火龙果果皮黄酮提取及重金属离子吸附作用研究

王雨欣，张东娜，张国旗，刘怡辰，牛春艳，吕红英

(吉林农业科技学院食品工程学院，吉林 132101)

火龙果俗称仙蜜果，果肉呈红、白两色，种子类似卵状黑色，耐0 ℃低温和40 ℃高温，生长最适温度为25～35 ℃[1-2]。火龙果的营养价值比较丰富，药用价值和保健价值也很突出[3]。火龙果富含丰富的植物蛋白质、维生素C、水溶性膳食纤维以及多酚类物质，具有良好的减肥瘦身效果[4]。火龙果含有少量的微量元素，可以降低血液糖分，达到降压的效果。火龙果对重金属元素具有很好的中和效果，能够在人体产生重金属危害时发生反应，保护胃部。火龙果果皮富含花青素，具有抗氧化性的功效，能消除自由基，延缓皮肤衰老，美白肌肤，预防心脑血管疾病等作用[5]。火龙果是营养较高的水果之一，目前火龙果已成为一种新奇、优良的绿色保健食品[6]。火龙果果皮含有大量植物多糖，具有抗氧化、调节免疫、抗肿瘤、降血糖、抑菌等作用[7-8]。国外很多专家指出，火龙果果皮具有很高的研究价值[9-12]。火龙果果皮属于天然资源，在已有对火龙果果皮的研究中，主要对其色素进行研究，鲜有专门针对果皮进行系统研究[13]。火龙果果皮含有大量的黄酮，并且活性较强，具有很多值得开发的功效[14-17]。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料：火龙果购于当地超市，将火龙果果皮放入电热恒温鼓风干燥箱中65 ℃烘干粉碎，过80目筛备用。

供试仪器：DHG-9240A电热恒温鼓风干燥箱(湖南科技众恒仪器有限公司)、数显恒温水浴锅(江西华泰科技器材有限责任公司)、uv-2800ah紫外-可见分光光度计(北京美斯特有限责任公司)、TAS-990SUPER小分子物质吸收分光光度计(陕西普析通用仪器有限责任公司)、超声波微波合成反应仪(北京百思佳特科技有限责任公司)、电子天平(中国凯丰集团)。

1.2 试验方法

1.2.1 标准曲线绘制 准确称取芦丁生物化学对照品10 mg，用80%的乙醇溶液进行溶解，精确吸取0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL，在10 mL比色管中加入5% NaNO2溶液0.3 mL，放置6 min,再加入10% Al(NO3)3溶液0.2 mL放置5 min，加入3%氢氧化钠溶液4 mL，加水定容至刻度，15 min后，于510 nm处测定吸光度。以芦丁浓度(mg·mL-1)为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。

1.2.2 火龙果果皮黄酮的提取工艺 火龙果果皮→清洗→烘干→粉碎→过筛→称重→超声波-微波协同萃取→离心→过滤→浓缩→干燥→火龙果果皮黄酮。

1.2.3 单因素试验 料液比对火龙果果皮黄酮提取率的影响。以提取功率240 W，提取时间90 s为固定条件，料液比1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶35 g·mL-1的变化因素，进行单因素试验，此条件下以黄酮的提取率为指标，分析料液比对火龙果果皮黄酮提取率的影响。

提取功率对火龙果果皮黄酮提取率的影响。以料液比1∶25 g·mL-1，提取时间90 s为固定条件，提取功率80、160、240、320、400 W的变化因素，进行单因素试验，此条件下以黄酮的提取率为指标，分析提取功率对火龙果果皮黄酮提取率的影响。

提取时间对火龙果果皮黄酮提取率的影响。以料液1∶25 g·mL-1，提取功率240 W为固定条件，提取时间30、60、90、120、150 s的变化因素，进行单因素试验，此条件下以黄酮的提取率为指标，分析提取时间对火龙果果皮黄酮提取率的影响。

1.2.4 正交试验 结合单因素试验的结果，将料液比、提取功率、提取时间为3因素进行正交试验，确定黄酮提取的最佳工艺。试验因素与水平如表1所示。

表1 正交试验因素与水平

1.2.5 火龙果果皮黄酮对不同重金属离子的清除作用 本试验中研究了黄酮对Cr6+、Pb2+、Cu2+、Zn2+四种离子的清除作用。

2 结果与分析

2.1 火龙果果皮黄酮提取的标准曲线绘制

从计算结果来看，火龙果果皮提取的黄酮于510 nm处测定的吸光度线性关系良好，线性关系R2=0.999，回归方程为y=10.520x+0.010(图1)。

2.2 单因素试验

2.2.1 料液比对火龙果果皮黄酮提取率的影响 由图2可知，随着料液比增加，火龙果果皮黄酮提取率呈先增加后降低的趋势，当料液比为1∶25 g·mL-1时，黄酮提取率达最大值，为6.047 mg·g-1。表明增加料液比，有利于黄酮提取率增加，但是，当料液比增大到一定比例后，无明显作用，反而使黄酮提取率降低。可知，火龙果果皮黄酮提取率最适的料液比为1∶25 g·mL-1。

2.2.2 提取功率对火龙果果皮黄酮提取率的影响 由图3可知，随着提取功率增加，火龙果果皮黄酮提取率呈上升的趋势，当提取功率为240 W时，黄酮提取率达到最大值，为5.947 mg·g-1。提取功率持续增大时，火龙果果皮黄酮提取率逐渐降低，这是由于随着时间增加，提取功率较大，导致更多杂质溶出，造成黄酮类化合物的溶解量减少，对黄酮提取率造成影响。可知，火龙果果皮黄酮提取率最适的提取率功率为240 W。

2.2.3 提取时间对火龙果果皮黄酮提取率的影响 由图4可知，提取时间在30～60 s时，黄酮提取率呈上升的趋势，提取时间为60 s时，黄酮提取率达到最大值，为5.892 mg·g-1，这是因为当时间低于60 s时，反应并不完全，产生了新的物质，阻碍了反映的提取率，导致火龙果果皮黄酮提取率低；火龙果果皮黄酮提取率随时间增加而降低，是由于提取时间过长破坏了提取成分的结构，导致提取率下降。可知，火龙果果皮黄酮提取率最适提取时间为60 s。

2.3 正交试验

2.3.1 正交试验结果 根据单因素试验结果，选择料液比、提取功率、提取时间3因素进行L9(33)正交试验。对火龙果果皮黄酮提取率的最佳工艺进行研究，正交试验因素设计及结果如表2所示。由表2可知，根据极差可以看出试验的3因素对黄酮提取率的影响，在相同条件下黄酮提取率受料液比的影响最强烈，受提取功率的影响较弱，受提取时间的影响最弱，实际试验中黄酮最佳的提取条件为A2B2C1，但没有出现在正交试验结果中，因此将做两组验证试验。

表2 正交试验结果

2.3.2 正交试验验证结果 正交试验验证结果如表3所示。由表3可知，A2B2C2为火龙果果皮黄酮提取的最佳工艺，即料液比1∶25 g·mL-1、提取功率240 W、提取时间60 s。试验证明火龙果果皮黄酮在此最佳条件下被提取，提取率为6.931 6 mg·g-1。

表3 正交试验验证结果

2.3.3 理化特性分析 准确量取5 mL黄酮提取液，进行对照试验。加入稀释倍数为100倍的Cr6+、Pb2+、Cu2+、Zn2+各1.5 mL，充分震荡后，用针式过滤器过滤，得待测样品。考察火龙果果皮黄酮对Cr6+、Pb2+、Cu2+、Zn2+的清除作用。由表4可知，通过差值计算得出火龙果果皮黄酮对Cr6+的清除作用最大，为0.075；对Cu2+清除作用较大，为0.046；对Zn2+的清除作用较小，为0.016；对Pb2+清除作用最小，为0.014。由此可知，火龙果果皮黄酮吸附不同种类重金属离子的能力不同，由强到弱依次为Cr6+>Cu2+>Zn2+>Pb2+。

表4 火龙果果皮黄酮对不同金属离子的清除作用

3 结 论

本研究表明，火龙果果皮黄酮提取率的最佳提取功率240W、料液比1∶25 g·mL-1、提取时间60 s，在此工艺下，火龙果果皮黄酮提取率可达到6.931 6 mg·g-1，对Cr6+、Pb2+、Cu2+、Zn2+四种离子有一定吸附作用。影响黄酮提取的3因素作用分别为A料液比>B提取功率>C提取时间。火龙果果皮黄酮的提取是其应用的重要部分，为火龙果进一步加工提供理论依据，充分体现节约能源再利用的原理，为功能因子的应用提供研究基础，具有一定的生态效益和社会意义。