超声波辅助提取葡萄皮渣中白藜芦醇的工艺优化及稳定性研究

缪文玉，秦楠

（1.太原城市职业技术学院管理工程系，山西太原030027；2.山西中医学院制药与食品工程学院，山西太原030619）

超声波辅助提取葡萄皮渣中白藜芦醇的工艺优化及稳定性研究

缪文玉1，秦楠2

（1.太原城市职业技术学院管理工程系，山西太原030027；2.山西中医学院制药与食品工程学院，山西太原030619）

以葡萄皮渣为材料，研究超声波辅助提取法从葡萄皮渣中提取白藜芦醇的工艺条件；以白藜芦醇吸光度值为考察指标，通过单因素和正交试验研究超声时间、占空比、乙醇浓度、料液比和功率对白藜芦醇提取率的影响程度及最佳提取工艺条件。结果表明，对白藜芦醇提取率影响因素的大小顺序依次为超声时间＞占空比＞功率＞料液比＞乙醇浓度；最优工艺条件：超声时间为6 min，占空比为1∶2，乙醇浓度为60%，料液比为1∶35，功率为400 W，经验证试验，其提取率为0.277%。稳定性研究结果表明，白藜芦醇受温度和紫外灯照射的影响较大，对室内日光灯照射比较稳定。

白藜芦醇；葡萄皮渣；超声波辅助提取；稳定性

葡萄品种丰富，酸甜适口风味浓郁，广受人们的喜好。除鲜食以外，其还是酿造葡萄酒、葡萄汁及其饮品的绝佳原材料。由于葡萄酒酿造行业的兴起，葡萄酒的副产物——葡萄皮渣的数量急剧增加，其主要用作动物饲料，造成了极大的资源浪费和环境污染[1-2]。近年研究发现，葡萄果实含有丰富的白藜芦醇（Resveratro1，Res），属非黄酮类多酚化合物，是一种天然的活性物质。葡萄皮是主要的合成场所，白藜芦醇含量很高，而且具有广泛的生物学活性，在抗癌、抗菌、抗氧化、预防心脏病、降血压和抗诱变等药理方面具有重要作用[3-5]。据报道，白藜芦醇尤其对鼻咽癌、胃癌、乳癌、肠癌、肺癌、肝癌、白血病、甲状腺癌等疾病有显著的治疗效果[6-7]。将白藜芦醇进一步开发为药品、功能性食品、美容化妆品等产品将是一种必然趋势[8]。因此，从葡萄皮中提取白藜芦醇既可以解决葡萄加工企业下脚料废物处理问题，又可以更好地开发葡萄皮渣的用途，变废为宝，创造更多的经济效益和社会效益[9-10]。

有机溶剂提取、微波提取和超临界CO2萃取等方法是提取白藜芦醇较为常见的手段，但是这3种方法受到耗时长、得率低以及微波促使白藜芦醇发生生化反应、提取成本增高等限制[11-13]。而超声波辅助提取是近些年在功能活性物质方面研究较多的新方法之一，其工作原理是利用超声波辐射压强产生强烈的空化效应、击碎和搅拌作用等多级效应，大幅度提高物质分子运动频率和速度，增加溶剂穿透力，促进提取的进行[14]。超声波辅助萃取方法在类黄酮、花色苷等天然物质方面已经成功应用，并取得了良好的效果[15-16]。目前，白藜芦醇的研究主要集中在药理和提纯等方面，对于其稳定性研究报道罕见。

本研究在前期有机溶剂振荡提取的基础上，采用正交试验设计对工艺参数进行优化，同时探讨白藜芦醇受热和光的稳定性，旨在为白藜芦醇的进一步广泛应用提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 材料与仪器

葡萄皮渣（清徐葡萄酒厂）；白藜芦醇标准品（纯度≥95%，天津尖峰天然产物有限公司）；乙醇、NaOH等为分析纯（天津市天大化工试验厂）；水为超纯水。

R201D-11旋转蒸发器，郑州长城科工贸有限公司；SHZ-D(Ⅲ)循环水式真空泵，巩义市英峪予华仪器厂；SHA-C型水浴恒温振荡器，常州市华普达教学仪器有限公司；DZF型真空干燥箱，北京科伟永兴仪器有限公司；752型紫外－可见分光光度仪，上海精密仪器有限公司；NJC03-2型微波提取设备，日本SHIMADZU公司。

1.2 试验方法

1.2.1 超声波提取工艺[17-18]葡萄皮渣→筛选、除杂→烘干→粉碎→过筛→称质量→超声波萃取→离心→蒸馏浓缩→干燥→白藜芦醇粗粉→称质量。

1.2.2 白藜芦醇标准曲线绘制以体积分数为95%的乙醇作溶剂，按照白藜芦醇标品质量浓度（0.8，1.6，3.2，4.8，6.4，8.0 μg/mL），分别定容至25.0 mL，306 nm波长下测定各标准溶液的吸光度值。

1.2.3 白藜芦醇提取率测定

其中，m为查标准曲线样品液吸光度值对应的白藜芦醇的含量（μg）；V1为取样体积（mL）；V2为样品液体积（mL）；G为样品称取的质量（g）；D为样品溶液的稀释倍数。

1.2.4 超声波萃取条件的优化

1.2.4.1 单因素试验选取5个因素，以白藜芦醇提取率为判断标准，确定各因素的最适范围，详细情况如表1所示。

表1 单因素水平设计

1.2.4.2 正交试验在1.2.4.1单因素试验的基础上，采用正交表L16（45）正交试验设计，确定最佳超声波辅助提取条件，详细情况如表2所示。

表2 超声强化提取正交试验因素水平

1.2.5 稳定性试验

1.2.5.1 温度对白藜芦醇稳定性的影响取含量为15 μg/mL的白藜芦醇甲醇溶液30 mL，在20～70℃条件下加热30 min，于306 nm处测定其吸光度的变化。

1.2.5.2 光照对白藜芦醇稳定性的影响取含量为15 μg/mL的白藜芦醇甲醇溶液30 mL分别倒入试管中，各试管重复3次，分别在室内及紫外灯照射下放置30 min，于306 nm处测定其吸光度的变化。

2 结果与分析

2.1 标准曲线及回归方程

按照1.2.2的方法，以白藜芦醇质量浓度为横坐标、吸光度值为纵坐标，绘制标准曲线，标准曲线及回归方程如图1所示。

2.2 单因素试验

2.2.1 超声时间对白藜芦醇提取效果的影响由图2可知，随着处理时间的延长，对物料的作用越完全，提取率逐渐提高；当超声6 min时提取率趋于恒定。因此，确定6 min为最适提取时间。

2.2.2 占空比对白藜芦醇提取效果的影响将超声时间与间隙时间（脱气时间）之比称为占空比。其对于控制液体中由超声波产生的空化现象及其附加作用的效果显著。由图3可知，占空比对白藜芦醇提取率的规律影响不明显，但对提取率的影响显著，占空比为1∶1提取率最高。

2.2.3 乙醇浓度对白藜芦醇提取效果的影响从图4可以看出，随乙醇浓度提高，提取率呈现先升后降的趋势，可能是由于乙醇浓度为50%～60%时，溶剂对白藜芦醇的亲合力随乙醇体积分数的增加而增强，当乙醇浓度为60%时提取率最高。

2.2.4 料液比对白藜芦醇提取效果的影响由图5可知，料液比在1∶10（25 mL）～1∶25（62.5 mL）时，白藜芦醇提取率呈上升趋势；料液比为1∶25时提取率最高；之后随着料液比增大，提取率逐渐下降。所以，确定料液比1∶25为优。

2.2.5 超声功率对白藜芦醇提取效果的影响由图6可知，随着超声波功率的不断增大，白藜芦醇提取率呈现出先升后降的趋势，这是由于功率由弱到强导致空化作用和机械作用逐步加强，促使白藜芦醇溶出率增加，当功率为400 W时，提取率达到最高。

2.3 正交试验结果

从表3可以看出，影响超声提取白藜芦醇的提取率的主次顺序为A＞C＞D＞E＞B，即超声时间＞占空比＞功率＞料液比＞乙醇浓度。由表4可知，超声时间对提取率有极显著影响（P＜0.01）；占空比、超声波功率对提取率有显著影响（P＜0.05）；乙醇浓度、料液比对提取率影响不显著。最优工艺组合是A2B2C3D2E4，即超声时间为6 min，乙醇浓度为60%，占空比为1∶2，超声功率为400 W，料液比为1∶35。

表3 超声强化提取正交试验结果

表4 超声强化提取正交试验方差分析

2.4 验证试验

为了确定优化组合条件A2B2C2D2E4的稳定性和可靠性，按照此条件进行验证试验，重复3次，测得其平均提取率为0.277%，RSD为1.01%。在最优工艺条件下白藜芦醇提取率均高于正交试验中各组合提取率，说明该提取工艺稳定可靠。

2.5 白藜芦醇稳定性研究

2.5.1 温度对稳定性的影响从图7可以看出，在室温20℃下白藜芦醇的吸光度值最高；30～60℃时，随温度升高吸光度值下降；60～70℃时吸光度值趋于平缓，因此，白藜芦醇受热影响较敏感。

2.5.2 光照对稳定性的影响白藜芦醇分别放置于距室内日光灯和紫外灯（功率20 W）30 cm处照射30 min后，3次重复，结果如图8所示。经紫外灯照射的白藜芦醇吸光度值较室内日光灯照射分别下降了55.1%，40.6%，43.5%，表明紫外灯照射对白藜芦醇可能有分解或降解的作用，因此，在提取和贮存环境中应避免紫外光的照射。

3 讨论与结论

近年来，白藜芦醇在食品、美容、生物学等相关领域研究较多。但是限于其含量低，加之提取纯化成本高等因素不断地限制了该活性物质的广泛应用[19-20]。本试验采用超声波辅助提取，可以最大程度地提取出葡萄皮渣中的白藜芦醇得率，为实际生产提供了理论支撑。同时，将清徐葡萄酒厂酿造葡萄酒后产生的葡萄皮渣变废为宝，不仅节约资源而且保护环境，具有极为重要的意义。因此，通过试验确定白藜芦醇的最佳提取工艺，既获得了天然白藜芦醇，又可以解决酒厂废渣再利用的问题。

本研究通过单因素和正交试验得出，超声波时间对白藜芦醇提取率的影响最显著，其他影响顺序依次为：占空比＞功率＞料液比＞乙醇浓度。最优工艺条件组合为：超声时间6 min，占空比1∶2，乙醇浓度60%，料液比1∶35，超声功率400 W，按照该组合得到的白藜芦醇提取率达到了0.277%。说明超声波辅助提取白藜芦醇的试验方法有效、可靠。稳定性研究结果表明，白藜芦醇受温度和紫外灯照射的影响较大，对室内日光灯照射比较稳定。本研究可为开发白藜芦醇相关产品提供科学理论依据，同时也为葡萄皮渣的再利用和提高附加值开辟新的途径。

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Study on Stability and Process Optimization of Ultrasonic-assisted Extraction of Resveratrol from Grape Skin

MIAOWenyu1，QINNan2>

（1.Department ofManagement Engineering，Taiyuan CityVocational College，Taiyuan 030027，China；2.College ofPharmaceutical and Food Engineering，Shanxi UniversityofTraditional Chinese Medicine，Taiyuan 030619，China）

To explore the optimal condition of resveratrol from grape skin,taking resveratrol extraction yield as selection standard, this paper researched the optimal extraction condition and the impact of extraction time,the time of work and intermission,ethonal concentration,the proportion of water to material and the ultrasound power on resveratrol extraction yield by single factor and orthogonal experiments.The results showed that the order of the impact of above five factors on resveratrol extraction yield was extraction time>the time ofwork the and intermission>ultrasound power>the proportion ofwater tomaterial>ethonal concentration.The optimal extraction conditions were as follows,extraction time was 6 min,the time of work and intermission was 1∶2,ethonal concentration was 60%,the proportion of water to material was 1∶35,the ultrasound power was 400 W.Certified test,the highest resveratrol extraction yield was 0.277%.The results indicated that there was widelyimpact oftemperature and ultraviolet lamp，but it was stable tothe fluorescent lamp.

resveratrol;grape skin;ultrasonic-assisted extraction;stability

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.06.35

TS201.2

：A

：1002-2481（2017）06-1006-05

2017-03-28

山西省卫计委科研项目（201601115）

缪文玉（1982-），女，天津人，助教，主要从事食品天然成分提取研究工作。秦楠为通信作者。