三地香蕉皮中多酚提取工藝及含量對比

李德華，王豐銀，周祝安，劉 林

（阿壩師范學(xué)院 資源與環(huán)境學(xué)院，四川 汶川 623002）

香蕉是芭蕉科芭蕉屬植物，廣泛栽培在熱帶和亞熱帶區(qū)域。我國也是主要香蕉生產(chǎn)國，在廣東、廣西、云南、福建、海南、四川和貴州等省均有大量栽培。香蕉皮占香蕉總質(zhì)量的30%～40%[1]，而香蕉皮是香蕉產(chǎn)業(yè)的主要廢棄物，對香蕉皮沒有得到充分利用，資源浪費(fèi)的同時(shí)還造成了環(huán)境污染。

香蕉皮中含有豐富的營養(yǎng)成分，如多糖、多酚、果膠、纖維素、蛋白質(zhì)、有機(jī)酸、生物胺及多種礦物質(zhì)[2-4]，具有較高的利用價(jià)值，其中香蕉皮中的多酚含量大約是果肉的兩倍[5]，多酚具有多種功效，如抗氧化性、抗菌、抗癌、抗腫瘤、預(yù)防心血管疾病及抑制血管增生等[6-8]，被廣泛應(yīng)用于化妝品、醫(yī)藥、食品等行業(yè)[9]。

目前，對多酚的提取方法有很多，如溶劑提取法、超聲波提取法、微波提取法、生物酶法和膜技術(shù)提取等[10-12]，其中超聲波提取法對多酚的提取不僅簡單快捷，而且提取效率高。香蕉皮中含有大量的水分，不易保存及后續(xù)實(shí)驗(yàn)的開展[13]，本工作采用香蕉皮干粉作為實(shí)驗(yàn)材料，以超聲波提取法為基礎(chǔ)，以廣東香蕉皮為例探究提取香蕉皮多酚的最佳條件，并比較廣東、廣西和云南三個(gè)地區(qū)香蕉皮的多酚含量，為今后對香蕉皮的進(jìn)一步研究和生產(chǎn)應(yīng)用提供部分參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料和試劑

微黃無黑斑香蕉皮（廣東高州市長坡鎮(zhèn)高腳遁地蕾香蕉皮、廣西南寧市西鄉(xiāng)塘區(qū)雙定鎮(zhèn)威廉斯香蕉皮、云南紅河個(gè)舊市蔓耗鎮(zhèn)威尼斯香蕉皮）；試劑分別有沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品（上海麥克林生化科技有限公司）；福林酚試劑（Folin-Ciocalte 試劑，成都市科隆化學(xué)品有限公司）；無水碳酸鈉（AR）；無水乙醇（AR）和活性炭。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)儀器見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)儀器

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

本實(shí)驗(yàn)選取廣東高州市長坡鎮(zhèn)高腳遁地蕾香蕉皮探究多酚提取的最佳條件，將該條件作為參照，分別探究廣東高州市長坡鎮(zhèn)高腳遁地蕾香蕉皮、廣西南寧市西鄉(xiāng)塘區(qū)雙定鎮(zhèn)威廉斯香蕉皮、云南紅河個(gè)舊市蔓耗鎮(zhèn)威尼斯香蕉皮的多酚含量，并對比三地香蕉皮的多酚含量。

1.3.1 樣品處理

將香蕉皮清洗干凈，切去兩端，并將其剪成小塊，置于沸水中熱燙2～3 min，以鈍化香蕉皮中氧化酶的活性，再撈出浸泡于60℃左右的溫水中約20 min，最后用溫水洗滌2～3次，晾干后在50℃條件下恒溫烘干至恒重，粉碎后過60目篩制得干粉，裝瓶備用。

1.3.2 繪制多酚標(biāo)準(zhǔn)曲線

稱取0.0100 g 沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品，用適量蒸餾水將其溶解，定容至100 mL 容量瓶中，得到100 mg/L 的標(biāo)準(zhǔn)品，分別移取0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 ml 系列體積至10 mL 比色管中，配制質(zhì)量濃度為1、2、3、4、5、6 mg/L 的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，加入0.3 mL 10%福林酚試劑，振蕩均勻后靜置3～5 min 加入0.6 mL 的10%碳酸鈉溶液，定容后搖勻，置于室溫下避光反應(yīng)1 h，用10 mm 比色皿在紫外可見分光光度計(jì)下掃譜，得最大吸收波長為765 nm。測定標(biāo)樣在765 nm下的吸光度，平行測定3次，取其平均值。以沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為橫坐標(biāo)x，以吸光度為縱坐標(biāo)y，繪制多酚標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖1所示。得到吸光度與沒食子酸濃度的回歸線方程為：

圖1 多酚標(biāo)準(zhǔn)曲線

1.3.3 多酚含量測定

實(shí)驗(yàn)采用福林酚紫外法測定香蕉皮中多酚含量，以乙醇作為溶劑在超聲波下提取，結(jié)束后減壓過濾殘?jiān)玫降臑V液用活性炭脫色，在4 500 r/min 的條件下離心分離10 min，濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)有機(jī)溶劑，取上層清液0.5 mL 于10 mL 比色管，加入0.3 mL 的10%福林酚試劑，振蕩均勻，在3～5 min 后加入0.6 mL 的10%碳酸鈉溶液，定容后搖勻，在常溫下避光保存1 h 后于765 nm 處測定吸光度。同法配制空白樣品，于765 nm 處測吸光度。根據(jù)式（1）計(jì)算樣品中多酚濃度，按式（2）計(jì)算樣品中多酚的含量。

式（2）中，X為多酚含量（mg/g）；c為多酚質(zhì)量濃度（mg/L）；v為提取液體積L；n為稀釋倍數(shù)；m為香蕉皮樣品質(zhì)量（g）。

1.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.4.1 單因素實(shí)驗(yàn)

在超聲6000 W，超聲頻率40 kHz 的條件下，分別考察了四個(gè)因素對多酚提取量的影響，分別為乙醇濃度、料液比、超聲溫度和超聲時(shí)間，研究1個(gè)因素對香蕉皮多酚提取量的影響，保持另外3個(gè)因素不變，每個(gè)樣品平行測定3次，取其平均值，初步確定最佳條件。

1.4.2 正交試驗(yàn)

在單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化乙醇濃度、料液比、溫度和超聲時(shí)間四個(gè)因素，每個(gè)因素三個(gè)水平，即建立正交試驗(yàn)L9（34），比較分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出最佳提取條件。

1.4.3 平行試驗(yàn)

由正交試驗(yàn)得出的最佳提取條件，開展平行試驗(yàn)，即廣東、廣西和云南三個(gè)地區(qū)的樣品平行測定3次，求出三個(gè)地區(qū)香蕉皮多酚提取量的平均值和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）以衡量其重現(xiàn)性。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 乙醇濃度對多酚提取量的影響

分別稱取1.0000 g 香蕉皮粉于錐形瓶中，在料液比為1：20（g/mL），溫度為40℃，超聲時(shí)間為40 min 的條件下，分別考察乙醇濃度為40%、50%、60%、70%、80%時(shí)對香蕉皮多酚提取量的影響，如圖2所示。

圖2 乙醇濃度對多酚提取量的影響

由圖2 可知，乙醇濃度為50% 時(shí)香蕉皮中多酚提取量最大，當(dāng)乙醇濃度在40%～50%時(shí)，香蕉皮多酚提取量隨乙醇濃度的增大而升高，當(dāng)乙醇濃度在50%～80%時(shí)，香蕉皮多酚提取量隨乙醇濃度的增大反而呈現(xiàn)下降的趨勢，這是因?yàn)榈蜐舛鹊囊掖既芤簶O性與多酚相似，可以進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，帶出胞液中的多酚，多酚提取量升高，而高濃度的乙醇會造成蛋白質(zhì)失活，阻礙溶出多酚類物質(zhì)，從而降低多酚的提取量。因此乙醇濃度以50%為宜，并初步確定正交試驗(yàn)中乙醇濃度的三個(gè)水平為40%、50%、60%。

2.1.2 料液比對多酚提取量的影響

分別稱取1.0000 g 香蕉皮粉于錐形瓶中，在乙醇濃度為50%，溫度為40℃，超聲時(shí)間為40 min 的條件下，分別考察料液比（g/mL）為1 ∶5，1 ∶10，1 ∶15，1 ∶20，1 ∶25時(shí)對香蕉皮多酚提取量的影響，結(jié)果如圖3所示。

圖3 料液比對多酚提取量的影響

由圖3可知，當(dāng)料液比為1 ∶20（g/mL）時(shí)香蕉皮中多酚提取量最大，當(dāng)料液比在（1 ∶5）～（1 ∶20）（g/mL）時(shí)香蕉皮中多酚提取量隨料液比的增大而增加，當(dāng)料液比在（1 ∶20）～（1 ∶25）（g/mL）的范圍內(nèi)時(shí)，多酚提取量反而隨料液比的增大而降低，這是因?yàn)榱弦罕仍冢? ∶5）～（1 ∶20）（g/mL）時(shí)乙醇體積逐漸增加，多酚溶解于乙醇的量增加，所以多酚提取量會增加，這時(shí)再增加料液比，除了提取出多酚，還會提取出部分醇溶性雜質(zhì)，總體降低了多酚的提取量，但料液比為1 ∶25的提取量還是較高的，因此料液比以1 ∶20為宜，并初步確定正交試驗(yàn)中料液比（g/mL）的三個(gè)水平為1 ∶15，1 ∶20，1 ∶25。

2.1.3 溫度對多酚提取量的影響

分別稱取1.0000 g 香蕉皮粉于錐形瓶中，在乙醇濃度為50%，料液比為1 ∶20（g/mL），超聲時(shí)間為40 min 的條件下，分別考察30℃、40℃、50℃、60℃、70℃的超聲溫度對香蕉皮多酚提取量的影響，結(jié)果如圖4所示。

圖4 溫度對多酚提取量的影響

由圖4可知，當(dāng)溫度為60℃時(shí)多酚提取量最大，溫度在30～60℃多酚提取量隨溫度的升高而增加，當(dāng)溫度高于60℃時(shí)再升高溫度多酚提取量反而下降。這是因?yàn)闇囟冗^高時(shí)部分多酚發(fā)生了氧化或降解，導(dǎo)致多酚提取量降低。因此溫度以60℃為宜，在正交試驗(yàn)中將超聲溫度初步確定為50℃、60℃、70℃三個(gè)水平。

2.1.4 超聲時(shí)間對多酚提取量的影響

分別稱取1.0000 g 香蕉皮粉于錐形瓶中，在乙醇濃度為50%，料液比為1 ∶20（g/mL），溫度為60℃的條件下，分別考察超聲時(shí)間為20 min、30 min、40 min、50 min、60 min 時(shí)對多酚提取量的影響，結(jié)果如圖5所示。

圖5 時(shí)間對多酚提取量的影響

由圖5可知，香蕉皮多酚提取量隨超聲時(shí)間增加先增加再減少，當(dāng)超聲時(shí)間為50 min 時(shí)多酚提取量達(dá)到最大，當(dāng)超聲時(shí)間大于50 min 后多酚提取量反而降低。這是因?yàn)闀r(shí)間過長多酚結(jié)構(gòu)會遭到破壞，多酚與氧氣的接觸時(shí)間較長，多酚被氧化或分解，造成多酚提取量的降低。因此超聲時(shí)間以50 min 為宜，在正交試驗(yàn)中將超聲時(shí)間初步確定為40 min、50 min、60 min 三個(gè)水平。

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)初步確定的范圍，選取乙醇濃度、料液比、溫度、超聲時(shí)間作為考察的4項(xiàng)因素，每因素設(shè)置3個(gè)水平，設(shè)計(jì)L9（34）正交試驗(yàn)，以多酚提取量為指標(biāo)，得到最佳條件。表2為正交試驗(yàn)因素水平表，表3為正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果表。

表2 正交試驗(yàn)因素水平

表3 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

由表3可知，對香蕉皮多酚提取量影響最顯著的是料液比，并且各因素影響多酚提取量的先后順序?yàn)椋築 ＞C ＞D ＞A，即料液比＞溫度＞時(shí)間＞乙醇濃度，得到香蕉皮多酚的最佳提取方案為：A2B2C2D2，即料液比1 ∶20（g/mL）、溫度60℃、超聲時(shí)間50 min、乙醇濃度50%。

2.3 平行試驗(yàn)結(jié)果

在料液比1 ∶20（g/mL）、溫度60℃、超聲時(shí)間50 min、乙醇濃度50%的最佳提取條件下，測定廣東、廣西和云南的香蕉皮多酚提取量，由表4可知，多酚提取量的平均值分別為2.4574 mg/g、2.2463 mg/g和2.7357 mg/g，RSD 分別為3.40%、1.14%和2.86%，均小于5%，具有重現(xiàn)性。從平均含量可知，三個(gè)地方香蕉皮的多酚含量大小為：云南＞廣東＞廣西。

表4 平行試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

利用超聲波提取和福林酚紫外法，采用單因素和正交試驗(yàn)考察了乙醇濃度、料液比、溫度、超聲時(shí)間對廣東高州市長坡鎮(zhèn)高腳遁地蕾香蕉皮中多酚提取量的影響。結(jié)果表明，影響最大的是料液比，多酚提取量各因素影響的先后順序?yàn)椋毫弦罕龋緶囟龋緯r(shí)間＞乙醇濃度，得到香蕉皮多酚的最佳提取方案為：料液比1 ∶20（g/mL）、溫度60℃、超聲時(shí)間50 min、乙醇濃度50%，該條件下的廣東香蕉皮多酚提取量為2.4574 mg/g，廣西香蕉皮多酚提取量為2.2463 mg/g，云南香蕉皮多酚提取量為2.7357 mg/g，即三個(gè)地方香蕉皮的多酚含量大小為：云南＞廣東＞廣西，可為香蕉皮多酚的提取提供參考。