乙醇提取黄瓜丙醇二酸工艺研究

徐立俐，李延辉，戴增，王洋（吉林农业科技学院食品工程学院，吉林吉林132101）



乙醇提取黄瓜丙醇二酸工艺研究

徐立俐，李延辉*，戴增，王洋
（吉林农业科技学院食品工程学院，吉林吉林132101）

摘要：利用溶剂萃取法分离提取黄瓜中的丙醇二酸，采用高效液相色谱法（HPLC）检测丙醇二酸的含量，通过单因素试验和正交试验优化提取条件，得到的最佳提取条件为：料液比1∶60（g/mL），乙醇浓度50%，萃取时间2.0 h，萃取温度35℃，此条件下黄瓜中丙醇二酸的提取率为62%。

关键词：黄瓜；丙醇二酸；分离与提取；高效液相

黄瓜果实中除了含有蛋白质、脂肪、碳水化合物、葡萄糖、果糖等营养成分外，还含有绿原酸、柠檬酸、苹果酸及丙醇二酸等多种低分了有机酸［1］，其中丙醇二酸，是一种小分子有机酸，又名羟丙二酸［2］，可抑制人体内糖类转化为脂肪，阻止体内脂肪堆积，具有减肥和预防冠心病的功效，只有黄瓜等极少数果蔬中含有这种化学物质［3］。

如今，人们在享受健康生活的同时，也在不断追求着美丽。黄瓜中存在的丙醇二酸物质可以抑制糖类在体内转化为脂肪，起到减肥的作用［4-5］，是很多具有肥胖症人选取食物的最佳选择之一。我们所选取的提取物质——丙醇二酸为肥胖症人提供了方便减肥的前提条件，为健康减肥提供了安全保证，同时也为加工功能性减肥食品奠定了基础。

目前越来越多的人们选择食用减肥药来保持体型，在他们获取美丽的同时，也同样给他们带来了一些安全隐患，对身体产生一些副作用，通过在黄瓜中提起丙醇二酸减肥成分，能够为人们提供安全、方便的减肥方式。

1　材料与方法

1.1材料与设备

1.1.1材料

黄瓜：市售；丙醇二酸标准品、稀硫酸、碳酸钙、氯化钙、乙醇、乙醚：均为分析纯，吉林农业科技学院实验室提供。

1.1.2试验仪器与设备

ACCULAB型电子天平：上海精天电子仪器厂；HR1704型磨浆机：PHILIPS电子仪器厂；试验室用200型板框式过滤机：新乡市利达轻工酿酒设备有限公司；DCD-176TD GA型电冰箱：青岛海尔股份有限公司；RE-3000旋转蒸发仪：上海亚荣生化仪器厂；HH-6恒温水浴锅：金坛市华城开元实验仪器厂；DGU-20A3型高效液相色谱仪：日本岛津化学实验仪器厂；5415R型Eppendort离心分离机：德国艾本德股份公司。

1.2操作要点

1.2.1原料预处理

用清水将新鲜的黄瓜清洗干净后，将黄瓜果实去除两端和种腔部分［6］，放入磨浆机进行研磨。

1.2.2有机酸的提取

称取研磨好的黄瓜浆5.000 g放置于贴好标签的100 mL的烧杯中，加入50%乙醇400 mL，移至500 mL的容量瓶中，混匀，静置30 min，过滤，（滤液移入容量瓶中备用）。取10 mL滤液装入离心管中，平衡后放入离心分离机中进行离心分离（4 000 r/min，10 min），取上清液，将上清液移入100 mL的锥形瓶中，边搅拌边加入CaCO3调pH至7.0［7］，观察滤液中的转化反应，待反应平衡后，过滤，收集有机酸钙盐沉淀，向滤液中加入适量的氯化钙溶液，静置30 min，过滤，弃去上清液，合并两次的沉淀物质，边搅拌边将去离子水倒入沉淀中，搅拌洗涤10 min，放置30 min后弃去上清液，如此重复3次后，将沉淀在50℃的恒温水浴锅中迅速烘干。将烘干后的沉淀加入4倍量的去离子水进行搅溶，然后用0.5 mol/L的稀硫酸进行滴定，至沉淀完全溶解静置4 h，进行离心分离，取上清液（有机酸溶液），将其放入旋转蒸发仪中进行减压浓缩，再冷却结晶［8］。

1.2.3分离柠檬酸

将有机酸晶体投入到适量的4℃的冷水中［9］，充分摇匀，静置30 min，过滤，取滤液进行离心分离，取上清液，将其放入旋转蒸发仪中进行减压浓缩，冷却结晶。

1.2.4分离苹果酸

将结晶体放于烧杯中，在60℃的恒温水浴锅中加热30 min，使丙醇二酸失去结晶水后，冷却至室温，加入适量的乙醚溶剂，摇匀后在25℃的恒温水浴锅中静置30 min，取上清液［10］。

1.2.5蒸馏浓缩得到丙醇二酸

将上清液加入蒸馏瓶中，使上清液占蒸馏瓶体积的1/3～1/2，加入2～3块沸石（蒸馏液冷却后再蒸馏，沸石失效，应重新加入沸石），然后将蒸馏头装上，加上空心塞或有温度计的塞子，连接冷凝管、尾接管和接收瓶，将冷凝管通水，再进行水浴加热，蒸馏时注意不能密封，可以在抽气尾接管上接一橡皮管通入下水道，或乙醇吸收，直至乙醚被完全蒸馏出来，得到较纯的丙醇二酸。

1.2.6高效液相色谱法测定丙醇二酸含量

将得到的丙醇二酸装入1.5 mL离心管中，称质量，12 000 r/min离心3 min，取上清液过0.45 μm滤膜，取滤液进行检测。每个样品重复测3次，取平均值，进行数据分析。

色谱条件［11］：紫外检测器、流动相为硫酸钠、流速：1.0 mL/min、进样量：10 μL。

1.3单因素试验设计

1.3.1料液比对丙醇二酸提取率的影响

准确称取捣碎混匀的黄瓜浆10.000 g 5份，分别采用1∶20、1∶40、1∶60、1∶80、1∶100（g/mL）的料液比，用50%乙醇30℃萃取60 min，测不同料液比对丙醇二酸含量的影响。

1.3.2乙醇浓度对丙醇二酸提取率的影响

准确称取捣碎混匀的黄瓜浆10.000 g 5份，采用1∶40（g/mL）的料液比，用体积分数分别为35%、50%、65%、80%、95%乙醇30℃萃取60 min，测不同乙醇浓度对丙醇二酸含量的影响。

1.3.3萃取温度对丙醇二酸提取率的影响

准确称取捣碎混匀的黄瓜浆10.000 g 5份，采用1∶40（g/mL）的料液比，用体积分数为50%、乙醇分别在20、25、30、35、40℃萃取60 min，测不同萃取温度对丙醇二酸含量的影响。

1.3.4萃取时间对丙醇二酸提取率的影响

准确称取捣碎混匀的黄瓜浆10.000 g 5份，采用1∶40（g/mL）的料液比，用体积分数为50%、乙醇在30℃分别萃取0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 h，测不同萃取时间对丙醇二酸含量的影响。1.4黄瓜中提取丙醇二酸的正交试验设计

在单因素试验的基础上，以料液比、乙醇浓度、萃取温度、萃取时间为考察因素，每个因素取3个水平，设计L9（34）的正交试验，以提取的丙醇二酸含量为指标，选出最优的提取丙醇二酸的工艺条件。正交试验因素水平方案见表1。

表1　正交试验因素与水平表Table 1　Factors and levels of orthogonal test

2　结果与分析

2.1单因素试验结果

2.1.1料液比对丙醇二酸提取率的影响

不同料液比对丙醇二酸提取率的影响见图1。

图1　料液比对丙醇二酸含量影响Fig.1　Effects of ratio of material to liquid on tartronic acid content

由图1可知，随着溶剂量的增加，丙醇二酸提取含量呈先升高后降低的趋势。其中，当料液比为1∶60（g/ mL）时，提取的丙醇二酸含量达最大，为4.09 g/kg。因此，料液比适宜选择为1∶60（g/mL）。

2.1.2乙醇浓度对丙醇二酸提取率的影响

乙醇浓度对丙醇二酸提取率的影响结果见图2。

图2　乙醇浓度对丙醇二酸含量的影响Fig.2　Effects of ethanol concentration on tartronic acid content

由图2可知，随着乙醇体积分数的增加，提取的丙醇二酸含量呈先升高后降低的趋势。当乙醇体积分数为50%时，丙醇二酸含量达最大为3.59 g/kg，与其他处理在0.01水平上差异显著。因此，乙醇体积分数适宜为50%。

2.1.3萃取时间对丙醇二酸提取率的影响

萃取时间对丙醇二酸提取率的影响见图3。

图3　萃取时间对丙醇二酸含量的影响Fig.3　Effects of extraction time on tartronic acid content

由图3可知，随着提取时间的延长，丙醇二酸的提取含在0.5 h～1.0 h变化不大；当提取时间由1.5 h延长至2.0 h时，苹果酸的提取量显著增加，且2.0 h时的含量显著高于其他处理；2.0 h后，继续延长提取时间，提取量开始下降。因此，适宜的提取时间为2.0 h。

2.1.4萃取温度对丙醇二酸提取率的影响

萃取温度对丙醇二酸提取率的影响见图4。

图4　萃取温度对丙醇二酸含量的影响Fig.4　Effects of extraction temperature on tartronic acid content

由图4可知，随着提取温度的升高，丙醇二酸含量呈逐渐升高的趋势。当提取温度为35℃时，丙醇二酸含量达3.75 g/kg，且显著高于其他处理水平。因此，适宜的提取温度为35℃。

2.2正交试验结果

正交试验结果见表2。

表2　 正交试验设计结果与分析Table 2　Results in L9（34）orthogonal tests

续表2　正交试验设计结果与分析Continue table 2　Results in L9（34）orthogonal tests

由表2可知，影响黄瓜丙醇二酸提取含量的因素大小顺序为C＞A＞D＞B，即提取时间＞料液比＞萃取温度＞乙醇浓度；最佳工艺条件：A2B1C3D3，即以料液比1∶60（g/mL），50%乙醇为溶剂，提取时间2.0 h，提取温度35℃。

3　结论

从黄瓜中提取丙醇二酸的最佳提取工艺为：以50%乙醇为溶剂，提取温度35℃，料液比1∶60（g/mL），提取时间2.0 h，提取的丙醇二酸含量为4.09 g/kg，提取率为62%。

参考文献：

［1］孙嫣然.不同因素对黄瓜丙醇二酸含量的影响［J］.中国农学通报，2013，29（34）：85-89

［2］高杰.黄瓜高丙醇二酸含量种植资源筛选［J］.中国蔬菜，2012（22）：30-34

［3］印万芳，庄慧丽.减肥食品-黄瓜和冬瓜［J］.植物杂志，1998（2）：14

［4］吴阿明.胖人吃什么蔬菜好［J］.农村天地，2002（1）：39

［5］张璐，周红翠.减肥与解毒的最佳食品［J］.南方农机，2006（6）：45

［6］由玉卿，秦志伟，周秀艳.黄瓜果实中丙醇二酸含量的配合力分析［J］.北方园艺，2014（10）：19-21

［7］夏远亮，王志军，杨青.丙醇二酸稀土盐合成方法的研究［J］.哈尔滨理工大学学报，2000（4）：79-80

［8］李力.葡萄皮渣中酒石酸的提取工艺优化［J］.湖北农业科学，2013 （11）：5276-5278

［9］张献辉.垦鲜枣1号苹果酸提取工艺研究［J］.安徽农业科学，2012 （12）：7387-7388

［10］韩德新.柠檬酸提取工艺研究进展［J］.杭州化工，2009（3）：3-6

［11］Molnar-Perl I，Morvai M.Esterification of aliphaticd roxy acids to n-propyl esters in aqueous solutions for their gas chromatographic analysis［J］.Chromatographia，1987，23：760-763

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.11.022

基金项目：吉林省大学生科技创新科研项目（［2014］第037号）

作者简介：徐立俐（1993—），女（汉），本科生，研究方向：食品分离提取技术。

*通信作者：李延辉（1969—），男（汉），教授，硕士，主要从事食品加工及安全方面的研究与教学工作。

收稿日期：2015-05-06

Research on Ethanol Extraction of Tartronic Acid in Cucumber

XU Li-li，LI Yan-hui*，DAI Zeng，WANG Yang

（School of Food Technology，Jilin Agriculture Science and Technology College，Jilin 132101，Jilin，China）

Abstract：An ethanol extraction method was presented to extract tartronic acid in cucumber.Using HPLC method to determine the content of tartronic acid，the best extraction conditions was studied by single factor and orthogonal experiments.It was proved that the best conditions for the extraction was 1∶60（g/mL）of the ratio of material to water，50%of ethanol concentration，extracting for 2 hours，35℃of the extraction temperature.Under this condition，extraction yield of tartronic acid was 62%.

Key words：cucumber；tartronic acid；extraction；high performance liquid chromatography（HPLC）