為主，其中6種酚酸占80 %以上，其次是香草酸，對羥基苯甲酸，水楊酸和丁香酸。先前的研究工作也報(bào)道了阿魏酸，4-香豆酸和香草酸是米糠中主要的酚酸，與本研究結(jié)果一致[34]。

表6 UPLC-Triple-TOF/MS鑒定甘油提取物中的酚類化合物

1.對羥基苯甲酸 2.香草酸 3.丁香酸 4.4-香豆酸 5.阿魏酸 6.水楊酸

3 結(jié) 論

本研究表明，甘油可以用作綠色溶劑，用于從稻米副產(chǎn)品米糠中提取多酚類化合物。響應(yīng)面優(yōu)化的最優(yōu)提取條件為提取溫度67 ℃，甘油體積分?jǐn)?shù)19%，液料比33 mL/g，能得到的最大多酚得率為700.35 mg/(100 g)，此時(shí)甘油的黏度最低，為0.040Pa·s。甘油的提取效率與黏度顯著相關(guān)，甘油的高黏度會(huì)阻礙其提取能力。本研究利用空洞理論解釋了甘油黏度變化規(guī)律。

通過UPLC-Triple-TOF/MS分析，于甘油提取液中鑒定出13種多酚化合物，并且通過UPLC定量了6種主要的酚酸，有助于水稻副產(chǎn)物米糠的高值化利用。與甲醇相比，作為綠色溶劑的甘油毒性較小，并且價(jià)格低于乙醇。因此，甘油可以作為甲醇和乙醇的理想替代品。此外，由于甘油是一些食品、化妝品和藥品中的基本配料，使用甘油作為提取溶劑提取多酚類化合物不僅可以將多酚類化合物更直接地應(yīng)用于食品、化妝品和制藥行業(yè)，而且可以減少溶劑廢物對環(huán)境的不良影響。綜上所述，甘油適用于米糠多酚類化合物的綠色提取。

本研究首次采用甘油進(jìn)行米糠多酚的提取，探究甘油作為米糠多酚提取溶劑的可行性，因此在試驗(yàn)設(shè)計(jì)方面主要考察了單次提取對多酚得率的影響。如果期望獲得更高的多酚得率，可以適當(dāng)增加提取次數(shù)，但需要兼顧提取的成本。此外，可以對提取物多酚的純度進(jìn)行考察，研究提取物后續(xù)的純化方法，以完善系統(tǒng)的多酚提取工藝。

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Optimization of green extraction process and identification of polyphenols variety from rice bran using glycerol/water system

Huang Hao1, Wang Zhenni1, Li Li1, Ren Guoping2, Luo Zisheng1※

(1.310058; 2.,310023,)

During rice-milling process, rice bran is produced as one kind of byproduct with high contents of polyphenols. Although there is a huge amount of rice bran in China, most of it is used to feed animals. Therefore, it is inevitable to fully explore the additional value of rice bran for the economic benefit of rice processing industry. Rice bran can be used for extraction of polyphenols. Conventional solvents are methanol, acetone and ethanol, which exhibit some disadvantages. To overcome these disadvantages, we need to find a suitable solvent to replace conventional solvents. Glycerol is one kind of colorless, odorless, viscous liquid, which is sweet-tasting and non-toxic. It is widely applied in the food and pharmaceutical industry. Glycerol might be a potential alternative for green extraction of polyphenols from rice bran. Thus, in our research, a green extraction process of polyphenols from rice bran using glycerol was studied. Four individual factors including extraction temperature, volume fraction of glycerol, liquid-to-solid ratio and extraction time were chosen, and single-factor experiments combined with response surface methodology (RSM) were applied for optimization of the extraction process. The relationship between extraction efficiency of glycerol and its viscosity, the physical property, was analyzed and a UPLC-Triple-TOF/MS method was also conducted for identification of polyphenols. Results showed the order of independent factors affecting the yield of polyphenols was as follows: extraction temperature> volume fraction of glycerol>liquid-to-solid ratio. The ANOVA analysis revealed that independent factors (extraction temperature, volume fraction of glycerol and liquid-to-solid ratio), interaction effect (extraction temperature and volume fraction of glycerol) and their quadratic terms significantly influenced the yield of polyphenols (<0.05). The optimum conditions were extraction temperature at 67 ℃, volume fraction of glycerol at 19 %, liquid-to-solid ratio at 33 mL/gand extraction time fixed at 80 min. Under the optimal conditions, the maximum yield of polyphenols was 700.35 mg/100 g. There is a significantly negative correlation between extraction efficiency of glycerol and its viscosity. During extraction processes, the viscosity of glycerol changed as extraction conditions changed. As the viscosity increased there was a significant decrease in yield of polyphenols, with significant negative correlation coefficient value of -0.878 9 (<0.01). Under the optimal conditions, there were thirteen phenolic compounds identified in the glycerol extract according to UPLC-Triple-TOF/MS analysis. The quantification of all the six phenolic acids was conducted by UPLC. The contents of phenolic acids were as follows: 4-hydroxybenzoic acid (48.53g/g), vanillic acid (69.64g/g), syringic acid (33.63g/g), 4-coumaric acid (361.18g/g), ferulic acid (392.17g/g), and salicylic acid (34.67g/g), which significantly enhanced the value of rice bran.

glycerol; viscosity; agricultural products; rice bran; polyphenols; optimization

黃 皓，王珍妮，李 莉，任國平，羅自生.甘油水溶液提取米糠多酚綠色工藝優(yōu)化及多酚種類鑒定[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2019，35(4)：305－312.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.04.038 http://www.tcsae.org

Huang Hao, Wang Zhenni, Li Li, Ren Guoping, Luo Zisheng. Optimization of green extraction process and identification of polyphenols variety from rice bran using glycerol/water system[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(4): 305－312. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.04.038 http://www.tcsae.org

2018-09-23

2019-02-21

浙江科技重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2018C02049）；杭州科技重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（20170432B24）

黃 皓，博士生，研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)。 Email：qyhuanghao@zju.edu.cn

羅自生，教授，博士，研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)。 Email：luozisheng@zju.edu.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.04.038

TS206.4

A

1002-6819(2019)-04-0305-08