西番莲果皮黄酮类物质提取工艺优化

杨翠凤，滕 峥，吴明恩,2，侯宪斌

（1.百色学院农业与食品工程学院，广西 百色 533000；2.北京农学院生物与 资源环境学院，北京 102206）

西番莲（Passiflora eduliaSims）为木质藤本双子叶植物，是近年来我国南方地区重点开发的特色经济作物之一，其果实大多近圆形，果皮质硬、较厚，不仅可供食用还可入药，具有较高的医药价值[1-2]，开发利用前景广阔[3]。黄酮是一类具有强效氧化作用的生理活性物质，可清除体内的自由基，还具有优化内部血液循环、降低血糖与胆固醇等功效，适量的摄入黄酮对人体有一定的好处[4]。西番莲是富含生物类黄酮的水果之一，其果皮较厚，约占新鲜西番莲果实的50%[5]。将西番莲果皮作为黄酮提取原料，可进一步提升西番莲产业的价值，实现果皮废弃物的再利用。笔者从社会需求与废弃资源合理利用的角度出发，通过超声波辅助手段，研究了西番莲果皮中黄酮类物质的提取工艺，为开发利用西番莲果皮、提升西番莲产业价值提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选取新鲜成熟、表面光泽、无机械损伤、无虫害病害的西番莲，去汁去核后，以其果皮为试验样本。

主要试验试剂有芦丁标准样品、无水乙醇、5%亚硝酸钠溶液、5%氯化铝溶液、10%氢氧化钠溶液、不同浓度梯度乙醇。

主要仪器设备有L6S 紫外分光光度计、旭曼800研磨机、KQ-200KDB 超声波辅助提取器、SHZ-Ⅲ型循环水真空泵、GZX-9030 电热鼓风干燥箱等。

1.2 试验方法

1.2.1西番莲果皮粉末的制备将西番莲果实洗净后，去除果肉果汁，自然风干表面组织后置于鼓风干燥箱中，105 ℃杀青30 min，70℃烘干至恒重。利用粉碎机将干燥后的块片状果皮粉碎至粉末即可，封口袋保存在干燥器中备用。

1.2.2芦丁标准曲线的绘制称取10 mg 芦丁标准样品，置于50 mL 烧杯中，溶于无水乙醇后定容至100 mL。依次吸取芦丁标准液0.0、1.0、3.0、5.0、7.0、9.0 mL 置于试管中，滴加5%亚硝酸钠溶液0.5 mL，摇匀静置6 min，再滴加5%氯化铝溶液0.5 mL，摇匀静置6 min，最后加入10%氢氧化钠4.0 mL，将分析液用无水乙醇定容至25 mL，测定510 nm 处的吸光度值。以芦丁浓度（mg/mL）为横坐标、吸光度值为纵坐标，绘制标准曲线。

1.2.3提取工艺流程西番莲→去核去汁→干燥、粉碎→称取1.0 g 粉末→加入乙醇→超声波提取→抽滤→取5 mL 于试管→加5%亚硝酸钠溶液0.5 mL →静置6 min →加5%氯化铝溶液0.5 mL →静置6 min →加10%氢氧化钠4.0 mL →定容至25 mL →510 nm 波长处测定吸光度值。

1.2.4试验设计（1）单因素试验设计：以料液比1 ∶15、乙醇浓度70%、超声波时间30 min、超声波强度200 W 为固定参数，分别进行料液比（1 ∶5、1 ∶10、1 ∶15、1 ∶20、1 ∶25）、乙醇浓度（40%、50%、60%、70%、80%）、提取时间（10、20、30、40、50 min）的单因素试验。在单因素试验基础上再进行3 因素3水平正交试验，优化提取工艺。

2 结果与分析

2.1 芦丁标准曲线

如图1 所示，芦丁浓度与吸光度值的回归方程为y=0.564 2x+0.010 9，相关系数R2=0.998 6，线性关系良好，测定数据有效可靠。

2.2 单因素试验结果

2.2.1料液比由图2 可知，随着提取液的增加，黄酮提取率呈先增加后下降的趋势，当料液比1 ∶15 时，黄酮提取率最高。这是因为随着提取液的增加，样品中果皮粉末与乙醇接触面积随之增大，提取越来越充分，所以黄酮提取率增加；当提取溶剂过量时，超声波持续作业负荷增大，达到提取完全所需时间延长，使得有限时间内提取不完全，故提取率呈下降趋势。因此，西番莲皮黄酮提取的最佳料液比为1 ∶15。

2.2.2乙醇浓度如图3 所示，在40%～70%范围内，黄酮提取率随着乙醇浓度的增加呈上升趋势；但当乙醇浓度高于70%时，黄酮提取率呈下降趋势。当料液比与超声时间不变时，在一定浓度范围内，高浓度的乙醇可加速氢键的断裂，有利于黄酮的提取；但当乙醇浓度过高，高浓度的乙醇使溶液中渗透压变大，而且其他脂溶性物质如色素、糖类等副产物溶出[6]，直接导致黄酮提取率大幅度下降。

2.2.3超声波提取时间由图4 可知，在10～30 min范围内，随着提取时间的延长，黄酮提取率不断增加；超声波提取30 min 黄酮提取率达到最大值；继续增加提取时间，黄酮提取率不但没有增加反而有所下降。大量的试验数据表明，随超声波时间的增加，黄酮的提取效率越来越高[7-9]。当超声波持续时间过长，其扰动效应、空化效应等作用过于强烈，不仅将黄酮类物质释放出来，同时也将果皮中其他无关物质一并破碎，在一定程度上降低了黄酮的浓度与纯度[10]，因此黄酮提取率会小幅度下降。

2.3 正交试验结果

根据单因素试验结果设计正交试验条件，因素水平如表1 所示。

表1 正交试验设计

从表2 中的极差数据可以看出，各因素对西番莲皮黄酮提取率的影响为料液比＞超声波提取时间＞乙醇浓度；最优提取工艺是A2B2C3，即乙醇浓度为70%，料液比为1 ∶15；超声波提取33 min，西番莲皮黄酮提取率为1.321 %。

表2 正交试验结果

3 讨 论

随着社会不断发展，人们的主要矛盾已从“日益增长的物质文化需要”转变为“日益增长的美好生活需要”，食品问题也从“基本解决温饱”发展到“吃得健康、营养”上来。在这种转变和发展过程中，存在许多资源未能完全利用的现象，由此引发对废弃资源再利用的思考。笔者以西番莲果皮为材料，提取对人体有益的黄酮类物质，既提升了西番莲的附加值、增加了种植户收益，又避免了资源的浪费，实现了经济效益、社会效益和生态效益的有机结合。

黄酮类物质在水果中广泛存在，试验结果显示西番莲果皮中黄酮类物质含量较高。目前，普遍采用甲醇、乙醇等溶剂提取黄酮类物质。甲醇是由一氧化碳和氢气合成，成本较高，且在试验中不利于试验人员的安全，也不利于工厂企业储存和利用。相比之下，乙醇与甲醇具有类似的物理性质，但毒性远低于甲醇，适于商业化使用，故选用乙醇作为该试验的提取剂。目前，提取水果中黄酮的方法有醇提取法、有机溶剂提取法、超声波提取法、酶提取法和碱液提取法。5 种方法中，超声波具有方向性好、穿透力强等特点，与此同时还具有能耗低、效率高、有效保护提取物活性等优点，现如今在生产生活中各领域得到广泛运 用[9]。该文结合醇提取法与超声波提取法，不仅缩短了提取时间，还提高了黄酮的提取率。

以西番莲果皮为材料，探究西番莲果皮黄酮类物质提取的最优工艺条件。结果表明：在乙醇浓度70%、料液比1 ∶15 的条件下超声波提取33 min，西番莲果皮黄酮提取率最高，为1.321%。