微波提取蘋果皮中多酚物質的工藝研究

李 琪 李瑤瑤 陳 蘭 陳歡歡 黃新紅 郝梅梅

（天津科技大學食品工程與生物技術學院，天津300457）

蘋果多酚是蘋果中所含多元酚類物質的總稱，是一類重要的活性物質，具有抗氧化、清除自由基等生理活性，在食品、醫藥領域具有廣闊的應用前景[1，2]。我國蘋果加工業發展迅速，蘋果加工中產生了大量蘋果皮廢料，而蘋果中的多酚物質多集中于果皮中[3]，提高果皮廢料中多酚物質的提取率，可以提高蘋果產品附加值，延長蘋果產業鏈。

提高蘋果皮廢料中多酚得率是進一步生產優質多酚的基礎。有關蘋果多酚提取方法的報道多集中在傳統有機溶劑浸提及超聲波提取等方面[4，5]。微波提取法是近幾年興起的生物活性物質提取方法，是根據吸收微波能力的差異使基體物質的某些區域或萃取體系中的某些組分被選擇性加熱，從而使得被萃取物質從基體或體系中分離，進入到微波吸收能力相對較差、具有較小介電常數的萃取溶劑中[6]。微波提取具有效率高、適用范圍廣、節省時間和環保等優點[7]。本文利用微波輔助提取法，通過單因素及正交試驗探究最佳蘋果皮中多酚提取工藝，為大規模工業生產提供借鑒和參考。

1 材料與方法

1.1材料

新鮮蘋果，購于天津濱海新區金元寶農貿市場，蘋果皮采用鼓風干燥箱干燥后進行粉碎，分別過20、40、60、80目篩，待用。

1.2 試驗方法

1.2.1 提取工藝流程

新鮮蘋果皮→干燥→粉碎→加入乙醇→微波法提取→抽濾→濾液→濃縮定容→測吸光度→計算結果

1.2.2 標準曲線的繪制

精確稱取沒食子酸0.1000g，用蒸餾水溶解后，轉入50mL容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度線，搖勻得2.0mg/mL的沒食子酸標準溶液。精確移取標準品溶液 0mL，0.2mL，0.4mL，0.6mL，0.8mL，1.0mL，1.2mL 于25mL比色管中，依次加酒石酸亞鐵溶液5mL、pH值7.5的磷酸鹽緩沖溶液至刻度線，在540nm處測定吸光度。以標準品濃度作為橫坐標，吸光度為縱坐標，繪制標準曲線，求回歸方程。

1.2.3 蘋果多酚提取方法

取研磨后的蘋果皮粉末10g于250mL錐形瓶中，加入適量乙醇溶解，于不同的微波功率下進行微波提取，提取液冷卻后在5000r/min條件下進行離心10min，取上清液，定容到100mL。

吸取樣品試液1mL置于25mL容量瓶中，加入蒸餾水4mL和酒石酸亞鐵溶液5mL，搖勻，再加入pH值7.5的磷酸鹽緩沖液稀釋至刻度，以蒸餾水代替樣品試液，加入同樣的試劑作空白，選擇540nm波長和1cm的比色杯測定吸光值。

1.3 試驗設計

選取乙醇濃度、微波提取功率、料液比以及提取時間四個因素進行單因素試驗，在單因素試驗基礎上，進行正交設計優化微波提取蘋果皮中多酚物質的最佳提取工藝。

2 結果與分析

2.1 蘋果皮中多酚物質提取單因素試驗

2.1.1 不同乙醇濃度對多酚提取率影響

分別在乙醇濃度為40%，50%，60%，70%，80%的條件下，在料液比為1:10，微波功率400W，提取時間為60s的基礎上進行提取試驗，研究不同的乙醇濃度對提取效果的影響。由圖1可以看出，隨著乙醇濃度的增加，提取到的多酚量也在不斷增加，但在乙醇濃度超過60%后，多酚含量又逐漸降低。原因是在40～60%的濃度范圍內，乙醇濃度增加，多酚物質的溶解度增加，提取量增多，增幅明顯；濃度超過60%后，過高的濃度可能會造成多酚物質的分解，導致含量下降。

圖1 乙醇濃度對多酚提取率的影響Fig.1 The influence of concentration on extracting by m icrowave extraction

2.1.2 不同料液比對提取效果的影響

分別在料液比為 1:5，1:10，1:15，1:20，1:25 的條件下，在乙醇濃度為60%，微波功率400W，提取時間為60s的基礎上進行提取試驗，研究不同的料液比對提取效果的影響。由圖2可以看出，隨著料液比的增加，計算所得多酚含量也在增加，但在料液比達到1:15之后，多酚含量逐漸降低。出現這種結果的原因可能是在1:5～1:15的范圍內，料液比的增加也會使多酚物質更易溶出，含量增大，吸光度增加，增幅較明顯；料液比超過1:15之后，有部分多酚物質分解導致1:20條件下的多酚得率與1:15條件下相差不大。

可見，料液比繼續增大會造成溶劑的浪費和生產成本的增加，不利于實際生產和應用。

圖2 微波法料液比對提取效果的影響Fig.2 The influence of solid-liquid ratio on extracting by m icrowave extraction

2.1.3 微波功率對提取效果的影響

在微波功率 200W，400W，600W，700W，800W的條件下，在乙醇濃度為60%，提取時間為60s，料液比為1:10的基礎上進行提取試驗，研究不同的微波功率對提取效果的影響。由圖3可以看出，隨著微波功率的增加，計算所得的多酚含量也在增加，但在微波功率超過400W后，多酚得率又逐漸降低。可能是由于在200～400W的范圍內，隨著微波功率的增加，相應的溶液溫度也逐漸升高，加速多酚物質的溶出，并使多酚溶出完全；在微波功率超過400W后，過高的功率使溶劑溫度偏高，反而會使溶出的多酚物質部分分解，造成吸光度偏低，多酚得率減少。所以，最佳的微波提取功率為400W。

圖3 微波功率對提取效果的影響Fig.3 The influence ofm icrowave power on extracting by m icrowave extraction

2.1.4 提取時間對提取效果的影響

分別在提取時間為 40s，50s，60s，70s，80s 的條件下，在乙醇濃度為60%，微波功率為400W，料液比為1:10的基礎上進行提取試驗，研究不同的提取時間對提取效果的影響。由圖4可以看出，隨著提取時間的不斷增加，計算所得的多酚含量也在增加，但在提取時間超過50s后，多酚得率略有降低，趨于平穩。原因可能是在40～50s的范圍內，隨著提取時間的增加，可以使更多的多酚物質溶于乙醇溶劑中；在提取時間超過50s后，由于多酚物質基本溶出完全且隨時間的推移而有少量分解，故多酚得率較之前略有降低，整體呈現平緩趨勢。故微波提取的最佳時間為50s。

圖4 微波法提取時間對提取效果的影響Fig.4 The influence of time on extracting by m icrowave extraction

2.2 微波法提取蘋果皮中多酚物質正交試驗

在單因素試驗設計的基礎上，對影響蘋果皮中多酚物質提取效果的各因素進行優選，采用L9(34)正交試驗設計，見表1。確定微波法提取蘋果皮中多酚物質的最佳條件。

表1 微波法正交試驗的因素和水平Tab.1 Method ofm icrowave extraction in orthogonal experiment design

表2 微波法正交試驗結果Tab.2 The result of orthogonal experiment by m icrowave extraction

由表2可以看出，在微波法提取蘋果皮中多酚物質的試驗中，主要有四個因素影響多酚提取效果，其作用的主次順序為：D>A>C>B，即微波功率>乙醇濃度>提取時間>料液比，其中，乙醇濃度的最佳水平為60%，微波功率的最佳水平為600W，提取時間的最佳水平為50s，料液比的最佳水平為1:10。所以根據計算所得的極差結果可知，微波法提取蘋果皮中多酚物質的最佳提取工藝為A2B1C2D3，最優組合與表1中的結果相一致，吸光度為0.417，據此計算可得蘋果皮中多酚含量為0.28%。

3 結論

本試驗通過單因素及正交試驗對影響蘋果皮中多酚物質微波提取法的最佳工藝參數進行探討，篩選出最佳微波提取條件為乙醇濃度60%，料液比1:10，微波功率600W，提取時間為50s，在此條件下提取蘋果皮多酚得率為0.28%。可見，微波提取法多酚得率明顯高于傳統的溶劑浸提法，有較高的提取率，而且微波提取法還具有節省時間和成本等優點，適合于實際生產。

[1]金瑩,孫愛東,崔莉,等.蘋果多酚超聲波提取條件的優化研究[J].食品工業科技,2005(12):99.

[2]趙光遠,李娜,縱偉.從蘋果皮中提取酚類物質工藝的研究[J].食品工業,2007(5):4-5.

[3]Sanoner P,Guyot S,Matnet N,et al.Polyphenol profiles of French cider apple varieties(Malus domestica sp.)[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,1999,47:4847-4853.

[4]孫建霞,孫愛東,白衛濱,等.蘋果多酚的提取工藝及其對油脂的抗氧化作用[J].食品與發酵工業,2005(3):120-124.

[5]苗穎.超聲波法提取葡萄皮色素 [J].食品研究與開發,2009(30):3.

[6]朱靖蓉.葡萄籽原花青素的分離提純及抗氧化性研究[D].新疆農業大學,2008.

[7]楊響,楊祥.蘋果多酚提取工藝的研究進展 [J].黑龍江中醫藥,2010(1):48.