超聲波輔助提取荔枝殼中的單寧及提取液染色羊毛工藝

蔣紅芝，黃友發(fā)，龐 婷

（廣西農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)大學(xué)食品藥品工程學(xué)院，南寧 530007）

中國(guó)是荔枝的主要產(chǎn)區(qū)，荔枝為熱帶名優(yōu)水果，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。荔枝殼為荔枝的外果皮，味苦、性寒，具有除濕止痢、止血的作用。荔枝殼中含有單寧、黃酮和色素等成分［1-3］，其中單寧是一種水溶性多酚類物質(zhì)，因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜不易人工合成，從富含單寧的荔枝殼中提取單寧具有一定意義。對(duì)荔枝殼中有效成分的提取已有許多研究，如趙文華等［4］采用超聲-微波協(xié)同萃取荔枝殼中多酚，李雪雁等［5］從黑葉荔枝果殼中提取單寧，何戰(zhàn)勝等［3］研究了荔枝殼紅色素的提取及穩(wěn)定性。單寧與鐵離子絡(luò)合可使蛋白質(zhì)纖維染成黑色［6］，但用荔枝殼提取液染色的應(yīng)用研究鮮見報(bào)道。超聲波輔助提取法具有提取率高、耗時(shí)短等優(yōu)點(diǎn)［7］。在前期研究的基礎(chǔ)上［1，8］，采用超聲波輔助提取荔枝殼中的成分單寧，通過單因素、正交試驗(yàn)對(duì)提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，并用荔枝殼中單寧的提取液及其濃縮液對(duì)羊毛進(jìn)行染色試驗(yàn)，旨在更好地開發(fā)利用荔枝殼資源。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 供試材料 荔枝殼（桂味荔枝，取外果皮晾干），蘇木（中藥飲片，亳州市宏宇中藥飲片有限公司），板藍(lán)根鮮葉（廣西農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)大學(xué)中草藥園種植），純羊毛線（市售）。

1.1.2 供試藥品 單寧對(duì)照品（上海源葉生物科技有限公司），無水乙醇、硫酸亞鐵、乙醇胺、氨水均為分析純。

1.1.3 主要儀器 TU-1901 型雙光束紫外可見分光光度計(jì)（北京普析通用儀器有限公司），SB-5200D 型超聲波清洗機(jī)（寧波新藝超聲設(shè)備有限公司），HH-2型數(shù)顯恒溫水浴鍋（國(guó)華儀器制造有限公司），SHB-Ⅲ型循環(huán)水真空泵（鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司），RRH-00 型高速組織搗碎機(jī)（上海緣沃工貿(mào)有限公司），AS 220 R2 型分析天平（蘇州培科實(shí)驗(yàn)室儀器科技有限公司），CR-10 型色差儀（柯尼卡美能達(dá)公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 荔枝殼單寧提取工藝

1）提取流程。取新鮮荔枝殼晾干，粉碎，過80目篩，稱取荔枝殼粉末進(jìn)行超聲波提取。抽濾→定容→稀釋、測(cè)定。

2）單寧吸收曲線及標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制。稱取單寧對(duì)照品0.026 4 g，用30%的乙醇溶解，轉(zhuǎn)移至100 mL 容量瓶中，加去離子水定容至刻度，搖勻，得到264 μg/mL的單寧標(biāo)準(zhǔn)溶液。

精密量取不同體積的單寧標(biāo)準(zhǔn)溶液，用去離子水定容，配制標(biāo)準(zhǔn)系列溶液。以去離子水為參比溶液，取3.0 mL 稀釋至50 mL，于波長(zhǎng)200～400 nm 進(jìn)行光譜掃描，得吸收曲線。在定量分析界面，設(shè)定測(cè)定參數(shù)，輸入標(biāo)準(zhǔn)系列濃度，測(cè)定吸光值（A），儀器自動(dòng)繪出c-A曲線。

3）提取溶劑選擇。精密稱定1.0 g 荔枝殼樣品粉末2 份，分別放入250 mL 具塞錐形瓶中，一份加入100 mL 去離子水，另一份加入50% 乙醇水溶液100 mL。同時(shí)放入超聲波清洗機(jī)中，水浴50 ℃提取15 min，冷卻、抽濾。提取液稀釋25 倍，分別在最大吸收波長(zhǎng)處測(cè)定水提、醇提的吸光值。比較提取液吸光值的大小，選取最佳提取劑。

4）單寧提取率的計(jì)算。取荔枝殼樣品粉末0.5 g，精密稱定，加入一定量的提取劑，按規(guī)定的溫度，超聲波輔助提取一定時(shí)間，真空抽濾，得到單寧粗提液，用去離子水定容至50 mL，再稀釋25 倍，測(cè)定吸光值，計(jì)算提取率［8］。

式中，c為單寧濃度，μg/mL ；V為提取液體積，mL；n為稀釋倍數(shù)；m為荔枝殼粉質(zhì)量，g。

5）單因素試驗(yàn)。選取乙醇體積分?jǐn)?shù)、提取時(shí)間、料液比、提取溫度4 個(gè)因素，通過試驗(yàn)研究其對(duì)單寧提取率的影響，選取最佳提取條件。

6）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。在優(yōu)化的單因素試驗(yàn)條件基礎(chǔ)上，以荔枝殼單寧提取率為指標(biāo)，設(shè)計(jì)L9（34）正交試驗(yàn)。

1.2.2 荔枝殼提取液及其濃縮液羊毛染色試驗(yàn)

1）荔枝殼提取液?jiǎn)我蛩厝旧囼?yàn)。以荔枝殼提取液作為染液，采用硫酸亞鐵為媒染劑，改變?nèi)旧珬l件對(duì)羊毛進(jìn)行同浴媒染，染后水洗、晾干，測(cè)定色差值，選取最佳染色工藝參數(shù)。

同浴媒染：將羊毛纖維0.5 g（約50 cm）浸入到150 mL 染液中，加入0.3 g 硫酸亞鐵，室溫入染，分別在不同溫度、時(shí)間、料液比、pH 條件下進(jìn)行染色試驗(yàn)，染色試樣水洗、晾干。耐皂洗色牢度可依據(jù)GB/T3921—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)驮硐瓷味取愤M(jìn)行測(cè)定［9］。

溫度試驗(yàn)：固定料液比0.5∶150.0（g∶mL）、0.3 g硫酸亞鐵、pH 11，分別在65、75、85、95 ℃下對(duì)羊毛進(jìn)行染色，染色時(shí)間為30 min。

染色時(shí)間試驗(yàn)：固定料液比0.5∶150.0（g∶mL）、0.3 g 硫酸亞鐵、pH 11，在上述試驗(yàn)確定的最佳染色溫度下對(duì)羊毛進(jìn)行染色，時(shí)間分別為30、40、50、60 min。

料液比試驗(yàn)：pH 11，在上述試驗(yàn)確定的最佳染色溫度、時(shí)間下，分別在不同料液比1∶125、1∶88、1∶68、1∶56 下對(duì)羊毛進(jìn)行染色。

pH 試驗(yàn)：在上述試驗(yàn)確定的最佳染色溫度、時(shí)間、料液比條件下，分別在pH 為3、5、7、9、11 下對(duì)羊毛進(jìn)行染色。

2）荔枝殼濃縮液羊毛染色試驗(yàn)。以荔枝殼濃縮液為染液，在單因素染色試驗(yàn)確定的最佳染色工藝參數(shù)下，對(duì)羊毛進(jìn)行染色。

對(duì)比荔枝殼濃縮液與荔枝殼濃縮液+去離子水、荔枝殼濃縮液+20 g/L 蘇木提取液+672 g/L 板藍(lán)根提取液3 種染色劑的染色效果。

2 結(jié)果與分析

2.1 荔枝殼單寧提取結(jié)果

2.1.1 單寧吸收曲線及標(biāo)準(zhǔn)曲線結(jié)果 單寧吸收曲線顯示的最大吸收波長(zhǎng)為276 nm。繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線得回歸方程c=27.128 41A+0.236 69，R=0.999 7。表明在0～26.4 μg/mL 水平上線性關(guān)系良好。

2.1.2 提取溶劑選擇結(jié)果 在同樣提取條件下，提取液稀釋同等倍數(shù)后在波長(zhǎng)276 nm 處測(cè)定水提、醇提的吸光值，分別為0.297、0.450，由此可見，醇提效果比較好，故試驗(yàn)選擇乙醇作為提取劑。

2.1.3 單因素試驗(yàn)結(jié)果

1）乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)單寧提取率的影響。精密稱定0.5 g荔枝殼樣品粉末，固定料液比1∶100（g∶mL），改變乙醇體積分?jǐn)?shù)，50 ℃下超聲波處理40 min，結(jié)果見圖1。隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加，提取率增大，當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)為70%時(shí)，單寧提取率達(dá)最大，繼續(xù)增加則下降。故選擇最佳乙醇體積分?jǐn)?shù)為70%。

圖1 乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)單寧提取率的影響

2）時(shí)間對(duì)單寧提取率的影響。精密稱定0.5 g荔枝殼樣品粉末，固定乙醇體積分?jǐn)?shù)70%、料液比1∶100、溫度50 ℃，改變超聲波處理時(shí)間，結(jié)果見圖2。隨時(shí)間增加單寧提取率增加，超過40 min 提取率反而下降。分析其原因有可能是提取時(shí)間長(zhǎng)單寧被氧化所致，故選擇40 min 作為最佳提取時(shí)間。

圖2 提取時(shí)間對(duì)單寧提取率的影響

3）料液比對(duì)單寧提取率的影響。精密稱定0.5 g 荔枝殼樣品粉末，固定乙醇體積分?jǐn)?shù)70%、改變料液比，50 ℃提取40 min，結(jié)果見圖3。可見，料液比為1∶40 時(shí)提取率較高，1∶80 提取率稍有增加，考慮到溶劑的成本，選擇最佳液料比為1∶40。

圖3 料液比對(duì)單寧提取率的影響

4）溫度對(duì)單寧提取率的影響。精密稱定0.5 g荔枝殼樣品粉末，固定乙醇體積分?jǐn)?shù)70%、料液比1∶40、改變提取溫度，超聲提取40 min，結(jié)果見圖4。溫度為70 ℃時(shí)，單寧提取率較高?？紤]提取過程中溫度不能超過乙醇的沸點(diǎn)，故選擇最佳提取溫度為70 ℃。

圖4 提取溫度對(duì)單寧提取率的影響

2.1.4 正交試驗(yàn)結(jié)果L9（34）正交試驗(yàn)結(jié)果見表1。分析極差大小，各影響因素的順序?yàn)橐毫媳龋–）＞溫度（D）＞體積分?jǐn)?shù)（A）=時(shí)間（B），最佳提取工藝為A2B2C2D1，即最佳提取工藝為乙醇體積分?jǐn)?shù)70%、超聲時(shí)間40 min、料液比1∶40、提取溫度65 ℃。驗(yàn)證試驗(yàn)單寧提取率為5.54%。

表1 正交試驗(yàn)結(jié)果

2.2 荔枝殼提取液羊毛染色的試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 荔枝殼提取液用于羊毛染色的試驗(yàn)結(jié)果 荔枝殼提取液（20 g/L）染色后的羊毛色差值測(cè)定結(jié)果見表2 至表5。用L*表示明度值，0 為黑色，100 為白色；a*表示紅綠指數(shù)，正值為紅色，負(fù)值為綠色；b*表示黃藍(lán)指數(shù)，正值為黃色，負(fù)值為藍(lán)色。L*越小，表明顏色越接近黑色。

表2 染色溫度對(duì)羊毛色差值的影響

表3 染色時(shí)間對(duì)羊毛色差值的影響

表4 料液比對(duì)羊毛色差值的影響

表5 染浴pH 對(duì)羊毛色差值的影響

結(jié)合目視比色，根據(jù)L*小得色深規(guī)律，選擇最佳染色工藝參數(shù)為染色溫度95 ℃、染色時(shí)間60 min、料液比1∶56、pH 7。

2.2.2 荔枝殼提取液濃縮液用于羊毛染色及拼色染色的試驗(yàn)結(jié)果 濃縮去掉了乙醇，為檢測(cè)不含乙醇的濃縮液與同濃度濃縮的提取液上染的深度，設(shè)置荔枝殼提取液濃縮液（42 g/L）、荔枝殼濃縮液加去離子水等體積稀釋（1∶1）、荔枝殼濃縮液中加入等體積的蘇木提取液和板藍(lán)根提取液（1∶1∶1）拼色3 種染色劑進(jìn)行羊毛染色試驗(yàn)，染色試驗(yàn)的色差值測(cè)定結(jié)果見表6。結(jié)果表明，用荔枝殼濃縮液染色比用提取液染色的L*更小，著色更深。用氨試液調(diào)節(jié)pH 至7，染色后測(cè)得的L*分別為38.7、39.8，乙醇胺調(diào)節(jié)pH至7 時(shí)測(cè)得的L*分別為45.0、46.9，即使用氨試液比乙醇胺測(cè)得的L*更小，著色更深。

表6 荔枝殼提取液濃縮液染色及拼色對(duì)色差值的影響

荔枝殼提取液濃縮液中加入蘇木提取液和板藍(lán)根提取液，拼色后測(cè)得的L*為38.9，與荔枝殼提取液濃縮液染色效果相近。

考慮到染色溫度不宜太高，試驗(yàn)溫度從最佳溫度95 ℃降至70 ℃。以蘇木提取液∶荔枝殼濃縮液∶板藍(lán)根提取液=1∶1∶6（V∶V∶V）為染液，在料液比為1∶56、加入硫酸亞鐵2 g/L 作媒染劑、用乙醇胺調(diào)節(jié)pH 至7，70 ℃下染色60 min，羊毛染色后接近黑色，色差值測(cè)定結(jié)果為a*=5.0，b*=1.2，L*=42.4。

3 小結(jié)

通過荔枝殼中單寧的提取及羊毛的染色試驗(yàn)，得出以下結(jié)論。

1）采用超聲波輔助提取荔枝殼中的成分單寧，通過單因素試驗(yàn)、正交試驗(yàn)優(yōu)化后的最佳工藝為乙醇體積分?jǐn)?shù)70%、液料比1∶40、染色溫度65 ℃，超聲波處理40 min。

2）荔枝殼提取液及濃縮液可用于羊毛染色工藝，同浴媒染上染深色的最佳染色工藝參數(shù)為媒染劑硫酸亞鐵濃度2 g/L，料液比1∶56、pH 7、染色溫度70 ℃、染色時(shí)間60 min。

3）最佳染色工藝條件下，荔枝殼提取液濃縮液上染羊毛的著色深度，與荔枝殼提取液濃縮液、蘇木提取液、板藍(lán)根提取液拼色上染羊毛的著色深度相近。而且70 ℃也能上染羊毛，接近黑色。為蛋白質(zhì)纖維（含白發(fā)）染色提供依據(jù)。