苹果渣总黄酮提取方法的探讨
2010-07-31李伟荣任爱清
李伟荣,任爱清
(浙江省丽水市农业科学研究院,浙江 丽水 323000)
黄酮类化合物是药用植物的主要活性成分之一,具有调节血脂、消除氧自由基、抗氧化、抗肿瘤、抗菌、抗病毒以及雌激素样活性等生理功能[1]。黄酮类化合物是广泛存在于水果蔬菜中的次生代谢类物质,近年来发现它们具有很强的清除自由基能力,是苹果中主要的抗氧化物质来源。
我国是世界上最大的苹果生产国,年产1 100万t,除鲜食外,其余用于加工。20世纪80年代以来,从国外引进了一批先进的浓缩果汁生产线,主要集中在陕西、山东、河南3省。苹果在榨汁的同时产生大量的果渣,而这些果渣一般是当垃圾处理,这不但给企业带来经济负担,还造成物资浪费、场地占用和环境污染。为了充分利用资源、净化环境、增加经济效益,迫切需要对苹果渣进行二次开发[2]。
苹果渣含水量高、可溶性物质多,极易腐败变质,很难贮存或远距离输送。所以,果汁生产厂家应对果渣及时烘干处理。这样既便于贮存输送,也可减小体积,提高产品的商品性。
目前,农户对苹果渣利用的效果及其营养成分还不甚了解,果汁生产厂家缺乏切实可行的开发计划和技术资料。因此,苹果渣的开发利用还是空白。当前最紧迫的任务是要加紧相关的研究,以期尽快推广应用。
1 材料与方法
1.1 试材与仪器
苹果渣、芦丁、无水乙醇、NaOH、NaNO2、Al(NO3)3·9H2O。
AL204/01型电子天平 (梅特勒-托利多)、WD800型微波炉 (佛山市顺得区格兰仕微波炉电器有限公司)、水浴锅 (北京市永光明医疗仪器厂)、电热鼓风干燥箱 (上海福玛实验设备有限公司)、UV-2000型紫外可见分光光度计 [尤尼柯(上海)仪器有限公司]、索氏提取器 (天津玻璃仪器厂)。
1.2 实验方法
1.2.1 标准曲线的制作
本实验以芦丁作为苹果总黄酮含量测定的标准品[3]。精密称取在120℃减压干燥至恒重的芦丁标准品10 mg,用95%乙醇溶解,定容到10 mL容量瓶中,精确吸取2.5 mL置于25 mL容量瓶中,用95%乙醇定容,得到浓度为100 mg·mL-1的芦丁标准溶液。精密吸取该溶液0.0,1.0,2.0,3.0,4.0,5.0 mL,分别置于20 mL试管中,用95% 乙醇补充至5 mL,加入5%NaNO2溶液0.5 mL,混匀后放置 6 min,然后加入 0.5 mL的 10% Al(NO3)3溶液,摇匀后放置6 min。最后加入4%NaOH溶液4 mL,摇匀后放置15~20 min。
以上述溶液为标准品溶液,在510 nm测定不同浓度标准品的吸光值。用最小二乘法作线性回归,得出芦丁浓度 (y)与吸光度 (x)的关系曲线y= (x-0.001 3) /0.001 12(r=0.999)。
比色溶液显色后,在4 h内吸光度的变化小于5%,黄酮类与铝盐生成络合物显色稳定,说明用分光光度法以芦丁为标样测定总黄酮含量稳定可靠,简单易行。
1.2.2 苹果渣的预处理
苹果渣原料经65℃干燥12 h,粉碎后过孔径0.42 mm(40目)筛,密封备用。
1.2.3 水浴提取法正交优化的实验
选取水浴温度 (A)、提取时间 (B)、乙醇浓度 (C)、固液比 (质量比,D)4个因素,根据L9(34)正交表进行实验,以总黄酮得率为考察指标。实验因素水平:A1、A2、A3为65℃,70℃,75 ℃;B1、B2、B3为 1.0,1.5,2.0 h;C1、C2、C3为 55% ,60% ,65%;D1、D2、F3为1∶15,1∶20,1∶25。
1.2.4 微波法提取正交优化的实验
微波技术在黄酮类物质提取上已取得良好效果,它具有反应高效、加热速度快、控制方便、受热体系温度均匀、节约能量、强选择性,而且操作简便、副产物少、产率高及产物易提纯等优点。微波的使用既降低了生产成本,又符合环保要求,是一种有良好发展前途的新工艺[4]。吕丽爽等[5]应用微波技术,选用芦篙叶为原料提取黄酮类化合物,通过正交实验,得出最优化提取条件。本实验选择提取时间 (B)、乙醇浓度 (C)和固液比(质量比,D)3个因素采用L9(34)正交表进行实验,以总黄酮得率为考察指标。实验因素水平:B1、B2、B3为 180,210,240 min;C1、C2、C3为55% ,65% ,70%;D1、D2、F3为 1∶15,1∶20,1∶25。
1.2.5 总黄酮得率的计算
按上述标准品的显色方法测定总黄酮含量计算总黄酮得率。
总黄酮得率 (%) = (提取液浓度 ×稀释浓度×体积) /样品干重。
式中:提取液浓度单位为mg·mL-1,体积单位为mL,样品干重单位为g。
2 结果与分析
2.1 水浴法提取黄酮的最佳工艺条件
实验结果 (表1)显示,影响总黄酮提取得率因素的主次顺序为 A>D>B>C,即温度 >固液比 >提取时间>乙醇浓度。提取苹果渣总黄酮的最佳工艺条件为A2B3C3D3,即水浴温度70℃,乙醇浓度65%,提取时间2.0 h,固液比1∶25。此条件下测得总黄酮的得率为6.07%。
表1 水浴提取法正交实验的极差分析结果
2.2 微波法提取总黄酮的正交优化
表2显示,影响总黄酮提取得率因素的主次顺序为C>B>D,即乙醇浓度>提取时间>固液比。微波法提取苹果渣总黄酮的最佳工艺条件为B2C1D3,即微波低火条件下,乙醇浓度55%,提取时间210 s,固液比 1∶25。测得总黄酮的得率为5.98%。
表2 微波法正交实验的极差分析结果
3 小结
实验结果证明,微波法提取苹果渣黄酮与水浴法的得率相差不大,但从经济、节能、省时考虑,以微波法为优。采用微波技术提取活性物质具有萃取效率高、选择性强、重现性好、节省时间、节省溶剂、节能、污染少等优点,因此具有良好的应用前景。
[1]王晶,周禾.植物黄酮类化合物生物学功能及浸提纯化[J].中国饲料,2006(11):25-27.
[2]阎晓莉,杨中平,朱新华.苹果渣的开发利用途径 [J].农机化研究,2002(4):175-177.
[3]李红,张元湖.苹果果实中总黄酮的提取方法优化研究[J].山东农业大学学报:自然科学版,2003,34(4):471-474.
[4]张丽平,余晓琴.微波萃取技术在提取黄酮类化合物上的应用 [J].成都纺织高等专科学校学报,2006,3(23):13-16.
[5]吕丽爽,潘道东,周庆,等.微波对提取芦蒿叶中黄酮类化合物的影响 [J].食品与发酵工业,2003,29(2):97-98.