三地香蕉皮中多酚提取工艺及含量对比

李德华，王丰银，周祝安，刘 林

（阿坝师范学院 资源与环境学院，四川 汶川 623002）

香蕉是芭蕉科芭蕉属植物，广泛栽培在热带和亚热带区域。我国也是主要香蕉生产国，在广东、广西、云南、福建、海南、四川和贵州等省均有大量栽培。香蕉皮占香蕉总质量的30%～40%[1]，而香蕉皮是香蕉产业的主要废弃物，对香蕉皮没有得到充分利用，资源浪费的同时还造成了环境污染。

香蕉皮中含有丰富的营养成分，如多糖、多酚、果胶、纤维素、蛋白质、有机酸、生物胺及多种矿物质[2-4]，具有较高的利用价值，其中香蕉皮中的多酚含量大约是果肉的两倍[5]，多酚具有多种功效，如抗氧化性、抗菌、抗癌、抗肿瘤、预防心血管疾病及抑制血管增生等[6-8]，被广泛应用于化妆品、医药、食品等行业[9]。

目前，对多酚的提取方法有很多，如溶剂提取法、超声波提取法、微波提取法、生物酶法和膜技术提取等[10-12]，其中超声波提取法对多酚的提取不仅简单快捷，而且提取效率高。香蕉皮中含有大量的水分，不易保存及后续实验的开展[13]，本工作采用香蕉皮干粉作为实验材料，以超声波提取法为基础，以广东香蕉皮为例探究提取香蕉皮多酚的最佳条件，并比较广东、广西和云南三个地区香蕉皮的多酚含量，为今后对香蕉皮的进一步研究和生产应用提供部分参考依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料和试剂

微黄无黑斑香蕉皮（广东高州市长坡镇高脚遁地蕾香蕉皮、广西南宁市西乡塘区双定镇威廉斯香蕉皮、云南红河个旧市蔓耗镇威尼斯香蕉皮）；试剂分别有没食子酸标准品（上海麦克林生化科技有限公司）；福林酚试剂（Folin-Ciocalte 试剂，成都市科隆化学品有限公司）；无水碳酸钠（AR）；无水乙醇（AR）和活性炭。

1.2 实验仪器

实验仪器见表1。

表1 实验仪器

1.3 实验方法

本实验选取广东高州市长坡镇高脚遁地蕾香蕉皮探究多酚提取的最佳条件，将该条件作为参照，分别探究广东高州市长坡镇高脚遁地蕾香蕉皮、广西南宁市西乡塘区双定镇威廉斯香蕉皮、云南红河个旧市蔓耗镇威尼斯香蕉皮的多酚含量，并对比三地香蕉皮的多酚含量。

1.3.1 样品处理

将香蕉皮清洗干净，切去两端，并将其剪成小块，置于沸水中热烫2～3 min，以钝化香蕉皮中氧化酶的活性，再捞出浸泡于60℃左右的温水中约20 min，最后用温水洗涤2～3次，晾干后在50℃条件下恒温烘干至恒重，粉碎后过60目筛制得干粉，装瓶备用。

1.3.2 绘制多酚标准曲线

称取0.0100 g 没食子酸标准品，用适量蒸馏水将其溶解，定容至100 mL 容量瓶中，得到100 mg/L 的标准品，分别移取0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 ml 系列体积至10 mL 比色管中，配制质量浓度为1、2、3、4、5、6 mg/L 的系列标准溶液，加入0.3 mL 10%福林酚试剂，振荡均匀后静置3～5 min 加入0.6 mL 的10%碳酸钠溶液，定容后摇匀，置于室温下避光反应1 h，用10 mm 比色皿在紫外可见分光光度计下扫谱，得最大吸收波长为765 nm。测定标样在765 nm下的吸光度，平行测定3次，取其平均值。以没食子酸标准溶液的浓度为横坐标x，以吸光度为纵坐标y，绘制多酚标准曲线如图1所示。得到吸光度与没食子酸浓度的回归线方程为：

图1 多酚标准曲线

1.3.3 多酚含量测定

实验采用福林酚紫外法测定香蕉皮中多酚含量，以乙醇作为溶剂在超声波下提取，结束后减压过滤残渣，得到的滤液用活性炭脱色，在4 500 r/min 的条件下离心分离10 min，滤液旋转蒸发有机溶剂，取上层清液0.5 mL 于10 mL 比色管，加入0.3 mL 的10%福林酚试剂，振荡均匀，在3～5 min 后加入0.6 mL 的10%碳酸钠溶液，定容后摇匀，在常温下避光保存1 h 后于765 nm 处测定吸光度。同法配制空白样品，于765 nm 处测吸光度。根据式（1）计算样品中多酚浓度，按式（2）计算样品中多酚的含量。

式（2）中，X为多酚含量（mg/g）；c为多酚质量浓度（mg/L）；v为提取液体积L；n为稀释倍数；m为香蕉皮样品质量（g）。

1.4 实验设计

1.4.1 单因素实验

在超声6000 W，超声频率40 kHz 的条件下，分别考察了四个因素对多酚提取量的影响，分别为乙醇浓度、料液比、超声温度和超声时间，研究1个因素对香蕉皮多酚提取量的影响，保持另外3个因素不变，每个样品平行测定3次，取其平均值，初步确定最佳条件。

1.4.2 正交试验

在单因素实验结果的基础上，进一步优化乙醇浓度、料液比、温度和超声时间四个因素，每个因素三个水平，即建立正交试验L9（34），比较分析实验结果得出最佳提取条件。

1.4.3 平行试验

由正交试验得出的最佳提取条件，开展平行试验，即广东、广西和云南三个地区的样品平行测定3次，求出三个地区香蕉皮多酚提取量的平均值和相对标准偏差（RSD）以衡量其重现性。

2 结果与分析

2.1 单因素实验结果

2.1.1 乙醇浓度对多酚提取量的影响

分别称取1.0000 g 香蕉皮粉于锥形瓶中，在料液比为1：20（g/mL），温度为40℃，超声时间为40 min 的条件下，分别考察乙醇浓度为40%、50%、60%、70%、80%时对香蕉皮多酚提取量的影响，如图2所示。

图2 乙醇浓度对多酚提取量的影响

由图2 可知，乙醇浓度为50% 时香蕉皮中多酚提取量最大，当乙醇浓度在40%～50%时，香蕉皮多酚提取量随乙醇浓度的增大而升高，当乙醇浓度在50%～80%时，香蕉皮多酚提取量随乙醇浓度的增大反而呈现下降的趋势，这是因为低浓度的乙醇溶液极性与多酚相似，可以进入细胞内部，带出胞液中的多酚，多酚提取量升高，而高浓度的乙醇会造成蛋白质失活，阻碍溶出多酚类物质，从而降低多酚的提取量。因此乙醇浓度以50%为宜，并初步确定正交试验中乙醇浓度的三个水平为40%、50%、60%。

2.1.2 料液比对多酚提取量的影响

分别称取1.0000 g 香蕉皮粉于锥形瓶中，在乙醇浓度为50%，温度为40℃，超声时间为40 min 的条件下，分别考察料液比（g/mL）为1 ∶5，1 ∶10，1 ∶15，1 ∶20，1 ∶25时对香蕉皮多酚提取量的影响，结果如图3所示。

图3 料液比对多酚提取量的影响

由图3可知，当料液比为1 ∶20（g/mL）时香蕉皮中多酚提取量最大，当料液比在（1 ∶5）～（1 ∶20）（g/mL）时香蕉皮中多酚提取量随料液比的增大而增加，当料液比在（1 ∶20）～（1 ∶25）（g/mL）的范围内时，多酚提取量反而随料液比的增大而降低，这是因为料液比在（1 ∶5）～（1 ∶20）（g/mL）时乙醇体积逐渐增加，多酚溶解于乙醇的量增加，所以多酚提取量会增加，这时再增加料液比，除了提取出多酚，还会提取出部分醇溶性杂质，总体降低了多酚的提取量，但料液比为1 ∶25的提取量还是较高的，因此料液比以1 ∶20为宜，并初步确定正交试验中料液比（g/mL）的三个水平为1 ∶15，1 ∶20，1 ∶25。

2.1.3 温度对多酚提取量的影响

分别称取1.0000 g 香蕉皮粉于锥形瓶中，在乙醇浓度为50%，料液比为1 ∶20（g/mL），超声时间为40 min 的条件下，分别考察30℃、40℃、50℃、60℃、70℃的超声温度对香蕉皮多酚提取量的影响，结果如图4所示。

图4 温度对多酚提取量的影响

由图4可知，当温度为60℃时多酚提取量最大，温度在30～60℃多酚提取量随温度的升高而增加，当温度高于60℃时再升高温度多酚提取量反而下降。这是因为温度过高时部分多酚发生了氧化或降解，导致多酚提取量降低。因此温度以60℃为宜，在正交试验中将超声温度初步确定为50℃、60℃、70℃三个水平。

2.1.4 超声时间对多酚提取量的影响

分别称取1.0000 g 香蕉皮粉于锥形瓶中，在乙醇浓度为50%，料液比为1 ∶20（g/mL），温度为60℃的条件下，分别考察超声时间为20 min、30 min、40 min、50 min、60 min 时对多酚提取量的影响，结果如图5所示。

图5 时间对多酚提取量的影响

由图5可知，香蕉皮多酚提取量随超声时间增加先增加再减少，当超声时间为50 min 时多酚提取量达到最大，当超声时间大于50 min 后多酚提取量反而降低。这是因为时间过长多酚结构会遭到破坏，多酚与氧气的接触时间较长，多酚被氧化或分解，造成多酚提取量的降低。因此超声时间以50 min 为宜，在正交试验中将超声时间初步确定为40 min、50 min、60 min 三个水平。

2.2 正交试验结果

根据单因素实验初步确定的范围，选取乙醇浓度、料液比、温度、超声时间作为考察的4项因素，每因素设置3个水平，设计L9（34）正交试验，以多酚提取量为指标，得到最佳条件。表2为正交试验因素水平表，表3为正交试验设计与结果表。

表2 正交试验因素水平

表3 正交试验设计与结果

由表3可知，对香蕉皮多酚提取量影响最显著的是料液比，并且各因素影响多酚提取量的先后顺序为：B ＞C ＞D ＞A，即料液比＞温度＞时间＞乙醇浓度，得到香蕉皮多酚的最佳提取方案为：A2B2C2D2，即料液比1 ∶20（g/mL）、温度60℃、超声时间50 min、乙醇浓度50%。

2.3 平行试验结果

在料液比1 ∶20（g/mL）、温度60℃、超声时间50 min、乙醇浓度50%的最佳提取条件下，测定广东、广西和云南的香蕉皮多酚提取量，由表4可知，多酚提取量的平均值分别为2.4574 mg/g、2.2463 mg/g和2.7357 mg/g，RSD 分别为3.40%、1.14%和2.86%，均小于5%，具有重现性。从平均含量可知，三个地方香蕉皮的多酚含量大小为：云南＞广东＞广西。

表4 平行试验结果

3 结论

利用超声波提取和福林酚紫外法，采用单因素和正交试验考察了乙醇浓度、料液比、温度、超声时间对广东高州市长坡镇高脚遁地蕾香蕉皮中多酚提取量的影响。结果表明，影响最大的是料液比，多酚提取量各因素影响的先后顺序为：料液比＞温度＞时间＞乙醇浓度，得到香蕉皮多酚的最佳提取方案为：料液比1 ∶20（g/mL）、温度60℃、超声时间50 min、乙醇浓度50%，该条件下的广东香蕉皮多酚提取量为2.4574 mg/g，广西香蕉皮多酚提取量为2.2463 mg/g，云南香蕉皮多酚提取量为2.7357 mg/g，即三个地方香蕉皮的多酚含量大小为：云南＞广东＞广西，可为香蕉皮多酚的提取提供参考。