微波辅助提取油橄榄果渣多酚*

孔维宝，李阳，白万明，许晓卉，张继

1(西北师范大学生命科学学院，甘肃兰州，730070)2(甘肃特色植物有效成分制品工程技术研究中心，甘肃兰州，730070)

微波辅助提取油橄榄果渣多酚*

孔维宝1，2，李阳1，白万明1，许晓卉1，张继1，2

1(西北师范大学生命科学学院，甘肃兰州，730070)2(甘肃特色植物有效成分制品工程技术研究中心，甘肃兰州，730070)

利用微波辅助技术对油橄榄加工果渣中多酚的提取工艺进行了研究，考察了提取方式、溶剂种类和浓度、料液比、微波提取功率、处理时间等因素对油橄榄果渣多酚提取含量的影响。结果表明:微波辅助提取油橄榄果渣多酚的提取量比常规溶剂提取方法提高18%～38%，适宜提取溶剂为乙醇。正交实验确定的优化工艺为:料液比1∶20(g∶mL)、微波功率300 W、处理时间3 min、乙醇体积分数60%，在此优化条件下，油橄榄果渣多酚含量可达1.02%。

油橄榄果渣，微波辅助提取，多酚

多酚物质是油橄榄的主要活性物质之一，主要存在于橄榄叶和橄榄果中。橄榄多酚具有很强的抗氧化能力，它既能减轻蛋白质的氧化、预防冠心病动脉粥样硬化的发生，还具有舒缓血管平滑肌、降血脂、降血糖的药理作用［1］。目前，橄榄油均采用冷榨法生产，加工时产生的大量果渣直接废弃或利用价值不高，造成其中富含的活性多酚类物质的资源浪费。因此，以油橄榄加工果渣作为原料提取生产多酚物质，既能获得天然抗氧化剂，又可延长油橄榄产业链，具有广阔的开发前景。

提取多酚物质时多采用常规的加热回流提取方法［2－4］，提取效率相对较低、能耗较高。随着微波技术的快速发展，微波辅助提取方法在植物有效成分的提取领域得到了广泛的研究［5］。由于微波加热是一种瞬时穿透式的加热方法，在微波场的作用下细胞被破壁，从而加快了萃取速率，微波辅助提取方法具有穿透力和选择性强、加热效率高、操作方法简单、清洁高效等优点［6］。本文利用微波辅助提取技术，通过单因素和正交实验研究了提取方式、溶剂种类和浓度、料液比、微波功率、处理时间等因素对油橄榄果渣多酚提取含量的影响，优化了其提取工艺，以期为油橄榄加工废弃物的综合利用提取技术参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

油橄榄加工果渣由陇南田园油橄榄科技开发有限公司提供。

1.2 试剂与仪器

蒸馏水，正己烷、无水乙醇、没食子酸、Na2CO3等均为分析纯试剂;复合纤维素酶(宁夏和氏璧生物技术有限公司)、Folin-Ciocalteu试剂(上海荔达生物科技有限公司)。

BS210S型分析天平(北京赛多利斯天平有限公司)，HHS-2型数显恒温水浴锅(江苏国华电器有限公司)，SY-1000型超声波清洗器(上海宁商超声仪器有限公司)，101-3型电热鼓风烘箱(上海市上海县第二五金厂)，Labtech UV-3 000紫外可见分光光度计(北京莱伯泰科仪器有限公司)，APL17型实验用微波仪(上海新仪微波化学科技有限公司)，HR1861型榨汁机(荷兰皇家飞利浦电子公司)。

1.3 实验方法

1.3.1 油橄榄果渣样品的制备

取在－20℃保存的新鲜果渣样品置于60℃电热鼓风烘箱内烘干，先用适量的正己烷萃取果渣油，然后用滤纸过滤，减压回收溶剂后得到果渣油，残渣在通风橱中风干，用榨汁机粉碎过筛后作为多酚提取样品。

1.3.2 油橄榄果渣多酚的提取

称取样品5.00 g置于250 mL锥形瓶中，按一定料液比加入提取溶剂，然后置于带冷凝回流器的不同装置上萃取。提取结束后经滤纸过滤、溶剂洗涤、定容、稀释，待测提取液中的多酚含量。

1.3.3 实验设计

在研究不同提取方式、溶剂种类与浓度对橄榄果渣多酚含量影响的基础之上，选取不同料液比、微波功率、处理时间等分别进行单因素实验，最后再利用正交实验进一步优化提取工艺。

1.4 多酚含量的测定

油橄榄果渣多酚含量的测定采用Folin-Ciocalteu法［7］。取稀释5倍的样品0.5 mL加到2.5 mL新鲜稀释10倍的Folin-Ciocalteu试剂中，摇匀，反应2～5 min后加入2 mL 7.5%的Na2CO3溶液，摇匀，1 min后加水至10 mL，室温放置2 h后在760 nm波长下测定吸光值，以没食子酸为标样，由标准方程［y=216.44 x+0.116 2，R2=0.999 3，x:吸光度，y:没食子酸浓度(mg/L)］计算提取液中的多酚含量，换算成mg没食子酸/g橄榄果渣，果渣多酚含量以质量%表示。文中所列数据均为6次平行测定的平均值。

2 结果与讨论

2.1 不同提取方法对橄榄果渣多酚含量的影响

为了考察不同提取方法对橄榄果渣多酚提取效率的影响，分别采用常规提取(按50%乙醇、料液比1∶20、40℃水浴、200 r/min 搅拌提取 30 min)方法，微波1、3 min 处理(50% 乙醇、料液比 1∶20、300W)，纤维素酶处理(先用含0.5%复合纤维素酶的酶液按料液比1∶10，50℃保温预处理果渣1h，然后添加无水乙醇至浓度为50%，在40℃、200 r/min条件下继续搅拌提取30 min)，超声波辅助提取(按50%乙醇、料液比1∶20、40℃、200W超声波辅助提取30 min)等不同方法进行实验，结果如图1所示。

图1 不同提取方法对多酚含量的影响

由图1可知，提取方法对果渣多酚的提取效率影响显著。与常规热水浴搅拌提取法相比较，微波、超声波辅助提取显示出一定的优势。利用微波辅助提取的多酚含量比常规方法的含量提高18%(1 min处理)～38%(3 min处理)，超声波辅助提取比常规方法提高12%，而纤维素酶预处理并没有提高多酚的提取效率。分析原因认为，超声波的机械粉碎和空化效应等作用，可使物质分子的运动频率和速度增大，组织内部或胶体里的有效成分溶出速度和溶出质量得到提高［8－9］。而微波处理加快了细胞的破碎，使极性分子随微波的频率摆动并产生热量，使体系更加分散，原料内部温度得到全面、快速、均匀的升高，更有利于物质的溶出，从而增强了溶剂对多酚的提取［10］。结果表明，微波辅助萃取技术适合于橄榄果渣多酚的提取。

2.2 溶剂种类和浓度对橄榄果渣多酚含量的影响

为了考察橄榄果渣多酚的提取过程中溶剂种类和浓度的影响，分别选用体积分数为50%的甲醇、乙醇、丙酮溶液以及无水甲醇、乙醇、丙酮作为萃取剂，在料液比为1∶20、微波功率300 W、转速200 r/min的条件下，微波提取3 min，结果如图2所示。不同乙醇浓度对果渣多酚提取的影响如图3所示。

图2 溶剂种类对多酚含量的影响

图3 乙醇浓度对多酚含量的影响

图2 的结果表明，50%丙酮作为萃取溶剂时，多酚含量最高，为0.68%，50%乙醇次之。无水有机溶剂的提取效果均低于含水有机溶剂，无水乙醇的提取效果最差。这主要与橄榄多酚的种类和性质有关，而且乙醇浓度较低时，溶液中溶解的糖类、水溶性蛋白较多，乙醇浓度较高时，脂溶性物质溶解较多，这些都会影响多酚的提取率［11］。从提取效率、成本和毒性等方面考虑，乙醇作为果渣多酚的提取溶剂较适宜。

由图3分析可知，随着乙醇浓度的增大，多酚含量先明显提高，至浓度为50%时达到最大，之后含量又不断降低，纯水与无水乙醇的提取效果相对较差。分析其原因主要是由于果渣中的多酚部分为醇溶多酚，部分为水溶性多酚，醇水混合液更有利于不同种类多酚的溶解和浸提［12］。因此，乙醇溶液适宜作为油橄榄果渣多酚的提取溶剂。

2.3 微波提取工艺的单因素实验

2.3.1 料液比对多酚含量的影响

料液比是影响多酚浸出率的重要因素之一，适当的料液比不仅能使原料中的多酚物质得到充分提取，而且可减少溶剂的消耗、节约提取成本［13］。实验分别以不同料液比，在乙醇体积分数50%、微波功率为300 W的条件下，提取3 min，结果如图4所示。

图4 料液比对多酚含量的影响

图4 结果表明，橄榄果渣多酚含量随料液比的增大而升高，这是因为微波辐射待提取样品时，会使其超微结构特性遭到破坏，提取效率升高［14］。但当料液比达到一定值后，继续提高料液比对提取效率影响不大，反而有所下降。这是由于料液比较小时，果渣吸收的微波能量相对多，细胞破碎的程度比较好，多酚更易溶解扩散于溶剂中;而溶剂体积增大时，橄榄果渣吸收的能量相对减少，细胞破碎程度相对减小，多酚溶解扩散阻力相对较大，而且增大溶剂的消耗量使成本投入增加。本实验选择的料液比为1∶20。

2.3.2 微波功率对多酚含量的影响

微波功率直接影响活性物质的提取效率，不同微波处理功率对橄榄果渣多酚含量的影响如图5所示。结果表明，随着微波功率的增大，多酚含量先增高后降低，在微波功率为200 W时提取率达到最大，为1.00%。这是由于在一定时间内，微波辐射功率越高，体系升温越快，固液扩散速度也越快，细胞破壁程度加大，有利于物料有效成分的浸出。但是，但当微波功率增大到一定程度时会造成局部温度过高，多酚物质易在高温条件下发生降解和氧化，使多酚的提取率降低［15］。

图5 微波功率对多酚含量的影响

2.3.3 微波处理时间对多酚含量的影响

微波处理时间对多酚含量的影响如图6所示。结果显示，随着微波处理时间的延长，多酚含量呈先上升后下降的趋势，处理时间为2 min时，多酚含量达到最大值(1.05%)。这可能是由于随着微波作用时间的延长，乙醇不断蒸发使提取溶剂的有效浓度下降，同时由于提取时间延长时产生的高温会导致多酚降解。

图6 微波处理时间对多酚含量的影响

2.4 正交实验优化橄榄果渣多酚的提取工艺

为获得优化的微波提取工艺，根据上述单因素实验结果，选取乙醇浓度、料液比、提取时间和微波功率等因素进行4因素3水平的正交实验，L9(34)正交实验设计如表1所示，实验结果和极差分析如表2所示，方差分析结果如表3所示。

表1 L9(34)正交实验设计表

表2 正交实验结果表

表3 正交实验结果方差分析

由表2的数据分析可知，设定的各因素对橄榄果渣多酚含量均有明显的影响，各因素的极差大小顺序为B＞D＞C＞A，由此得出四个因素的影响先后顺序为:料液比＞功率＞时间＞乙醇体积分数。表3的方差分析结果表明，在设定的水平范围内，料液比、微波功率对果渣多酚含量的影响高度显著(P＜0.01)，微波处理时间的影响显著(P＜0.05)，而乙醇体积分数的影响不显著。由均值分析可以看出，微波提取果渣多酚的最佳工艺组合为A3B2C3D3，即乙醇体积分数60%、料液比1∶20、微波处理时间3 min、微波功率300 W。验证实验结果表明，在此优化条件下，果渣多酚含量为1.02%。

3 结论

本文通过探讨不同提取方法、溶剂种类和浓度对油橄榄果渣多酚提取效率的影响，确定适宜的提取方法为微波辅助萃取法，最佳的溶剂为乙醇溶液。利用微波辅助提取的果渣多酚含量比常规溶剂提取方法的含量提高18%(1 min微波处理)～38%(3 min微波处理)。在单因素实验的基础上，采用正交实验设计获得微波辅助提取油橄榄果渣多酚的优化工艺为:乙醇体积分数60%、料液比1∶20、微波处理时间3 min、功率300 W。方差分析结果表明，料液比、微波功率和微波处理时间对油橄榄果渣多酚含量的影响显著。在上述优化条件下，果渣多酚的提取含量为1.02%。本文的研究表明，微波辅助提取技术具有高效快速、耗时短、能耗低等优势，在植物活性成分的提取生产中具有潜在的应用价值。

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Microwave Assisted Extraction of Ployphenols from Olive Processing Pomace

Kong Wei-bao1，2，Li Yang1，Bai Wan-ming1，Xu Xiao-hui1，Zhang Ji1，2
1(Northwest Normal University，Lanzhou 730070，China)2(Bioactive Products Engineering Research Center for Gansu Distinctive Plants，Lanzhou 730070，China)

The microwave assisted extraction(MAE)conditions including extraction methods，solvent types and concentrations，ratio of solid to liquid，microwave power，and controlling time of polyphenol from olive processing pomace were investigated.The results indicated that the polyphenol content extracted under MAE was higher than 18% －38%compared with the conventional solvent extraction method，and the best solvent was ethanol.The optimized MAE parameters using orthogonal experimental design based on the single factor experiments were∶ratio of solid to liquid 1∶20(g∶mL)，microwave power 300 W，extraction time 3 min，extraction solvent 60%ethanol.Verification of the optimization showed that the polyphenol content of 1.02%was obtained under the optimal conditions.

olive pomace，microwave assisted extraction，ployphenols

硕士，讲师(张继教授为通讯作者，E-mail zhangj@nwnu.edu.cn)。

*国家科技支撑计划项目(2008BAK51B05);科技部科技人员服务企业行动项目(2009GJG10004);甘肃省科技支撑计划项目(0804GKCA028);西北师范大学青年教师科研计划项目(NWNU－LKQN－10－30)

2010－11－04，改回日期:2011－01－09