微波提取樹莓籽中原花青素工藝

張佰清，張艷艷，李龍杰

(沈陽農業大學食品學院，遼寧 沈陽 110866)

微波提取樹莓籽中原花青素工藝

張佰清，張艷艷，李龍杰

(沈陽農業大學食品學院，遼寧 沈陽 110866)

目的：探討微波提取樹莓籽中原花青素的方法，選出最佳的提取工藝參數。方法：以原花青素提取率為指標，考察乙醇體積分數、微波功率、料液比、微波時間4個因素對樹莓籽中原花青素微波提取的影響。結果：樹莓籽質量2g、乙醇體積分數60%、微波功率300W、料液比1:10(g/mL)的條件下提取時間3min為最佳工藝，采用該工藝條件，樹莓籽的提取率最高可達7.19mg/g，約為傳統水提法提取率的3倍。結論：微波提取樹莓籽中原花青素耗時少、效率高。

樹莓籽；原花青素；微波輔助提取

原花青素(procyanidins，PC)是植物中廣泛存在的一類多酚化合物的總稱。這類化合物是由不同數量的兒茶素或表兒茶素結合而成，在酸性溶液中加熱可降解和氧化形成花色素[1-2]。國內外大量醫學和藥理學研究表明，PC具有多方面的生理活性：具有很強的抗氧化和清除自由基的作用，還有護肝解毒、降血壓、降血脂、消炎、抗癌、治療心血管疾病等功效[3-5]。

國外關于從植物種子中提取PC的報道很多[6-7]，一般采用水煮法[8]和溶劑提取法[9-10]。水煮法耗能大，操作困難。溶劑提取法得率高，但成本高安全性低，更可能造成環境污染。近年來，微波技術以其促進反應的高效性和選擇性加熱、操作簡便、副產物少、產率高及產物易于提純等優點，已應用于有機合成、酯化等反應中，目前也有文獻報道用于天然產物的提取[11-14]。本研究通過對樹莓籽進行微波處理，研究微波作用于溶劑浸取樹莓籽PC過程，分析各因素對原花青素浸取率的影響，并最終確定最佳提取條件和影響浸提的顯著性因素，為微波在樹莓籽中原花青素提取方面的應用提供一定參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

樹莓籽 遼寧今日農業有限公司撫順農業園區。兒茶素對照品 中國藥品生物制品檢定所；試劑均為分析純；實驗用水為去離子水。

1.2 儀器與設備

MAS-I微波萃取器 上海新儀微波化學科技有限公司；UV-2000紫外-可見分光光度計 Unico上海儀器有限公司；RE52-AA真空旋轉蒸發儀 上海亞榮生化儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 PC提取方法

樹莓籽用粉碎機粉碎，過40目篩，以石油醚(60～90℃)用索氏提取器提取油脂，晾干，加入適量提取溶劑，置于微波提取罐中進行微波提取。將提取后的混合物于5000r/min離心10min，得到提取液，取上清液定容至10mL容量瓶中待測定。

1.3.2 PC含量測定方法

[10]的香草醛-鹽酸法。采用香草醛-鹽酸法測定樹莓籽提取物中原花青素的含量，添加6mL 4%香草醛甲醇溶液和3mL濃鹽酸，在避光(20℃)的條件下反應15h，測得的原花青素含量具有較高的精確度。

1.3.3 原花青素提取的單因素試驗

考察提取溶劑體積分數、提取時間、微波功率、液料比各單因素對提取液中原花青素提取率的影響。1.3.4 原花青素提取工藝的試驗設計

在單因素試驗的基礎上，確定Box-Behnken設計的自變量，以提取液中原花青素含量為響應值，通過響應面曲面分析(response surface analysis，RSA)進行提取條件的優化。

2 結果與分析

2.1 PC提取的單因素試驗

2.1.1 提取溶劑體積分數對PC提取率的影響

提取溫度60℃、微波功率400W、料液比1:10(g/mL)、提取時間3min條件下，考察乙醇體積分數20%、40%、60%、80%、100%對原花青素提取效果的影響，結果如圖1a所示。

圖1a中0%乙醇對應的2.19mg/g是傳統水提法(水作為提取劑，60℃水浴加熱1h)的原花青素提取率。由此可得知，水雖然是PC的良好溶劑，但水并不是最適合PC的提取。隨著乙醇體積分數增大，PC含量也逐漸增大，當乙醇體積分數為60%時，含量達到最大即7.41mg/g，隨后開始逐漸下降。此外，隨著乙醇體積分數的增大，提取液的表觀澄清度越來越好。這是由于高體積分數乙醇可以除去多糖、寡糖和少量粗蛋白等雜質。因此，微波提取樹莓籽中原花青素的溶劑應以60%乙醇溶液為宜。

2.1.2 微波功率對提取效果的影響

提取溫度60℃、乙醇體積分數60%、料液比1:10(g/mL)、提取時間3min條件下，考察微波功率100、200、300、400、500、600W對原花青素提取效果的影響，結果如圖1 b所示。

由圖1b看出，微波功率在200～400W范圍內PC的含量呈上升趨勢，當微波功率超過400W以后提取的PC含量緩慢下降。這是因為微波功率過高，提取時樣品的溫度會瞬間升高，造成樹莓籽PC的氧化損失，使提取率降低。由試驗得知，微波功率在400W時，提取率可達8.91mg/g，此功率提取效果最佳。

2.1.3 料液比對提取效果的影響

提取溫度60℃、乙醇體積分數60%、微波功率400W、提取時間3min條件下，考察料液比(g/mL)1:5、1:10、1:15、1:20、1:25、1:30對原花青素提取效果的影響，結果如圖1 c所示。

由圖1c可以看出，隨著液料比值的減小，加快整個溶媒的傳質過程，提取率會明顯提高，但當料液比小于1:10(g/mL)時，PC提取率增加的幅度不大，而且料液比過小，溶劑用量和下一步濃縮工藝的能耗都會增加。料液比在1:10(g/mL)時的提取率是6.45mg/g，所以選擇料液比1:10(g/mL)左右比較合適。

圖1 乙醇體積分數(a)、微波功率(b)及料液比(c)對PC提取率的影響Fig.1 Effects of ethanol concentration, microwave power and material/liquid ratio on extraction rate of procyanidins from raspberry seeds

2.2 微波提取樹莓籽中原花青素工藝優化響應面試驗

以乙醇體積分數、微波溫度、微波功率作為考察對象，采用響應面分析法安排試驗，以獲取最適工藝參數，試驗因素水平見表1，響應面試驗數據見表2。

表1 響應面試驗因素水平編碼表Table 1 Coded factors and their coded levels in response surface design

表2 響應面試驗設計及結果Table 2 Arrangement and experimental results of response surface design

對試驗數據進行多項式擬合回歸，得到回歸方程為：Y= 7.107143+0.2355X1+0.615375X2－2.832643X12。

對回歸方程進行方差分析，結果見表3。

表3 回歸方程的方差分析Table 3 Analysis of variance for the developed regression equation

從表3可以看出，模型顯著(P＜0.01)，PC提取率與試驗中3個因素的回歸方程的F值為15.35639，方程顯著?；貧w方程的線性相關系數為0.9961，說明因變量與3個自變量之間的線性關系顯著。

回歸方程各項的方差分析(表4)表明，對于因變量Y的一次項、二次項、交互項都是顯著的，因此各項因素與PC提取率之間的關系不是簡單的線性關系，而是二次關系，各因素之間存在一定的交互作用，同時失擬項也進一步表明回歸方程可以較好地描述各因素與響應值之間的真實關系，因此可以利用該回歸方程確定最佳的PC提取工藝條件。

表4 回歸方程各項的方差分析Table 4 Analysis of variance for each term of the developed regression equation

圖2 Y=f(X1,X2)的響應面圖Fig.2 Response surface plot ofY=f(X1,X2)

圖3 Y=f(X1,X3)的響應面圖Fig.3 Response surface plot ofY=f(X1,X3)

圖4Y=f(X2,X3)的響應面圖Fig.4 Response surface plot ofY=f(X2,X3)

圖2 ～4直觀地給出了各兩因素交互作用的響應面圖。從響應面的最高點可以看出，在所選的范圍內存在極值，即是響應面的最高點。比較幾個圖可知，因素X1(乙醇體積分數)、X2(微波波功率)對響應值的影響較大，表現為曲線比較陡，這與回歸分析的結果吻合。由SAS分析得到最大響應值(Y)時，對應的編碼值分別為X1=0.028、X2=－0.875、X3=0.371。與其相對應的原花青素的最佳提取條件為乙醇體積分數60.28%、微波功率312.50W、料液比1:10.74(g/mL)，原花青素提取率預測值7.21mg/g。

為檢驗響應面法的可行性，采用得到的最佳微波提取條件進行原花青素提取的近似驗證實驗，乙醇體積分數60%、超聲波功率300W、料液比1:10(g/mL)，3次平行實驗得到的得率驗證值為7.19mg/g，與預測值相對誤差為0.27%。因此響應面法可以優化原花青素微波提取。

3 結 論

微波輔助提取樹莓籽中原花青素的最佳工藝為乙醇體積分數60%、微波功率300W、料液比1:10(g/mL)，在此條件下原花青素的提取率可達7.19mg/g。利用該方法提取率比傳統水提法提高了約2倍。

參考文獻：

[1] SANTOS-BUELGA C, SCALBERT A. Proanthocyanidins and tanninlike compounds-nature, occurrence, dietary intake and effects on nutrition and health[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2000,80(7): 1094-1117.

[2] 朱振勤, 翟萬銀, 陳季武, 等. 葡萄籽原花青素提取物抗氧化作用研究[J]. 華東師范大學學報: 自然科學版, 2003(1): 98-102.

[3] 韓炯, 李瑩, 劉新平, 等. 葡萄籽提取物原花青素誘導乳腺癌MCF-7細胞脫落凋亡[J]. 中草藥, 2003, 34(8): 722-725.

[4] 李瑩, 藥立波, 韓炯, 等. 葡萄籽提取物原花青素誘導胃癌細胞脫落凋亡[J]. 中國藥理學通報, 2004, 20(7): 761-764.

[5] 由倍安, 馬亞兵, 高海青, 等. 葡萄籽原花青素對實驗性高脂血癥兔血脂及血漿氧化低密度脂蛋白的影響[J]. 中國心血管雜志, 2003, 8(6): 383-385.

[6] 趙文軍, 吳雪萍, 王旭. 葡萄籽中低聚原花青素提取條件研究[J]. 食品科學, 2004, 25(2): 117-120.

[7] 奚洪民, 鄒憲芝, 劉進邦, 等. 葡萄籽中低聚原花青素研究進展[J].化學世界, 2004(12): 759-762.

[8] PEKIC B, KUVAC V, ALONSO E. Study of extraction of proanthocyandins from grape seeds[J]. Food Chem, 1998, 61(12): 201-206.

[9] MASQUELIER J. Procyanidolic oligomers[J]. Parums Cosm Arom,1990, 95: 89-97.

[10] BAGCHI D, BAGCHI M, STOHS S J, et al. Free radicals and grape seed proanthocyanidins extract: importance in human health and disease prevention[J]. Toxicology, 2000, 148(2/3): 187-197.

[11] 呂麗爽, 潘道東, 周慶, 等. 微波對提取蘆蒿葉中黃酮類化合物的影響[J]. 食品與發酵工業, 2003, 29(2): 97-98.

[12] 呂麗爽, 潘道東. 微波對葡萄籽中低聚原花青素提取的影響[J]. 食品與機械, 2004, 20(6): 30-33.

[13] 李瑞麗, 馬潤宇. 微波輔助水體葡萄籽原花青素的研究[J]. 食品研究與開發, 2006, 127(9): 10-12.

[14] 洪新, 唐克. 葡萄籽中原花青素提取研究[J]. 河北化工, 2009, 32(4):23-26.

[15] 姚開, 何強, 呂遠平, 等. 葡萄籽提取物中原花青素含量的測定[J].食品與發酵工業, 2002, 28(3): 17-19.

Optimization of Microwave Extraction for Procyanidins from Raspberry Seeds

ZHANG Bai-qing，ZHANG Yan-yan，LI Long-jie
(College of Food Science, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866, China)

Objective: To explore the microwave-assisted extraction of procyanidins from raspberry seeds and screen the optimal extraction parameters. Methods: The response surface design was used to investigate the effects of ethanol concentration,microwave power, material-liquid ratio and microwave time on extraction rate of procyanidins from raspberry seeds. Results: The optimal extraction conditions were ethanol concentration of 60%, ultrasonic power of 300 W, material/liquid ratio of 1:10 (g/mL)and microwave extraction time of 3 min. Under the optimal extraction conditions, the extraction rate of procyanidins from raspberry seeds was up to 7.19 mg/g, which exhibited a 3-fold enhancement compared with traditional water extraction. Conclusion: The optimized microwave extraction process for procyanidins from raspberry seeds is highly efficient and less time consumption.

raspberry seeds；procyanidins；microwave-assisted extraction

TS201.1

A

1002-6630(2011)06-0025-04

2010-04-27

張佰清(1966—)，男，副教授，博士，主要從事食品加工技術研究。E-mail：sybaiqingxl@sina.com