南湖菱廢棄物中多酚提取工藝的探討

林海珠，高廣春，黃 嬛，蔣小紅，葛趙亮

(嘉興學(xué)院醫(yī)學(xué)院,浙江嘉興 314001)

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南湖菱廢棄物中多酚提取工藝的探討

林海珠，高廣春*，黃 嬛，蔣小紅，葛趙亮

(嘉興學(xué)院醫(yī)學(xué)院,浙江嘉興 314001)

摘 要：為優(yōu)化南湖菱廢棄物莖和殼中多酚的提取條件,以菱殼和菱莖為材料,研究提取溶劑濃度、超聲提取時間、料液比和提取次數(shù)等單因素對其多酚提取效果的影響,并通過正交試驗確定從菱莖和菱殼中提取多酚的最優(yōu)方案。結(jié)果表明:菱殼多酚的最佳提取工藝為乙醇濃度60%,超聲時間20 min,料液比1∶20 (m∶V),提取3次;菱莖多酚的最佳提取工藝為乙醇濃度50%,超聲時間20 min,料液比1∶30 (m∶V),提取1次。該提取工藝條件穩(wěn)定,重復(fù)性好。

關(guān)鍵詞：南湖菱;廢棄物;多酚;提取工藝;正交試驗

DOI 10.16178/j.issn.0528-9017.20160241

南湖菱(Trapa acornis Nakano)又稱青菱、餛飩菱、元寶菱,為菱科一年生水生草本植物,形似元寶,為無角菱,是嘉興特色農(nóng)產(chǎn)品之一［1］。由于其皮薄肉嫩、汁多甜脆、清香可口的特點,深受當(dāng)?shù)鼐用竦南矚g。目前,南湖菱的種植面積達萬畝以上,隨著南湖菱產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,如何充分利用其非食用部分菱莖和菱殼成為一項迫在眉睫的研究課題。

據(jù)《中華藥海》所載,菱殼性味微苦、澀,性涼,入肺、脾、大腸三經(jīng),具有解毒療瘡、澀腸止瀉、清化濕熱的功效［2］。現(xiàn)代研究表明,菱殼具有多種藥理活性,如抗癌、抗菌、鎮(zhèn)痛、降糖、保肝、抗衰老等［3-9］。菱殼中所含化學(xué)成分包括黃酮、多酚、糖類、生物堿和甾醇類等［10］。大量研究表明,植物果實的外殼含有豐富的多酚,作為一類具有多種生物活性的天然化合物,多酚一直是國內(nèi)外科研人員研究的熱點。林秋生等［11］利用有機溶劑提取法從南湖菱殼中獲得4種提取物,其中多酚含量較高的乙酸乙酯提取物的提取率為28.85%,且多酚在該提取物中的含量為238 mg· g-1。同時該團隊利用半仿生提取法獲得的提取物在原藥濃度0.05 g·mL-1時,對胃癌SGC7901細胞的抑制率為37%［12］。浙江省南湖菱資源豐富,每年有大量的廢棄物產(chǎn)生,不僅污染環(huán)境也浪費了資源。本研究對南湖菱莖和殼中多酚成分的提取工藝進行了優(yōu)化,有利于提高南湖菱廢棄物的經(jīng)濟價值,同時也能為其在醫(yī)藥、食品等行業(yè)的開發(fā)應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1供試材料

南湖菱莖和殼于2014年9 - 10月收集于嘉興菜市場。沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品購于上海生物金穗科技有限公司;福林試劑購于上海荔達生物科技有限公司;乙醇、碳酸鈉均為分析純,試驗用水均為雙蒸水。BS224S型電子分析天平(北京賽多利斯科學(xué)儀器有限公司),EVO300PC型紫外-可見分光光度計(美國賽默飛公司),TDL-40B型離心機(上海嘉鵬科技有限公司),KQ-500DE數(shù)控超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)。

1.2提取

1.2.1工藝流程

將新鮮菱莖和菱殼曬干并粉碎,稱取一定量干粉加入一定濃度的乙醇水溶液,水浴提取2 h,然后超聲處理一定時間,抽濾,將濾液離心,收集上清液;濾渣重復(fù)提取,合并上清液。吸取1 mL用同濃度乙醇定容至50 mL,測定多酚含量。

1.2.2提取工藝條件

多酚提取過程受多種因素影響,包括提取乙醇濃度、提取溫度、超聲處理時間、料液比、提取次數(shù)等。首先通過單因素試驗對上述不同提取工藝參數(shù)進行初篩,參照試驗結(jié)果對影響多酚提取率較顯著的因素進行L9 (34)正交優(yōu)化試驗,以提取率為考察指標(biāo),考察綜合因素對多酚提取效果的影響,篩選菱殼和菱莖的最佳提取工藝。

1—3水平分別為乙醇濃度50%,60%和70%,超聲時間15,20和25 min,料液比(m∶V) 1∶20,1∶25和1∶30,提取次數(shù)1,2和3次。

1.3測定

1.3.1標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

精密稱取8.5 mg沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品,用蒸餾水溶解并定容至50 mL,搖勻。分別吸取0,0.1,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,1.4,1.6和1.8 mL于25 mL容量瓶內(nèi),用蒸餾水定容,配制成不同濃度的沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液。準(zhǔn)確吸取不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液各1 mL加入25 mL容量瓶中,先加入10 mL蒸餾水搖勻,再加入1.5 mL福林試劑,充分混勻,5 min內(nèi)加入10% Na2CO36 mL,搖勻,加蒸餾水定容至刻度,搖勻。靜置3 h后于765 nm處測定吸光度(D),以沒食子酸濃度為橫坐標(biāo),吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果表明,沒食子酸在濃度為1～12 μg·mL-1時,與吸光度呈線性關(guān)系,回歸方程為:D = 0.103 1X + 0.029 8,其中,X為溶液濃度,R2為0.997 3。

1.3.2樣品溶液多酚含量的測定

吸取1 mL待測樣品溶液置于25 mL容量瓶中,按1.3.1節(jié)方法處理后測定吸光度。根據(jù)沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線,按照下面公式計算多酚提取率。

多酚提取率/% = C×V/W×106

式中:C為多酚含量(μg·mL-1),V為稀釋體積(mL),W為南湖菱莖、殼粉末質(zhì)量(g)。

2　結(jié)果與分析

2.1菱殼多酚最佳提取工藝

由表1可知,4個因素對南湖菱殼多酚提取率的影響順序為D (提取次數(shù))＞A (乙醇濃度)＞C (料液比)＞B (超聲時間),4個因素的最優(yōu)水平組合為A2B2C1D3,即乙醇濃度60%,超聲時間20 min,料液比1∶20 (m∶V),提取3次。由方差分析可知,D因素對菱殼提取率的影響有顯著差異(F = 34.876),其他因素在考察范圍內(nèi)影響較小(因素A的F =5.818,因素C的F =2.498)。因正交試驗中沒有A2B2C1D3組合,因此對該組合的多酚提取率進行驗證,結(jié)果表明,此組合的多酚提取率為28.08%,與正交試驗中A1B3C3D3組合一致,高于正交試驗的其他各組合,證明所選工藝條件數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠。

表1　菱殼多酚提取的正交試驗結(jié)果

2.2菱莖多酚最佳提取工藝

從表2數(shù)據(jù)可以看出,4個因素對菱莖多酚提取率的影響主次順序為A (乙醇濃度)＞C (料液比)＞B (超聲時間)＞D (提取次數(shù))。4個因素的最優(yōu)水平組合為A1B2C3D1,即乙醇濃度50%,超聲時間20 min,料液比1∶30 (m∶V),提取為1次。由方差分析可知,各因素對提取率的影響均不顯著(因素A的F =12.944,因素B的F =1.493,因素C的F =2.025),乙醇濃度是影響多酚提取率最主要的因素。

表2　菱莖多酚提取的正交試驗結(jié)果

因正交試驗中沒有A1B2C3D1組合,因此對該組合的多酚提取率進行驗證,結(jié)果表明,此組合的多酚提取率為7.43%,高于正交試驗的其他各組合,證明所選工藝條件數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠。

3　小結(jié)與討論

試驗以南湖菱非食用部分為原料,在單因素試驗的基礎(chǔ)上,采用正交試驗確定了從菱殼中提取多酚物質(zhì)的最優(yōu)方案為乙醇濃度60%,超聲時間20 min,料液比1∶20 (m∶V),提取3次;從菱莖中提取多酚物質(zhì)的最優(yōu)方案為乙醇濃度50%,超聲時間20 min,料液比1∶30 (m∶V),提取1次。按照此工藝條件,菱殼和菱莖中多酚平均提取率分別可達28.08%和7.43%。菱殼多酚提取中提取次數(shù)和乙醇濃度對多酚提取率有明顯的影響,而菱莖多酚提取中各考察因素對多酚提取率沒有顯著影響,在實際生產(chǎn)中可根據(jù)實際情況合理選擇提取條件。

植物多酚是植物次生代謝產(chǎn)物的重要組成部分,具有多種藥用保健價值,尤其在抗腫瘤［13］和降血糖方面［14］。本研究從南湖菱廢棄物中提取多酚物質(zhì)的提取工藝穩(wěn)定,且原料易得。菱角廢棄物利用不僅有助于擴大天然活性多酚物質(zhì)的原料來源,也有利于減少環(huán)境污染,具有重要的經(jīng)濟價值和社會意義。

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(責(zé)任編輯：侯春曉)

通信作者:高廣春,E-mail:gaogcjx@163.com。

作者簡介:林海珠(1991—),女,海南海口人,本科生,藥學(xué)專業(yè),E-mail:1453324585@qq.com。

基金項目:嘉興市科技計劃項目(2013AY21047);國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目(201410354021); 2011年嘉興市重點科技創(chuàng)新團隊-天然藥物與健康食品研發(fā)技術(shù); 2014年嘉興學(xué)院教學(xué)改革一般項目

收稿日期:2015-09-26

中圖分類號：R284

文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：0528-9017(2016)02-0270-03

文獻著錄格式:林海珠,高廣春,黃嬛,等.南湖菱廢棄物中多酚提取工藝的探討［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué),2016,57 (2):270-272.