甜橙皮中橙皮苷提取工藝

朱玉昌，周大寨，王 成

(1.生物資源保護與利用湖北省重點實驗室，湖北 恩施 445000；2.湖北民族學(xué)院生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖北 恩施 445000)

甜橙皮中橙皮苷提取工藝

朱玉昌1,2，周大寨1,2，王 成2

(1.生物資源保護與利用湖北省重點實驗室，湖北 恩施 445000；2.湖北民族學(xué)院生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖北 恩施 445000)

為了充分開發(fā)豐富的甜橙皮資源，增加其經(jīng)濟附加值，在單因素試驗基礎(chǔ)上采用正交試驗對甜橙皮中橙皮苷的提取工藝條件進行優(yōu)化，得出最優(yōu)提取條件：在70℃條件下，用30倍于甜橙皮粉的80%甲醇，恒溫提取3.5h。比較了6種甜橙皮中橙皮苷含量，相差不大，且含量相對較高。同時根據(jù)所得優(yōu)化參數(shù)，考察了索氏提取、微波消解/萃取及快速萃取3種設(shè)備，結(jié)果表明：快速萃取效率較高，可作為工業(yè)化生產(chǎn)的首選設(shè)備。所得提取工藝穩(wěn)定，選用的設(shè)備操作簡便、快速，滿足工業(yè)化需求，具有良好的應(yīng)用前景。

甜橙；橙皮苷；提取工藝；快速萃取

天然黃酮類化合物毒副作用小，且某些黃酮類物質(zhì)的抗氧化性可與BHT相媲美[1]，其作為食品抗氧化劑的發(fā)展很有潛力。黃酮類化合物還具有各種藥理和保健作用，但在人體內(nèi)不能合成，而且在體內(nèi)代謝很快，因此需要尋找更多的黃酮類化合物的來源以滿足人體攝取水平，達到有效的攝取量。

橙皮是含有黃酮類化合物的極其廣泛易得的廉價資源，其中黃酮含量較高。如果對每年數(shù)以千萬噸計的橙皮資源加以利用，其效益非?？捎^[2-3]。橙皮中的黃酮類物質(zhì)主要是橙皮苷，與蘆丁具有相似的藥理作用，是治療心血管病藥物的重要原料，還是合成高甜度、低熱量新型甜味劑二氫查耳酮(適合糖尿病人和肥胖者食用)的主要原料[4-6]。本實驗以甜橙皮為原料，研究橙皮苷的提取工藝，為甜橙皮的開發(fā)利用提供一定參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

甜橙品種有清家、無核雪柑、哈姆林、錦橙、中育七號、紐荷爾：由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院柑橘研究所提供，甜橙皮自然干燥后粉碎，過4 0目篩，裝瓶備用。

甲醇(AR)、石油醚(AR)、乙醇(AR)、丙酮(AR)、乙酸乙酯(AR)、氫氧化鈣(AR)、橙皮苷(HPLC)，實驗所用水均為二重蒸餾水。

1.2 儀器與設(shè)備

BT224型電子天平 北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；HSW12型電熱恒溫水浴鍋 上海一恒科技有限公

司；TU-1810紫外-可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；ETHOS微波消解/萃取系統(tǒng) 意大利Milestone公司；ASE300快速萃取系統(tǒng) 美國戴安公司。

1.3 方法

1.3.1 甜橙皮中橙皮苷最佳提取劑的選擇

準(zhǔn)確稱取1.0g哈姆林樣品6份，分別放入具塞三角瓶中，依次加入蒸餾水、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、飽和Ca(OH)2各20mL，50℃恒溫水浴浸提30min后迅速冷卻至室溫，過濾，定容，目測浸提效果，以橙皮苷標(biāo)準(zhǔn)溶液作曲線，計算樣品中橙皮苷提取率。

1.3.2 甜橙皮中橙皮苷提取的優(yōu)化試驗

分別對提取劑體積分數(shù)、提取溫度、料液比、提取時間、提取次數(shù)進行單因素試驗；對提取劑體積分數(shù)、提取溫度、提取時間和料液比采用L9(34)進行正交試驗，通過方差分析，優(yōu)選甜橙皮中橙皮苷最佳提取工藝參數(shù)。

1.3.3 不同甜橙品種橙皮中橙皮苷提取率

按優(yōu)選的最佳參數(shù)提取測定清家、無核雪柑、哈姆林、錦橙、中育七號、紐荷爾6個甜橙品種橙皮中橙皮苷的提取率，以期為生產(chǎn)實踐提供一定的理論數(shù)據(jù)。

1.3.4 提取工藝設(shè)備的選擇

基于工業(yè)化生產(chǎn)對生產(chǎn)設(shè)備的要求，至少有配套的高效提取設(shè)備。根據(jù)上述所得優(yōu)化參數(shù)，比較索氏提取器、微波消解/萃取儀及快速萃取儀3種設(shè)備的提取效率，為工業(yè)化生產(chǎn)提供技術(shù)參考?？焖佥腿〔僮髦胁捎檬止ど蠘樱瑥拿姘遢斎雰?yōu)化的萃取條件，在1.5MPa條件下靜態(tài)提取，用溶劑快速沖洗樣品，氬氣吹掃收集全部提取液，定容后測定含量。微波消解/萃取時將樣品與萃取劑先后裝入消化罐中，在密閉狀態(tài)下，按優(yōu)化參數(shù)用微波制樣系統(tǒng)加熱，過濾后進行分析測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 提取溶劑的確定

6種溶劑提取橙皮苷的結(jié)果見表1，結(jié)合外觀顏色與提取率，以甲醇作浸提劑更有利于甜橙皮中橙皮苷的浸提。

表1 不同溶劑的提取效果Table1 Effect of solvent type on extraction rate of hesperidin from sweet orange peels

將橙皮苷甲醇提取液在260～460nm波長范圍掃描，結(jié)果見圖1。光譜在紫外光區(qū)283nm處有強烈的吸收峰，為黃酮類的特征性吸收光譜[7]。

圖1 橙皮苷甲醇提取液紫外-可見光光譜圖Fig.1 UV-visible spectrum of hesperidin in methanol

2.2 單因素試驗

2.2.1 提取劑體積分數(shù)對提取率的影響

圖2 甲醇體積分數(shù)對提取率的影響Fig.2 Effect of methanol concentration on extraction rate of hesperidin from sweet orange peels

圖2 表明，甲醇的體積分數(shù)對橙皮苷的提取有明顯影響，隨著甲醇體積分數(shù)的提高，提取率不斷增加，但甲醇體積分數(shù)超過60%后，橙皮苷的提取率變化較小，從節(jié)約資源和工業(yè)化生產(chǎn)減少成本角度出發(fā)，選擇體積分數(shù)為60%的甲醇即可滿足提取要求。

2.2.2 提取溫度對提取率的影響

圖3 溫度對提取率的影響Fig.3 Effect of extraction temperature on extraction rate of hesperidin from sweet orange peels

橙皮苷在常溫下微溶于甲醇，升高溫度對橙皮苷的提取有利。從圖3看出，隨溫度升高橙皮苷溶解度增加，溫度達80℃時提取率最高，但溫度超過80℃時則呈降低趨勢，這可能是由于溫度過高導(dǎo)致其他組分溶解度增加而抑制了黃酮類物質(zhì)的溶解，因此提取溫度70～80℃為宜。

2.2.3 料液比對提取率的影響

圖4 料液比對提取率的影響Fig.4 Effect of material-liquid ratio on extraction rate of hesperidin from sweet orange peels

由圖4可知，在料液比達到1:30之前，提取率隨提取液用量的增加而增加，再增加提取液用量提取效果反而減弱，且變化幅度不明顯，這主要是由于溶劑用量增大到一定限度時，原料表面與提取劑之間達到了飽和，體積分數(shù)差不再是影響浸出率的主要因素。

2.2.4 提取時間對提取率的影響

圖5 提取時間對提取率的影響Fig.5 Effect of extraction time on extraction rate of hesperidin from sweet orange peels

提取時間在4h內(nèi)，提取率與提取時間呈正相關(guān)，提取時間超過4h后提取率則呈現(xiàn)降低趨勢，原因可能是黃酮類物質(zhì)的不穩(wěn)定性造成的。隨著時間的延長，干擾成分溶出量也會增加從而影響提取效率降低，本實驗以4h為適宜的提取時間。

2.2.5 提取次數(shù)的選擇

從圖6可以看出，隨著提取次數(shù)的增多，提取率亦增加，說明橙皮中的橙皮苷一次不能提取完全，而應(yīng)該多次提取，從節(jié)約能源考慮，以提取3次為宜。

圖6 提取次數(shù)對提取率的影響Fig.6 Effect of extraction repeat number on extraction rate of hesperidin from sweet orange peels

2.3 正交試驗

根據(jù)單因素試驗的結(jié)果，以甲醇為提取劑，選取甲醇體積分數(shù)、提取溫度、提取時間和料液比4個因素(表2)，采用L9(34)正交試驗，尋找最佳的提取條件組合，結(jié)果見表3。

表2 正交試驗因素水平表Table2 Factors and levels of orthogonal experiments

表3 橙皮苷提取率的正交試驗結(jié)果及極差分析Table3 Results and range analysis of orthogonal experiments

圖7 因素與指標(biāo)趨勢圖Fig. 7 Relationship between factors and extraction rates

根據(jù)極差分析作甲醇提取正交試驗因素與指標(biāo)趨勢圖，可以更直觀地說明指標(biāo)隨因素水平變化而變化的趨勢。由圖7可看出，最優(yōu)水平為A1(A2)B1C3D2，做驗證實驗，提取率均為3.78%，考慮耗能選擇A因素為70℃，即料液比1:30，80%甲醇溶液在70℃提取3.5h，提取率為3.78%，各影響因素的主次順序為提取劑體積分數(shù)＞料液比＞提取時間＞提取溫度。

2.4 不同品種甜橙皮中橙皮苷提取率比較

圖8 不同品種甜橙皮中橙皮苷提取率Fig.8 Extraction rates of hesperidin from different types of sweet orange peels

所測定的6個甜橙品種中，以清家皮中橙皮苷的提取率相對較高，為3.85%，其余5個品種的提取率介于3.51%～3.78%，均無明顯差異。有關(guān)甜橙皮中橙皮苷的報道甚少，最近張玉等[8]報道了哈姆林甜橙皮中含量達到5.12mg/g，并隨果實采摘后時間的延長而降低，存在差異的來源可能是品種的栽培環(huán)境及檢測方法的不一致性。

2.5 提取工藝設(shè)備的選擇

表4 提取工藝設(shè)備對提取率的影響Table4 Effect of extraction equipment on extraction rate of hesperidin from sweet orange peels

由表4中的結(jié)果比較得知，在采用上述正交試驗所得的優(yōu)化參數(shù)條件下，運用快速萃取儀、索氏提取器和微波消解/萃取儀3種設(shè)備提取甜橙皮中橙皮苷的效率依次遞減。在提取柑橘皮中橙皮苷的熱門研究中，柱層析[9-10]、超聲波[11-12]、微波[13]、超濾[14]等現(xiàn)代工藝技術(shù)表現(xiàn)出強化提取過程、提高效率的優(yōu)點。快速溶劑萃取技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種在高溫(室溫～200℃)、高壓(0.10～20MPa)條件下快速提取固體或半固體樣品的處理模式，具有節(jié)省溶劑、快速、健康環(huán)保、自動化程度高等優(yōu)點，可作為工業(yè)化生產(chǎn)提取橙皮中橙皮苷的首選設(shè)備。

3 結(jié) 論

3.1 本實驗對甜橙皮中橙皮苷采用80%甲醇作提取劑，較佳提取工藝參數(shù)：料液比1:30(g/mL)、提取時間3.5h、提取溫度70℃，提取率可達3.78%。

3.26 個品種的甜橙皮中橙皮苷含量相對較高且無明顯差異，為此，在工業(yè)化大規(guī)模提取橙皮苷時，可將不同甜橙品種的橙皮混合提取，減免分揀的勞動強度。

3.3 與常用的索氏提取、微波萃取技術(shù)等方法相比，快速萃取更具優(yōu)點，可作為工業(yè)化生產(chǎn)提取橙皮中橙皮苷的首選設(shè)備。在工業(yè)實踐生產(chǎn)中還應(yīng)盡可能因地制宜的完善參數(shù)，才能使工業(yè)生產(chǎn)取得最好的效益。

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Extraction of Hesperidin from Sweet Orange Peels

ZHU Yu-chang1,2，ZHOU Da-zhai1,2，WANG Cheng2
(1. Key Laboratory of Biologic Resources Protection and Utilization of Hubei Province, Enshi 445000, China；2. School of Biological Science and Technology, Hubei University for Nationalities, Enshi 445000, China)

In order to develop the resource of sweet orange peels with maximum economic profits, optimal extraction conditions of hesperidin from sweet orange peels were explored by single factor and orthogonal experiments. Results indicated that the optimal extraction conditions were extraction temperature of 70 ℃, extraction time of 3.5 h and material-liquid ratio of 1:30 with 80% methanol as solvent. Through comparing the contents of hesperidin in 6 kinds of samples, no obvious difference was observed. Extraction efficiencies of different extraction equipments were compared. Rapid extraction-ASE exhibited the highest extraction efficiency and can be used for industrial production. This extraction method has promising potential due to its stability, simple equipment, less time consumption and industrial scale.

sweet orange；hesperidin；extraction technology；rapid extraction-ASE

S666.4

A

1002-6630(2010)22-0264-04

2010-06-30

湖北省自然科學(xué)基金項目(2009CDA155)

朱玉昌(1976—)，女，講師，碩士，主要從事農(nóng)產(chǎn)品貯藏與加工研究。E-mail：zycandly@163.com