燕子掌总酚超声提取工艺条件的优化

任宇鹏，刘加艳，闫宁宁

(河南应用技术职业学院，河南　郑州　450042)



燕子掌总酚超声提取工艺条件的优化

任宇鹏，刘加艳，闫宁宁

(河南应用技术职业学院，河南郑州450042)

研究燕子掌总酚的超声提取工艺，以总酚含量为指标，选择超声功率、料液比、提取时间、温度为考察因素，采用正交试验确定燕子掌总酚的最佳提取条件。以Folin-Ciocalteu法于760 nm处测定，结果表明在65%的乙醇中最佳提取条件为：料液比1:40、提取温度60 ℃、提取时间20 min、超声功率120 W，提取液中总酚含量为13.71 mg/g。

燕子掌；总酚；超声辅助；Folin-Ciocalteu法；正交试验

燕子掌又名景天树、八宝、冬青，燕子掌中的多糖成分、景石酸、黄酮类以及皂甙类对人体健康有一定的功用，其多糖成分可改善胰岛β细胞功能；景石酸降脂作用明显；黄酮类具有扩张血管和冠状动脉、改善葡萄糖代谢的功效；皂甙类富含羟基，可消除自由基，具提高免疫力、耐缺氧、抗疲劳等功效[1]。

1　实　验

1.1实验材料

挑选5年龄、生长旺盛的盆栽燕子掌，采摘饱满、无虫害的叶片，预处理步骤如下：叶片→清洗→切片→烘箱低温干燥→冷藏备用。

1.2实验仪器

T650CTZ型多功能恒温超声提取机，上海比郎仪器有限公司；722型可见光分光光度计，上海精密科学仪器有限公司；XMTD-4000型电热恒温水浴锅，北京市永光明仪器有限公司；CP214型分析天平，奥豪斯仪器(上海)有限公司；H1650高速离心机，湖南湘仪离心机仪器有限公司。

2　实验原理与方法

2.1标准曲线的建立

准确称取0.110 g 一水合没食子酸，溶解并定容至100 mL，分别吸取0.00、1.00、2.00、3.00、4.00和5.00 mL并定容至100 mL，分别得到浓度为0.00、10.0、20.0、30.0、40.0、50.0 mg/L的标准使用液。分别吸取没食子酸标准使用液各1.00 mL，分别加5.00 mL水、2.00 mL Folin-Ciocalteu 试剂和3.00 mL 29%的碳酸钠溶液，混匀显色，放置2 h，在760 nm波长下测定标准溶液的吸光度，以没食子酸浓度为横坐标，吸光度值为纵坐标，绘制标准曲线。回归方程为：y=0.0095x+0.0166，R2=0.9987，x为浓度，单位为μg/mL，y为吸光度[2]。

2.2样品的测定

精确称取经预处理的燕子掌叶片5.0 g，加入一定浓度的乙醇溶液，经超声处理后离心取上清液待测，稀释预处理样品使其吸光值在 0.2～0.8 之间。精确吸取样品稀释液1.00 mL于25 mL棕色容量瓶中，按2.1步骤操作，同时做空白对照。样液中总酚含量计算方法如下[2-3]：

W=C×稀释倍数×V/m

式中：W——总酚含量，mg/g

C——总酚质量浓度，mg/mL

V——提取液体积，mL

m——燕子掌质量，g

2.3单因素试验

采用超声辅助提取，以较安全的乙醇作为溶剂， 考察超声功率、乙醇体积分数、提取时间、提取温度、料液比对总酚含量的影响。

2.3.1超声功率对总酚含量的影响

准确称取6份5.0 g经处理后的燕子掌叶片，固定料液比1:30、乙醇体积分数60%、50 ℃恒温，按2.1步骤将样液分别于超声功率在60 W、100 W、120 W、140 W、160 W，提取 20 min，取出提取液，离心、过滤，测定滤液中燕子掌总酚含量[4]，结果见图1。

图1　超声功率对燕子掌总酚含量的影响

由图1可知，提取物总酚含量随超声功率先增后减，于120 W时达到最大值。原因在于随着超声功率增加，色素、生物碱等可溶性物质也相继溶解，造成总酚溶解度下降，同时功率增加空化效应加大，溶液温度升高，使得多酚类物质发生聚合及转化，造成总酚含量减少。

2.3.2提取温度对燕子掌总酚含量的影响

准确称取6份5.0 g经处理后的燕子掌叶片，固定乙醇体积分数65%，料液比 1:30，超声功率120 W，按2.1步骤将样品分别在45 ℃、50 ℃、55 ℃、60 ℃、65 ℃、70 ℃下超声提取 20 min，取出提取液，离心、过滤，测定滤液中燕子掌总酚含量，结果见图2。

图2　提取温度对燕子掌总酚含量的影响

由图2可知，随着超声温度的增加，总酚含量呈先增后缓慢降低的趋势，60 ℃时达到最大值。原因在于，随着温度升高，多酚类物质发生氧化或水解转化为其它物质的几率增加。

2.3.3乙醇体积分数对燕子掌总酚含量的影响

准确称取6份5.0 g经处理后的燕子掌叶片，按2.1步骤固定料液比 1:30、温度 50 ℃、超声功率120 W、分别于30%、40%、50%、60%、70%、80%的乙醇中提取20 min，取出提取液，离心、过滤，测定滤液中燕子掌总酚含量[5]，结果见图3。

图3　乙醇体积分数对总酚含量的影响

由图3可知，随着乙醇体积分数的增大，总酚含量呈增大趋势，乙醇体积分数为60%时趋于稳定。说明总酚在乙醇中的溶解性随乙醇浓度增大而增大，最后趋于饱和。

2.3.4提取时间对燕子掌多酚含量的影响

准确称取6份5.0 g经处理后的燕子掌叶片，按2.1步骤固定料液比 1:30、乙醇体积分数60%、超声功率120 W，分别于50 ℃下超声提取 10、15、20、25、30、35 min，取出提取液，离心、过滤，测定滤液中燕子掌总酚含量，结果见图4。

图4　提取时间对总酚含量的影响

由图4可知，随着提取时间的增加总酚含量先增后微减，在25 min时达到最大。原因在于随着时间增加，燕子掌细胞破坏程度增大，使多酚的溶出率增大；但随着时间延长多酚氧化、水解、聚合的几率增大，造成总酚含量微减。

2.3.5料液比对燕子掌多酚含量的影响

准确称取6份5.0 g经处理后的燕子掌叶片，按2.1步骤在50 ℃、超声功率 120 W，分别按 1:10、1:20、1:30、1:40、1:50、1:60的料液比加入体积分数60%的乙醇提取 20 min，取出提取液，离心、过滤，测定滤液中燕子掌总酚含量[6]，结果见图5。

图5　料液比对总酚含量的影响

由图5可知，提取物总酚含量随料液比增加而变大，于1:30时趋于稳定。原因在于，料液比增加，增加了浓度梯度，多酚物质的溶解量也随之增加；当料液比1:40之后，多酚溶解达到极限；考虑到经济因素及料液过滤中的总酚损失，料液比1:50左右为宜。

2.3.6正交试验设计

根据文献和单因素试验结果，考虑经济因素，固定乙醇体积分数60%。确定料液比(A)、提取温度(B)、提取时间(C)及超声功率(D) 4个因素进行正交试验设计，其因素水平表见表1。

表1　正交试验因素及水平设计

2.4正交试验设计与结果分析

以燕子掌总酚含量为指标设计正交表，结果见表2。

表2　超声提取正交试验结果

续表2

K129.5831.5230.5829.82K235.2031.9032.6233.22K330.8332.1932.4132.57k19.86010.5110.199.94k211.7310.6310.8711.07k310.2810.7310.8010.86R1.870.220.681.13

通过对正交试验结果分析可知，影响燕子掌提取液总酚含量的因素顺序为A>D>C>B。即对各因素对总酚影响程度的大小依次为：料液比>超声功率>提取时间>提取温度。由k值大小可得各因素水平的最佳组合方案为A2B3C2D2，即料液比1:40、提取温度60 ℃、提取时间20 min、超声功率120 W。

3　结　论

酚类化合物具有还原性，在碱性条件下可将钨钼酸还原生成蓝色化合物，符合朗伯比尔定律，即Folin-Ciocalteu法。依据最优组合方案A2B3C2D2确定试验条件，按2.1步骤测定燕子掌叶片中总酚含量，测定3次取平均值，得总酚含量为13.71 mg/g，确定该方案为最优提取方案。该工艺操作简单、安全、稳定性好，为燕子掌的工业应用提供了参考依据。

[1]王福东.燕子掌中有效降低血糖成份3-甲基-2-丁烯基异胍及其制法[P].中国: CN1300731A,2001-06-27.

[2]任宇鹏,刘加艳.水果贮藏中总酚含量变化的研究[J].食品研究与开发,2015(9): 113-115.

[2]任宇鹏,刘加艳,范乃胤.超声辅助提取山楂总酚的因素分析[J].广州化工,2015,43(15): 108-111.

[4]郑丽錾,昊岩斌,王亚贤,等.莲房多酚的超声提取工艺研究[J].福建中医药大学学报, 2011,21(3):39-41.

[5]陈金玉,曾健,李春美.龙眼核多酚提取工艺的正交试验优化及其分离纯化与结构表征[J]. 食品科学,2015,(16):31-37.

[6]SUN Jian，LI Li,YOU Xiang Rong,et al．Phenofics and polysaccharide in major tropical fruits：chemical compositions,analytical methods and bioactivities[J]．Analytical Methods，2011,3(10):2212-2220.

Optimization of Ultrasonic Extraction Technology of Polyphenols from Crassula obliqua

REN Yu-peng， LIU Jia-yan， Yan Ning-ning

(Henan Vocational College of Applied Technology, Henan Zhengzhou 450042, China)

The ultrasonic extraction process of polyphenols from Crassula oblique was studied. The optimum extraction conditions of polyphenols were determined by orthogonal experiment with the content of polyphenols as index, ultrasonic power, solid-liquid ratio, extraction time and temperature as the factors. It was determined at 760 nm by Folin-Ciocalteu method. Used 65% ethanol as solvent, the optimal extraction conditions were as follows: the ratio of raw material to solvent was 1:40, extraction temperature was 60 ℃, in 25 min, ultrasonic power was 120 W, the polyphenols content in the extract reached 13.71 mg/g.

Crassula oblique；polyphenols；ultrasonic assisted；Folin-Ciocalteu； orthogonal test

任宇鹏(1979-)，男，讲师，硕士，主要从事生化和分析方面的研究与教学。

TS255.3

A

1001-9677(2016)016-0111-03