正交设计优化油橄榄果渣多酚提取工艺

谢碧秀，马建英，刘滕，刘捷，何强，朱华荣，杨泽身（.眉山职业技术学院，四川眉山6000；.凉山州中泽新技术开发有限责任公司，四川西昌65000）



正交设计优化油橄榄果渣多酚提取工艺

谢碧秀1，马建英1，刘滕1，刘捷2，何强1，朱华荣1，杨泽身2
（1.眉山职业技术学院，四川眉山620020；2.凉山州中泽新技术开发有限责任公司，四川西昌615000）

摘要：以丙酮为溶剂，采用加热回流提取法，通过单因素试验考察了浸提温度、丙酮浓度、料液比和浸提时间对油橄榄果渣多酚提取率的影响，并在此基础上，通过正交试验设计得到了油橄榄果渣中多酚的最优提取工艺：浸提温度为60℃，丙酮浓度为75%，料液比为1∶13（g/mL），浸提时间为4h，优选工艺提取的多酚含量为0.2448%。

关键词：油橄榄；果渣；多酚；提取

油橄榄（Olea europaea L.）又名洋橄榄，齐敦果，属木犀科木犀榄属常绿乔木，是世界著名的木本油料树种［1］，产量居世界植物油产量的第6位［2］，主要分布地中海沿岸地区，后经引种广泛栽植于我国甘肃陇南、四川西昌、云南西北部金沙江流域等地［3］。油橄榄全身都是宝，其果实含油量可高达40.07%［4］，而橄榄油是食用植物油中少有的未经提炼的，其含有固醇类、维生素、多酚等生物活性物质，能降低人体内低密度脂蛋白的含量［5-7］；油橄榄果榨油后产生的果渣及废水富含三萜类、黄酮类、多酚类物质，油橄榄叶富含橄榄苦苷、羟基酪醇、山楂酸、黄酮等抗氧化物［8］。多酚类化合物是指分子结构中有若干个酚性羟基的植物成分的总称，广泛存在于许多植物中［8-9］，主要存在于植物的皮、根、茎和果实中，多酚的结构特点使其具有较强的抗氧化以及清除自由基的能力［10-11］。目前国内对油橄榄果渣中多酚提取的研究较少，因而本文以阿布桑娜油橄榄果渣为原料，以丙酮为溶剂，采用加热回流提取法，研究不同因素对多酚提取得率的影响规律，并通过正交试验优化提取工艺，以期为油橄榄加工副产物的综合利用提供技术参考。

1　材料与方法

1.1材料

油橄榄果渣：由凉山州中泽新技术开发有限责任公司提供，油橄榄果实采用常温压榨后产生的果渣立即装袋、真空包装、-20℃下保藏。

1.2试剂

蒸馏水；正己烷、丙酮、碳酸钠、Folin-Ciocalteu试剂等：均为分析纯试剂，成都市科龙化工试剂厂；没食子酸标品：中国医药上海化学试剂公司。

1.3仪器

UV-754紫外可见分光光度仪：上海分析仪器总厂；HH-4恒温水浴锅：常州国华仪器有限公司；ATL-124分析天平：德国赛多利斯。

1.4方法

1.4.1单因素试验

1.4.1.1浸提温度对提取率的影响

精确称取3.0 g经解冻的原果渣4份，分别加入50%丙酮30 mL，分别在20、35、50、65℃下浸提2 h，离心、过滤，收集上清液，定容到50 mL。

1.4.1.2丙酮浓度对提取率的影响

精确称取3.0 g经解冻的原果渣4份，分别加入30%、50%、70%、90%丙酮30 mL，50℃下浸提2 h，离心、过滤，收集上清液，定容到50 mL。

1.4.1.3料液比对提取率的影响

精确称取3.0 g经解冻的原果渣4份，分别加入50%丙酮10、20、30、40 mL，50℃下浸提2 h，离心、过滤，收集上清液，定容到50 mL。

1.4.1.4浸提时间对提取率的影响

精确称取3.0 g经解冻的原果渣4份，加入50%丙酮30 mL，50℃下分别浸提1、2、3、4 h，离心、过滤，收集上清液，定容到50 mL。

以上各处理均重复2次。

1.4.2正交试验

根据单因素试验与分析结果，对各因素进行正交试验设计，并进行统计分析，以获得更优、更合理的提取工艺。

1.4.3含量测定［12］

1.4.3.1标准曲线的绘制

精确称取0.025 0 g的干燥没食子酸标准品，用蒸馏水溶解，定容于50 mL的容量瓶中，配成浓度为0.5 mg/mL的没食子酸溶液。然后分别精密吸取0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5 mL没食子酸标准溶液定容于10 mL容量瓶内，配成浓度为0～0.225 mg/mL的系列标准溶液。再从各标准溶液中分别吸取1 mL加人25 mL容量瓶内，加10 mL蒸馏水，摇匀，再加1.5 mL Folin-Ciocalteu试剂，充分摇匀30 s后加入6 mL 10%Na2CO3溶液，450 s内加完，混匀，加水定容，再混匀，然后在30℃下避光放置反应2 h，以0样为空白，在765 nm波长处测定吸光值，绘制标准曲线。

1.4.3.2多酚含量的测定

取1 mL橄榄果渣多酚提取稀释液于25 mL容量瓶内，加10 mL蒸馏水，摇匀，再加1.5 mL Folin-Ciocaheu试剂，摇匀，在放置30 s后加入6 mL 10%Na2CO3溶液，450 s内加完，混匀，加水定容，再混匀，然后在30℃下避光反应2 h，在相关波长处测定吸光值，根据测得的标准曲线方程计算橄榄叶提取液中多酚含量（以没食子酸计），经进一步计算即得多酚提取得率。

提取得率y/%= CV/M×100/1 000

式中：y为提取得率，%；C为提取原液中多酚的浓度，mg/mL；V为提取多酚液总体积，mL；M为橄榄果渣质量，g。

2　结果与分析

采用EXCEL2003、SPSS19.0和正交设计助手V3.1对试验数据进行分析。

2.1没食子酸标准曲线

没食子酸标准曲线见图1。

图1　没食子酸标准曲线Fig.1 Standard curve of gallic acid

以吸光度值（y）为纵坐标，标准溶液浓度（x）为横坐标，进行线性回归，得到回归方程式为y=4.850 1x，R2=0.999 2。结果表明，没食子酸标品在0～0.225 mg/mL浓度范围内与吸光度呈良好线性关系。

2.2多酚提取工艺的单因素试验

2.2.1浸提温度对多酚提取率的影响

浸提温度对多酚提取率的影响见图2。

图2　浸提温度对多酚提取率的影响Fig.2 Influence of extraction temperature on polyphenols extraction rate

从图2可以看出，油橄榄果渣中多酚类物质的提取率随着温度的升高而提高，当浸提温度增加到50℃时，提取率达到最高，为0.205 5%；这是因为随着温度的升高，分子运动加速，多酚的溶解度和扩散率增大。当温度超过50℃后，高温促进了油橄榄多酚的氧化，因而提取率开始下降。

2.2.2丙酮浓度对多酚提取率的影响

丙酮浓度对多酚提取率的影响见图3。

从图3可知，当丙酮的浓度从30%增大至70%时，多酚的提取率逐渐增大并达到最高0.211 3%；当丙酮的浓度超过70%时，多酚的提取率呈现下降的趋势。这是因为随着丙酮溶液浓度的提高，溶剂中水分含量降低，糖类、水溶性蛋白质等杂质的浸出率也随之降低，多酚的得率就逐渐提高；随着丙酮溶液浓度的进一步提高，其不能破坏多酚与蛋白质或其他物质连接的能力下降，因而多酚的提取率也就降低。

2.2.3料液比对多酚提取率的影响

料液比对多酚提取率的影响见图4。

图4　料液比对多酚提取率的影响Fig.4 Influence of solid-liquid ratio on polyphenols extraction rate

从图4可知，料液比从3∶10（g/mL）增至3∶40（g/mL），油橄榄果渣中多酚提取率也随之上升，但上升的趋势逐渐变缓，得率从0.124 6%上升为0.193 9%。料液比过大，溶剂中溶解的多酚易达到饱和，多酚提取不完全；料液比过小，不仅造成了溶剂的浪费，而且增加了溶剂回收的成本。

2.2.4浸提时间对多酚提取率的影响

浸提时间对多酚提取率的影响见图5。

图5　浸提时间对多酚提取率的影响Fig.5 Influence of extraction time on polyphenols extraction rate

浸提时间是影响多酚提取率的重要因素之一，浸提时间短，多酚浸出不充分，因此得率低；随着浸提时间的适当延长，果渣中的多酚得以充分浸出，因而提取率就提高。如图5所示，随着浸提时间从1h增至4h，提取率也在不断提高，从0.162 6%升至0.212 7%。

2.3多酚提取工艺的正交试验

为了进一步优化提取工艺，并考虑到实际作业的可行性，根据上述单因素试验结果，采用L9（34）正交表对浸提温度、丙酮浓度、料液比和浸提时间进行四因素三水平的正交试验，以多酚含量为指标确定最佳提取工艺。因素水平表见表1，极差分析见表2。

表1　正交试验因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

表2　正交试验极差分析结果表Table 2 Range analysis of orthogonal experiment

由表2可知，各因素的极差大小顺序为A＞D＞B＞C，由此可得出4因素对油橄榄果渣多酚提取率的影响先后顺序为浸提温度＞浸提时间＞丙酮浓度＞料液比，最优的提取工艺条件为A3B3C3D3，即浸提温度为60℃，丙酮浓度为75%，料液比为1∶13（g/mL），浸提时间为4 h。在该优化条件下平行试验3次，多酚平均含量为0.244 8%。

3　结论

1）通过试验得到油橄榄果渣中多酚的最优提取工艺为：浸提温度为60℃，丙酮浓度为75%，料液比为1∶13（g/mL），浸提时间为4 h，优选工艺提取的多酚含量为0.244 8%。

2）在以往的研究中油橄榄果渣中多酚含量可达0.64%～1.56%［13-14］，而本试验多酚提取率最高为0.2448%，与前人研究结果差异较大，其原因可能有：①提取方法不同，前者采用的是微波辅助提取法，本试验采用的是常规加热回流浸提法；②计算方法不同，前者是以干燥至恒重的果渣重量为样品重量，本试验是以原果渣的重量为样品重量。

3）前期试验表明，原果渣中水分含量高达60%，若以干燥果渣为基准进行换算，多酚提取率为0.612%，这与耿树香等［14］采用微波辅助提取结果相近。本试验以原果渣为原料，不仅减少了干燥和粉碎环节，简化了工艺流程，而且降低了多酚被氧化的几率，能对油橄榄果渣中多酚类物质的工业化生产提供参考。

参考文献：

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Optimization of Extraction Process of Polyphenols in Olive（Olea europaea L.）Pomace by Thogonal Design

XIE Bi-xiu1，MA Jian-ying1，LIU Teng1，LIU Jie2，HE Qiang1，ZHU Hua-rong1，YANG Ze-shen2
（1. Meishan Vocational and Technical College，Meishan 620020，Sichuan，China；2. Liangshan Zhongze New Tech Development Co.，Ltd.，Xichang 615000，Sichuan，China）

Abstract：Through single factor test，the effects of extraction temperature，acetone concentration，solid-liquid ratio，extraction time on the polyphenols from olive（Olea europaea L.）pomace by heating reflux with acetone as solvent were investigated.On the basis of single factor experiment，through the orthogonal test，the extraction conditions were optimized. The optimal parameters for this method were as follows：the olive pomace was extracted by acetone concentration of 75%with solid-liquid ratio of 1∶13（g/mL）at 60℃for 4 h，and the extraction yield was 0.244 8%.

Key words：Olea europaea L.；pomace；polyphenols；extraction

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.09.016

基金项目：四川省技术创新工程专项项目（2013ZZ0038）

作者简介：谢碧秀（1982—），女（汉），讲师，硕士，研究方向：果蔬加工。

收稿日期：2015-03-21