超聲波輔助提取花生殼中的黃酮物質(zhì) 工藝研究

◎ 馬夢雪，白艷梅，張亞凡，白家寧，韓夢穎，趙娟娟

（衡水學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，河北 衡水 053000）

我國花生資源豐富，花生外殼是花生加工的副產(chǎn)品，多被當(dāng)垃圾丟棄，造成資源浪費。諸多研究表明，花生殼中含有黃酮類物質(zhì)，黃酮具有抗氧化、抗炎、降血脂、抗衰老、抗輻射、護眼明目和保護心腦血管等功效[1]。本文采用超聲波輔助提取法[2]對花生殼中的黃酮類物質(zhì)進行提取，為花生的綜合利用提供了理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

花生殼：市面上銷售的普通花生殼，干燥粉碎成為粉末。

1.2 儀器

超聲微波萃取儀（北京祥鵠科技發(fā)展有限公司）、LD電子天平（奧豪斯儀器有限公司）、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海亞榮生化儀器廠）、紫外可見分光光度計（上海元析儀器有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

精確稱取于120 ℃干燥至恒重的蘆丁對照品 0.01 g，用80%乙醇溶解，定容于50 mL容量瓶中，配制成0.2 mg·mL-1的蘆丁對照品溶液[3]。準(zhǔn)確移取 0 mL、0.25 mL、0.50 mL、1.00 mL、1.50 mL、 2.00 mL和2.50 mL的蘆丁對照品溶液于10 mL容量瓶中，加乙醇溶劑3.0 mL；加入5%亞硝酸鈉溶液 0.5 mL，搖勻后放置6 min；然后加入10%硝酸鋁溶液0.5 mL，搖勻后放置6 min；最后加入1 mol·mL-1氫氧化鈉溶液4 mL，用80%乙醇定容至刻度，搖勻后放置 15～20 min；以乙醇溶劑做空白，于510 nm處測定吸光度，制作蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線[4-5]。

1.3.2 黃酮含量的測定

采用亞硝酸鈉硝酸鋁顯色法，使用紫外可見分光光度計在波長510 nm下測出黃酮物質(zhì)吸光度，通過標(biāo)準(zhǔn)曲線A=10.682C-0.001 1，R=0.999 9，計算出黃酮提取率。

1.3.3 單因素試驗

設(shè)計料液比1∶10、1∶15、1∶20、1∶25和1∶30，超聲功率150 W、200 W、250 W、300 W和350 W，提取溫度65 ℃、70 ℃、75 ℃、80 ℃和85 ℃，提 取 時 間6 min、8 min、10 min、12 min和14 min 4個單因素試驗，測定花生殼中黃酮在不同條件下的得率，確定單因素的最佳條件。

1.3.4 響應(yīng)面試驗

以黃酮得率為響應(yīng)值，選取單因素中影響較大的因素，建立4因素3水平Box-Behnken中心組合試驗，因素與水平見表1。

表1 響應(yīng)面試驗因素水平表

2 結(jié)果與分析

2.1 單因試驗結(jié)果

2.1.1 料液比的確定

由圖1可知，隨著乙醇添加量增加，黃酮提取率增加，料液比達到1∶20后，增加乙醇體積，黃酮提取率變化較小，因此料液比選取1∶20。

圖1 料液比對黃酮得率的影響圖

2.1.2 超聲功率的確定

由圖2可知，隨著超聲功率的增大黃酮得率先上升后下降。在功率為250 W時，達到最大值，當(dāng)功率大于250 W時，黃酮得率逐漸下降，可能是因為超聲功率過大引起黃酮被破壞，因此選取超聲功率為250 W。

圖2 超聲功率對黃酮得率的影響圖

2.1.3 提取溫度的確定

由圖3可知，隨著提取溫度的升高，黃酮得率先上升后下降，在提取溫度為75 ℃時得率最高，之后開始下降，由于溫度過高引起黃酮成分被破壞，因此提取溫度最佳為75 ℃。

圖3 提取溫度對黃酮得率的影響圖

2.1.4 提取時間的確定

由圖4可知，隨時間的延長黃酮得率先上升后下降，在提取時間為12 min時，得率達到最大，之后開始下降，可能是長時間超聲反應(yīng)引起黃酮結(jié)構(gòu)改變，因此提取最佳時間以12 min為宜。

圖4 提取時間對黃酮得率的影響圖

2.2 響應(yīng)面試驗結(jié)果及數(shù)據(jù)分析

2.2.1 響應(yīng)面試驗

以花生殼黃酮的提取率為響應(yīng)值，采用4因素3水平的Box-Behnken試驗設(shè)計，考察料液比、超聲功率、提取溫度、提取時間4個因素對花生殼黃酮提取率的影響，結(jié)果見表2。

表2 響應(yīng)面試驗設(shè)計方案與試驗結(jié)果表

2.2.2 方差分析

應(yīng)用Design-Expert軟件對試驗數(shù)據(jù)處理，得結(jié)果如表3。對表3中數(shù)據(jù)進行處理并進行方差分析，得到4個因素對色素提取率的回歸方程：Y=5.14+0.042A+ 0.083B+0.18C+0.13D+2.500E-003AB+0.052AC-0.012AD- 0.023BC+0.035BD-0.030CD-0.15A2-0.13B2-0.25C2-0.22D2，該模型的復(fù)相關(guān)系數(shù)為R2=0.986 9，矯正系數(shù)AdjR2=0.973 8，說明試驗的實際值和預(yù)測值擬合度較好。由表3可知，模型P＜0.000 1，說明該模型極其顯著。因素A、B、C、D的P值均＜0.05，表明因變量和自變量之間的線性關(guān)系顯著。二次項均＜0.01，表明4個因素對黃酮的提取率的影響水平極顯著。

表3 擬合二次項模型的方差分析表

2.3 確定最優(yōu)值和回歸模型的驗證試驗

通過Design-Expert軟件分析，做3次平行進行驗證試驗。料液比、超聲波功率、提取溫度、提取時間依次為1∶20.95 g·mL-1、267 W、76.71 ℃、12.57 min時，花生殼黃酮的提取率最高，得花生殼黃酮得率平均值為5.17%?？紤]到實際操作情況，選取料液比、超聲波功率、提取溫度、提取時間依次為1∶20.95 g·mL-1、 267 W、76.7 ℃、12.6 min，花生殼黃酮得率平均值為5.07%。實際所測提取率與預(yù)測值5.17%相差0.1%，說明該模型比較可靠。

3 結(jié)論

本文以花生殼為原料，以超聲波輔助法從花生殼中提取黃酮。采用單因素和響應(yīng)面試驗探究花生殼黃酮的最佳提取工藝。驗證試驗表明，在料液比 1∶20.95 g·mL-1、超聲功率267 W、提取溫度76.7 ℃、提取時間12.6 min條件下，花生殼黃酮平均得率為5.07%。采用超聲輔助提取法提取花生皮中的黃酮類物質(zhì)簡單易行，提取率較高。