桂皮多酚的提取及穩(wěn)定性研究

李利華,宋鳳敏，郭豫梅

(陜西理工大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,陜西 漢中 723000)

桂皮，又稱香桂，是樟科樟屬肉桂組植物樹皮的通稱，主要分布在我國(guó)廣東、福建、浙江、四川等省[1]。桂皮中含有桂皮油、多酚類、黃烷醇及其多聚體、萜類、木脂素、多糖等多種活性成分，既是常用的芳香烹飪調(diào)味品，又是重要的食品工業(yè)香料，亦可入藥，具有溫脾胃、暖肝腎、散瘀止痛、溫通經(jīng)脈等功效[2-4]。

目前，對(duì)桂皮的研究主要集中在桂皮醛、揮發(fā)油等脂溶性活性成分的分析檢測(cè)[5-7]；而有關(guān)桂皮中多酚類化合物的提取及性質(zhì)研究報(bào)道較少[8，9]。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，桂皮多酚的主要成分是原花青素，且原花青素含量豐富，高于葡萄籽，具有抗氧化及抗血管生成、降血糖、抗炎及免疫調(diào)節(jié)、抗癌等生物活性[10-12]，具有較好的開發(fā)應(yīng)用前景。本研究選取乙醇作為桂皮多酚提取劑，利用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法優(yōu)化桂皮多酚的提取工藝條件，并考察了介質(zhì)溫度、pH、氧化還原劑濃度的變化對(duì)桂皮多酚穩(wěn)定性的影響；旨在為桂皮多酚的進(jìn)一步研究和開發(fā)利用提供一定的理論指導(dǎo)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與主要儀器

桂皮：購(gòu)于當(dāng)?shù)卮笏幏浚瑢⒐鹌は磧?，低溫烘干水分，研成?xì)粉，置于密閉容器備用。

沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品：優(yōu)級(jí)純；福林試劑、無(wú)水碳酸鈉、30%雙氧水、亞硫酸鈉等試劑：均為分析純。

UV型紫外-可見分光光度計(jì) 日本島津儀器公司；TD-214型光電分析天平 北京梅特勒精密儀器公司；PHS-3C 酸度計(jì) 北京天創(chuàng)尚邦儀器公司；SHB-III循環(huán)水式真空泵 開封市宏興科教儀器廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

采用Folin-酚法[13]。準(zhǔn)確稱取沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品0.10 g，用蒸餾水溶解并定容至1 L，即得0.10 mg/mL沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液。分別吸取0,0.20,0.40,0.60,0.80,1.00,1.20,1.40,1.60 mL置于不同25 mL棕色容量瓶中，加蒸餾水補(bǔ)至6.0 mL，分別依次加入福林試劑1 mL， 20% Na2CO3溶液3 mL，混勻并定容至刻度線，避光顯色30 min，于760 nm下測(cè)定吸光度值。繪制沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品濃度x(mg/mL)和吸光度值y的標(biāo)準(zhǔn)曲線，所得回歸方程為：y=0.6954x+0.0881(R2=0.9998)。

1.2.2 桂皮多酚的提取及提取率的測(cè)定

精密稱取桂皮粉末2.0 g，按照一定的料液比加入一定體積分?jǐn)?shù)的乙醇，在恒溫條件下提取一定時(shí)間，趁熱抽濾，濾液即為桂皮多酚提取液。

將提取液轉(zhuǎn)移并定容至容量瓶中，準(zhǔn)確移取 1.0 mL，根據(jù)1.2.1的方法測(cè)定吸光度值，代入標(biāo)準(zhǔn)曲線方程，求出多酚濃度，并計(jì)算桂皮多酚的提取率。

多酚提取率(%)=(測(cè)得濃度×提取液體積×稀釋倍數(shù))/稱樣質(zhì)量。

1.2.3 單因素實(shí)驗(yàn)

以桂皮多酚提取率為衡量指標(biāo)，分別考察桂皮多酚提取的主要影響因素：提取溫度(40，50，60，70，80 ℃)、料液比(1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1∶60)、乙醇體積分?jǐn)?shù)(40%、50%、60%、70%、80%)、提取時(shí)間(20，40，60，80，100 min)對(duì)桂皮多酚提取率的影響，篩選出各因素的最佳水平范圍。每個(gè)處理做3份平行。

1.2.4 正交實(shí)驗(yàn)

根據(jù)篩選出的各因素最佳水平范圍，采用L9(34)正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，優(yōu)化桂皮多酚的提取工藝，實(shí)驗(yàn)因素水平見表1。

表1 正交實(shí)驗(yàn)因素水平

1.2.5 桂皮多酚的穩(wěn)定性研究

1.2.5.1 溫度對(duì)桂皮多酚的影響

移取桂皮多酚提取液10.0 mL，分別置于不同溫度(20，30，40，50，60，70，80 ℃)水浴中保溫1 h，取出，冷卻至室溫，于760 nm下測(cè)其吸光度，考察溫度變化對(duì)桂皮多酚穩(wěn)定性的影響。

1.2.5.2 pH對(duì)桂皮多酚的影響

移取桂皮多酚提取液10.0 mL，分別加入不同pH值(2，4，6，8，10，12)的緩沖溶液1.0 mL，搖勻，室溫下靜置10 min，于760 nm下測(cè)其吸光度，考察pH變化對(duì)桂皮多酚穩(wěn)定性的影響。

1.2.5.3 還原劑對(duì)桂皮多酚的影響

移取桂皮多酚提取液10.0 mL，分別加入不同濃度(0%、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%)的Na2SO3溶液1.0 mL，搖勻，室溫下靜置10 min，于760 nm下測(cè)其吸光度，考察還原劑Na2SO3濃度變化對(duì)桂皮多酚穩(wěn)定性的影響。

1.2.5.4 氧化劑對(duì)桂皮多酚的影響

移取桂皮多酚提取液10.0 mL，分別加入不同濃度(0%、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%)的H2O2溶液1.0 mL，搖勻，室溫下靜置10 min，于760 nm下測(cè)其吸光度，考察氧化劑H2O2濃度變化對(duì)桂皮多酚穩(wěn)定性的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1.1 提取溫度對(duì)桂皮多酚提取率的影響

圖1 提取溫度的影響

由圖1可知，提取溫度由40～70 ℃變化過程中，桂皮多酚提取率隨提取溫度的升高而增加，且70 ℃時(shí)多酚提取率達(dá)最大值，為3.66%；隨溫度繼續(xù)升高，多酚提取率開始下降，這可能是高溫易使溶出的多酚化合物鍵斷裂。因此，提取溫度選取70 ℃左右為宜。

2.1.2 料液比對(duì)桂皮多酚提取率的影響

圖2 料液比的影響

由圖2可知，在料液比由1∶20～1∶40變化過程中，隨著溶劑量的增大，桂皮多酚提取率逐漸升高，在料液比為1∶40時(shí)，桂皮多酚提取率達(dá)最大值，說明桂皮多酚的溶解度達(dá)到飽和；之后溶劑量繼續(xù)增加，多酚提取率有所下降；考慮后續(xù)還需要對(duì)提取液濃縮、提純，溶液過多，能耗較大等；因此，料液比選取1∶40左右為宜。

2.1.3 乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)桂皮多酚提取率的影響

圖3 乙醇體積分?jǐn)?shù)的影響

由圖3可知，乙醇體積分?jǐn)?shù)在40%～60%時(shí)，桂皮多酚提取率隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增大而上升，在乙醇體積分?jǐn)?shù)為40%時(shí)，多酚提取率達(dá)最大值，為3.27%；當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)高于60%時(shí)，多酚提取率開始下降，這是由于酚類物質(zhì)在乙醇溶液中溶解性較好，且濃度越大，多酚溶出率越高，但乙醇體積分?jǐn)?shù)過高會(huì)使其他脂溶性雜質(zhì)溶出增多，導(dǎo)致多酚溶出率下降。因此，乙醇體積分?jǐn)?shù)選取60%左右為宜。

2.1.4 提取時(shí)間對(duì)桂皮多酚提取率的影響

圖4 提取時(shí)間的影響

由圖4可知，桂皮多酚的提取率隨提取時(shí)間的延長(zhǎng)呈先上升后下降的趨勢(shì)；在20～60 min內(nèi)，提取時(shí)間越長(zhǎng)，多酚提取率越高，且在60 min時(shí)，提取率達(dá)最大值，為2.82%；在60～100 min內(nèi)，多酚提取率驟然下降，這是由于提取時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)引起已溶出的多酚裂解，導(dǎo)致提取率下降。因此，提取時(shí)間選取60 min左右為宜。

2.2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

表2 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

由表2中R值可知，4個(gè)因素中對(duì)桂皮多酚提取率影響最大的因素是A(提取溫度)，其次是C(乙醇體積分?jǐn)?shù))，D(提取時(shí)間)和B(料液比)對(duì)桂皮多酚提取率的影響不明顯，優(yōu)化得到的最佳工藝條件為A2B2C2D3，即：提取溫度70 ℃，料液比1∶40(g/mL)，乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，提取時(shí)間70 min。

2.3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

在優(yōu)化得到的桂皮多酚提取最佳工藝條件下，按照1.2.2流程提取桂皮多酚，制作3份平行試樣，得到桂皮多酚平均提取率為3.87%(RSD≤2.21)，高于正交實(shí)驗(yàn)列表中的9組提取率，說明優(yōu)化的桂皮多酚最佳提取工藝條件合理、穩(wěn)定、可行，可作為桂皮多酚提取的最佳工藝條件。

2.4 桂皮多酚穩(wěn)定性結(jié)果分析

2.4.1 溫度對(duì)桂皮多酚穩(wěn)定性的影響

圖5 溫度對(duì)多酚穩(wěn)定性的影響

由圖5可知，在20～40 ℃范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，桂皮多酚的吸光度值變化不大，溫度高于40 ℃，多酚的吸光度值明顯下降，說明桂皮多酚對(duì)高溫較敏感，在40 ℃以下穩(wěn)定性較好。

2.4.2 pH對(duì)桂皮多酚穩(wěn)定性的影響

圖6 pH對(duì)多酚穩(wěn)定性的影響

由圖6可知，當(dāng)介質(zhì)pH為6時(shí)，桂皮多酚吸光度值較高，表明多酚在中性偏弱酸條件下比較穩(wěn)定，當(dāng)pH<6或pH>8時(shí)，多酚吸光度值均逐漸下降，表明桂皮多酚在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿環(huán)境下不穩(wěn)定，這可能是由于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿條件易使多酚結(jié)構(gòu)遭到破壞。

2.4.3 還原劑Na2SO3對(duì)桂皮多酚穩(wěn)定性的影響

圖7 還原劑Na2SO3對(duì)桂皮多酚穩(wěn)定性的影響

由圖7可知，Na2SO3濃度在0%～0.06%范圍內(nèi)，隨著還原劑Na2SO3濃度的增大，桂皮多酚吸光度值呈上升趨勢(shì)，說明還原劑Na2SO3對(duì)桂皮多酚有一定的保護(hù)作用，桂皮多酚在低濃度的Na2SO3中穩(wěn)定性較好。

2.4.4 氧化劑H2O2對(duì)桂皮多酚穩(wěn)定性的影響

圖8 氧化劑H2O2對(duì)桂皮多酚穩(wěn)定性的影響

由圖8可知，在實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi)，隨著氧化劑H2O2濃度的增大，桂皮多酚吸光度值變化不明顯，說明低濃度的H2O2對(duì)桂皮多酚的穩(wěn)定性影響不大，桂皮多酚具有一定的抗氧化性能。

3 結(jié)論

在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法對(duì)桂皮多酚的提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，并考察了溫度、pH、氧化劑濃度和還原劑濃度的變化對(duì)桂皮多酚穩(wěn)定性的影響。正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，各因素對(duì)桂皮多酚提取率影響的先后順序?yàn)椋禾崛囟?乙醇體積分?jǐn)?shù)>提取時(shí)間>料液比，優(yōu)化得到的桂皮多酚最佳提取工藝參數(shù)為：提取溫度70 ℃，料液比1∶40(g/mL)，乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，提取時(shí)間70 min。在此工藝參數(shù)條件下進(jìn)行3次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，得到桂皮多酚的平均提取率為3.87%(RSD≤2.21)，說明該工藝條件穩(wěn)定、可行；桂皮多酚穩(wěn)定性研究結(jié)果表明，桂皮多酚對(duì)高溫較敏感，在40 ℃以下穩(wěn)定性較好；桂皮多酚在中性偏弱酸條件下比較穩(wěn)定；低濃度的還原劑Na2SO3對(duì)桂皮多酚有一定的保護(hù)作用，桂皮多酚穩(wěn)定性較好；低濃度的氧化劑H2O2對(duì)桂皮多酚的穩(wěn)定性影響不大，桂皮多酚具有一定的抗氧化性能。本研究結(jié)果可為桂皮多酚的進(jìn)一步開發(fā)利用提供一定的科學(xué)依據(jù)和理論參考。