柚皮中柚皮苷提取工藝優(yōu)化及貯藏條件

摘 要：為了獲得柚皮苷提取工藝優(yōu)化參數(shù)及找到可靠的貯藏條件，以新鮮沙田柚皮為原料，通過對超聲輔助提取柚皮苷的影響因素進(jìn)行分析，在單因素試驗基礎(chǔ)上，進(jìn)行響應(yīng)面試驗優(yōu)化，并探究貯藏條件對柚皮苷穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明，柚皮苷最佳提取條件如下：液料比為20∶1（mL∶g），超聲提取時間為42 min，乙醇體積百分比為65%。在此條件下，柚皮苷得率為（9.96±0.14）%。為減少貯藏過程中柚皮苷損耗，不宜采用干燥條件，而應(yīng)在-18 ℃條件下凍藏，但時間應(yīng)以不超過6個月為宜。

關(guān)鍵詞：柚皮；柚皮苷；超聲輔助提?。豁憫?yīng)面；貯藏條件

中圖分類號：TS255.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Extraction process optimization and storage conditions of naringin in pomelo peel

REN Pingguo XU Qihong LOU Nan

（1. Luohe Institute of Technology， Henan University of Technology， Luohe 462000， China；

2. Department of Food Engineering， Luohe Vocational Technology College， Luohe 462000， China）

Abstract： In order to obtain the optimized parameters for the naringin extraction process and reliable storage conditions， fresh Shatian pomelo peel was used as raw material to analyze the influencing factors of ultrasonic-assisted extraction of naringin. On the basis of single factor experiment， the response surface experiment was optimized， and the effects of storage conditions on the stability of naringin were investigated. The results show that the optimum extraction conditions of naringin are as follows： liquid-solid ratio of 20∶1 （mL∶g）， ultrasonic extraction time of 42 min， and ethanol volume percentage of 65%. Under these conditions， the yield of naringin is （9.96±0.14）%. In order to reduce the loss of naringin during storage， it is not suitable to be under dry conditions， but frozen at -18 ℃ within 6 months.

Key words： pomelo peel; naringin; ultrasonic-assisted extraction; response surface; storage conditions

柚子（Citrus grandis （L.） Osbeck）為蕓香科柑橘屬植物，又名朱突、雷柚、氣柑、文旦等[1]。我國柚子栽培有3000多年歷史，年產(chǎn)量約500萬t[2]。柚子含有柚皮苷、酚酸類化合物、柚皮素等多種生物活性物質(zhì)和營養(yǎng)成分，具有抗氧化、抗癌、止痛、除痰、行氣、降血糖等功能，有非常好的食藥用價值和經(jīng)濟價值[3-4]。其中所含的柚皮苷，在降固醇等[5]方面有重要的生理活性作用，可作為天然生物活性物質(zhì)應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化妝品、飼料等諸多行業(yè)[6-7]。研究表明，柚皮苷在柚子果肉、果汁和種子中含量較少，果皮和皮渣中則含量相對較多[8]。據(jù)《本草綱目》《本草求原》《唐本草》等文獻(xiàn)記載，開水沖泡或沸水煎煮柚皮可止咳、化痰、下氣、消食[9]，然而，由于柚皮味辛甘苦，生活中多以鮮食果肉為主，柚皮被遺棄，既污染了環(huán)境，還浪費了天然資源，因此，如何貯藏和綜合利用柚皮成為當(dāng)下研究的熱點之一。柚皮苷的提取方法有多種，如水溶液提取、有機溶劑提取、超聲或脈沖電場輔助提取、雙水相提取、微波輔助提取、超臨界二氧化碳提取等[10-13]，這些提取方法均存在效率低下、耗時且成本較高的缺點，其規(guī)模化使用受到了很大限制。劉袆帆等[11]利用超聲輔助提取技術(shù)以金柚皮為原料提取柚皮苷，發(fā)現(xiàn)相較于其他傳統(tǒng)方法，試驗更為高效、便捷。本研究采用響應(yīng)面法對柚皮苷超聲輔助提取工藝中液料比、超聲提取時間以及乙醇體積百分比3個變量進(jìn)行分析優(yōu)化，并探討了貯藏條件對柚皮苷穩(wěn)定性的影響，以期獲得更加高效的柚皮苷提取工藝和理想的貯藏條件，為柚皮的綜合開發(fā)利用提供借鑒。

任平國，徐啟紅，婁楠：柚皮中柚皮苷提取工藝優(yōu)化及貯藏條件

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

沙田柚，產(chǎn)自廣西容縣，市售；柚皮苷標(biāo)準(zhǔn)品（四川精萃寶生物科技有限公司）；無水乙醇、一縮二乙二醇、氫氧化鈉等試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

HTKX-125L型恒溫干燥箱（濟寧程煤工礦設(shè)備有限公司）；JC-FW-200粉碎機（青島聚創(chuàng)嘉恒分析儀器有限公司）；UV-2600型紫外可見分光光度計（上海尤尼柯儀器有限公司）；SYP恒溫水浴鍋（鄭州卓成儀器科技有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 柚皮苷的提取

新鮮沙田柚洗凈、擦干、剝皮，去除柚皮黑斑和損傷部分，將皮切成小塊，考慮到柚皮苷的熱穩(wěn)定性變化影響[14]，選擇50 ℃溫度條件干燥。將干燥后的柚皮塊研磨粉碎，過篩，得柚皮粗粉，密封備用。

精確稱取1.0 g柚皮粗粉，以乙醇為提取溶劑，進(jìn)行柚皮苷超聲提取，抽濾，棄渣，得濾液樣品。

1.3.2 柚皮苷得率的測定

1.3.3 單因素試驗設(shè)計

參照閆伊狄等[6，11]的方法并加以改進(jìn)，超聲功率固定為600 W。在提取條件中乙醇體積百分比為50%、超聲提取時間為30 min固定時，液料比（mL∶g）分別取5∶1、10∶1、15∶1、20∶1、25∶1、30∶1，分析液料比影響柚皮苷得率的情況；在乙醇體積百分比為50%、液料比20∶1固定條件下，超聲提取時間分別取10、20、30、40、50和60 min，分析超聲提取時間影響柚皮苷得率的情況；以超聲提取時間30 min、液料比20∶1固定條件下，乙醇體積百分比分別取30%、40%、50%、60%、70%、80%，分析乙醇體積百分比影響柚皮苷得率的情況。

1.3.4 響應(yīng)面優(yōu)化試驗設(shè)計

依據(jù)Box-Behnken試驗設(shè)計原理，本試驗選擇液料比、超聲提取時間和乙醇體積百分比進(jìn)行三因素三水平響應(yīng)面分析，考察它們對柚皮苷得率的影響。Box-Behnken設(shè)計試驗因素水平表見表1。

1.3.5 貯藏條件對柚皮苷穩(wěn)定性的影響試驗

分別取5份干燥后的柚皮苷樣品各10 mg，置于-18 ℃冰箱中凍藏，依次設(shè)定凍藏時間為1、2、4、6和8個月，取出后以無水乙醇定容至100 mL，檢測凍藏條件對柚皮苷穩(wěn)定性的影響。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有試驗重復(fù)進(jìn)行3次，試驗結(jié)果以“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，利用SPSS 18軟件統(tǒng)計處理數(shù)據(jù)，利用Excel 2010軟件作圖，利用Design-Expert 12統(tǒng)計軟件進(jìn)行響應(yīng)面分析。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 柚皮苷得率單因素影響分析

2.1.1 液料比對柚皮苷得率的影響分析

液料比影響柚皮苷得率的結(jié)果見圖1。由圖1可以看出，液料比在5∶1至30∶1區(qū)間變化時，伴隨液料比由小增大，柚皮苷得率表現(xiàn)出先升后降，液料比為20∶1時，柚皮苷得率為（9.89±0.14）%，達(dá)到最大。在較低液料比條件下，增加液料比能夠促使溶劑在細(xì)胞內(nèi)的擴散速度加快，從而強化化合物在細(xì)胞內(nèi)的解吸能力；當(dāng)液料比達(dá)到一定程度后，繼續(xù)增加液料比則可能導(dǎo)致這種趨勢的逆轉(zhuǎn)[15]。根據(jù)分析，選擇液料比為15∶1、20∶1、25∶1進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗。

2.1.2 超聲提取時間對柚皮苷得率的影響分析

超聲提取時間影響柚皮苷得率的結(jié)果見圖2。圖2中顯示，提取時間在10～60 min范圍內(nèi)，隨著提取時間增加，柚皮苷得率先升后降，提取時間為40 min時，柚皮苷得率為（10.05±0.15）%，達(dá)到峰值。這是因為開始時，增加超聲提取時間有助于破除細(xì)胞壁阻礙，促進(jìn)目標(biāo)產(chǎn)物的提取；但超聲波持續(xù)時間過長會造成目標(biāo)產(chǎn)物分子中部分化學(xué)鍵斷裂，影響目標(biāo)產(chǎn)物得率[16]。根據(jù)分析，選擇超聲提取時間為30、40、50 min進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗。

2.1.3 乙醇體積百分比對柚皮苷得率的影響分析

乙醇體積百分比影響柚皮苷得率的結(jié)果見圖3。由圖3可以看出，在30%～80%乙醇體積百分比范圍內(nèi)，伴隨乙醇體積百分比提升，柚皮苷得率呈現(xiàn)先升后降現(xiàn)象，乙醇體積百分比為60%時，柚皮苷得率為（10.01±0.17）%，達(dá)到峰值。在乙醇體積百分比較低情況下，一些可溶性雜質(zhì)會伴隨溶質(zhì)一同被提取出來，導(dǎo)致柚皮苷產(chǎn)率較低；在乙醇體積百分比過高時，又會促使細(xì)胞壁收縮，甚至導(dǎo)致質(zhì)壁脫離，從而影響柚皮苷溶出[11]。根據(jù)分析，選擇乙醇體積百分比為50%、60%、70%進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗。

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化柚皮苷提取工藝試驗

2.2.1 柚皮苷提取工藝響應(yīng)面試驗結(jié)果

2.2.2 回歸模型分析和顯著性檢驗

2.2.3 響應(yīng)面分析三因素兩兩交互作用對柚皮苷得率的影響

根據(jù)回歸方程，繪出響應(yīng)面圖（圖4），直觀地反映了液料比、超聲提取時間、乙醇體積百分比各變量的試驗水平和兩兩交互作用對柚皮苷得率的影響關(guān)系。

各因素兩兩交互作用的影響可以通過響應(yīng)面圖的陡峭程度反映[19]。由圖4可以看出，超聲提取時間相較于其他因素，其曲面變化更陡峭，表明在柚皮苷提取過程中，超聲提取時間對結(jié)果影響最為顯著，其次是乙醇體積百分比，液料比影響最弱，這與方差分析的結(jié)果一致。

2.2.4 最佳提取工藝條件的確定和驗證試驗

借助DesignExpret 12軟件對試驗結(jié)果進(jìn)行分析，得出柚皮苷超聲輔助提取的最佳工藝條件如下：液料比為20.24∶1（mL∶g），超聲提取時間為41.62 min，乙醇體積百分比為64.58%，在此條件下柚皮苷得率的預(yù)測值為9.99%。結(jié)合現(xiàn)實可操作性和便捷性要求，修正最佳提取條件如下，液料比（mL∶g）為20∶1、超聲提取時間為42 min、乙醇體積百分比為65%。以修正后的最優(yōu)條件進(jìn)行3次柚皮苷提取驗證試驗，根據(jù)前述柚皮苷得率測定方法，測得實際得率為（9.96±0.14） %，基本與預(yù)測值相合，表明優(yōu)化后的參數(shù)可信，具有現(xiàn)實應(yīng)用價值。

2.3 貯藏條件對柚皮苷穩(wěn)定性影響分析

2.3.1 干燥條件對柚皮苷穩(wěn)定性的影響

將兩塊同等質(zhì)量的新鮮柚皮，一塊保持新鮮，另一塊于干燥箱中進(jìn)行干燥。然后分別用沸水煎煮15 min，對比水提液中柚皮苷含量，可得干燥條件對柚皮苷穩(wěn)定性的影響見圖5。由圖5看出，干燥后的柚皮，其柚皮苷含量只有新鮮柚皮中柚皮苷含量的57.98%左右。這是因為干燥過程會在一定程度上促進(jìn)柚皮苷降解[20]，從而造成柚皮苷含量明顯下降，不利于柚皮苷的貯藏。這與王娟娟等[21]的研究結(jié)論一致。

2.3.2 柚皮苷在凍藏條件下的穩(wěn)定性分析

凍藏條件對柚皮苷穩(wěn)定性的影響見圖6。從圖6可以看出，在凍藏時間低于6個月時，柚皮中柚皮苷含量會隨著凍藏時間延長而下降，但其速度較為緩慢；凍藏時間超過6個月后，柚皮苷含量下降加快，在凍藏時間達(dá)到8個月時柚皮苷含量只有未凍藏新鮮柚皮的45%以下。因此，將鮮柚皮在-18 ℃條件下凍藏不超過6個月，可有效延緩柚皮苷的降解。這主要是因為在一定的貯藏時間內(nèi)，低溫可以有效延緩柚皮苷的降解速度，但隨著貯藏時間超過一定限度，降解速度又會加快[22]。

3 討論

劉袆帆等[11]研究發(fā)現(xiàn)，超聲功率的大小也會對提取結(jié)果造成一定影響，但并不顯著。對于柚皮苷的提取條件中提取溶劑的選擇，林芳[23]研究發(fā)現(xiàn)使用甲醇作為提取溶劑時，提取效率優(yōu)于乙醇，但甲醇毒性很大，可能對人體造成嚴(yán)重危害，且試驗難度高。蘇卿等[24-25]研究發(fā)現(xiàn)，不同品種柑橘果實中柚皮苷含量有著很大差異，這意味著試驗試材的選擇對最終提取結(jié)果會造成影響，這需要在今后的研究中進(jìn)一步探討。本研究在對柚皮苷儲藏條件研究中所得對比數(shù)值與熊若冰等[10]稍有出入，這可能是由于試驗試材的差異造成的，但貯藏條件所得結(jié)論是一致的。

4 結(jié)論

1）超聲輔助提取過程中，超聲提取時間對結(jié)果影響最為顯著，其次是乙醇體積百分比，液料比影響最弱。

2）通過響應(yīng)面法優(yōu)化，得到超聲輔助提取柚皮苷最優(yōu)參數(shù)為：液料比為20∶1（mL∶g），超聲提取時間為42 min，乙醇體積百分比為65%。在此條件下，柚皮苷得率為（9.96±0.14）%，相較于傳統(tǒng)方法，其工藝更為高效便捷，且成本更低。

3）為有效延緩柚皮苷的降解，貯藏柚皮苷時，不宜采用干燥條件，而應(yīng)在-18 ℃條件下凍藏，但時間應(yīng)以不超過6個月為宜。

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