乙醇提取黃瓜丙醇二酸工藝研究

徐立俐，李延輝，戴增，王洋（吉林農業科技學院食品工程學院，吉林吉林132101）

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乙醇提取黃瓜丙醇二酸工藝研究

徐立俐，李延輝*，戴增，王洋
（吉林農業科技學院食品工程學院，吉林吉林132101）

摘要：利用溶劑萃取法分離提取黃瓜中的丙醇二酸，采用高效液相色譜法（HPLC）檢測丙醇二酸的含量，通過單因素試驗和正交試驗優化提取條件，得到的最佳提取條件為：料液比1∶60（g/mL），乙醇濃度50%，萃取時間2.0 h，萃取溫度35℃，此條件下黃瓜中丙醇二酸的提取率為62%。

關鍵詞：黃瓜；丙醇二酸；分離與提取；高效液相

黃瓜果實中除了含有蛋白質、脂肪、碳水化合物、葡萄糖、果糖等營養成分外，還含有綠原酸、檸檬酸、蘋果酸及丙醇二酸等多種低分了有機酸［1］，其中丙醇二酸，是一種小分子有機酸，又名羥丙二酸［2］，可抑制人體內糖類轉化為脂肪，阻止體內脂肪堆積，具有減肥和預防冠心病的功效，只有黃瓜等極少數果蔬中含有這種化學物質［3］。

如今，人們在享受健康生活的同時，也在不斷追求著美麗。黃瓜中存在的丙醇二酸物質可以抑制糖類在體內轉化為脂肪，起到減肥的作用［4-5］，是很多具有肥胖癥人選取食物的最佳選擇之一。我們所選取的提取物質——丙醇二酸為肥胖癥人提供了方便減肥的前提條件，為健康減肥提供了安全保證，同時也為加工功能性減肥食品奠定了基礎。

目前越來越多的人們選擇食用減肥藥來保持體型，在他們獲取美麗的同時，也同樣給他們帶來了一些安全隱患，對身體產生一些副作用，通過在黃瓜中提起丙醇二酸減肥成分，能夠為人們提供安全、方便的減肥方式。

1　材料與方法

1.1材料與設備

1.1.1材料

黃瓜：市售；丙醇二酸標準品、稀硫酸、碳酸鈣、氯化鈣、乙醇、乙醚：均為分析純，吉林農業科技學院實驗室提供。

1.1.2試驗儀器與設備

ACCULAB型電子天平：上海精天電子儀器廠；HR1704型磨漿機：PHILIPS電子儀器廠；試驗室用200型板框式過濾機：新鄉市利達輕工釀酒設備有限公司；DCD-176TD GA型電冰箱：青島海爾股份有限公司；RE-3000旋轉蒸發儀：上海亞榮生化儀器廠；HH-6恒溫水浴鍋：金壇市華城開元實驗儀器廠；DGU-20A3型高效液相色譜儀：日本島津化學實驗儀器廠；5415R型Eppendort離心分離機：德國艾本德股份公司。

1.2操作要點

1.2.1原料預處理

用清水將新鮮的黃瓜清洗干凈后，將黃瓜果實去除兩端和種腔部分［6］，放入磨漿機進行研磨。

1.2.2有機酸的提取

稱取研磨好的黃瓜漿5.000 g放置于貼好標簽的100 mL的燒杯中，加入50%乙醇400 mL，移至500 mL的容量瓶中，混勻，靜置30 min，過濾，（濾液移入容量瓶中備用）。取10 mL濾液裝入離心管中，平衡后放入離心分離機中進行離心分離（4 000 r/min，10 min），取上清液，將上清液移入100 mL的錐形瓶中，邊攪拌邊加入CaCO3調pH至7.0［7］，觀察濾液中的轉化反應，待反應平衡后，過濾，收集有機酸鈣鹽沉淀，向濾液中加入適量的氯化鈣溶液，靜置30 min，過濾，棄去上清液，合并兩次的沉淀物質，邊攪拌邊將去離子水倒入沉淀中，攪拌洗滌10 min，放置30 min后棄去上清液，如此重復3次后，將沉淀在50℃的恒溫水浴鍋中迅速烘干。將烘干后的沉淀加入4倍量的去離子水進行攪溶，然后用0.5 mol/L的稀硫酸進行滴定，至沉淀完全溶解靜置4 h，進行離心分離，取上清液（有機酸溶液），將其放入旋轉蒸發儀中進行減壓濃縮，再冷卻結晶［8］。

1.2.3分離檸檬酸

將有機酸晶體投入到適量的4℃的冷水中［9］，充分搖勻，靜置30 min，過濾，取濾液進行離心分離，取上清液，將其放入旋轉蒸發儀中進行減壓濃縮，冷卻結晶。

1.2.4分離蘋果酸

將結晶體放于燒杯中，在60℃的恒溫水浴鍋中加熱30 min，使丙醇二酸失去結晶水后，冷卻至室溫，加入適量的乙醚溶劑，搖勻后在25℃的恒溫水浴鍋中靜置30 min，取上清液［10］。

1.2.5蒸餾濃縮得到丙醇二酸

將上清液加入蒸餾瓶中，使上清液占蒸餾瓶體積的1/3～1/2，加入2～3塊沸石（蒸餾液冷卻后再蒸餾，沸石失效，應重新加入沸石），然后將蒸餾頭裝上，加上空心塞或有溫度計的塞子，連接冷凝管、尾接管和接收瓶，將冷凝管通水，再進行水浴加熱，蒸餾時注意不能密封，可以在抽氣尾接管上接一橡皮管通入下水道，或乙醇吸收，直至乙醚被完全蒸餾出來，得到較純的丙醇二酸。

1.2.6高效液相色譜法測定丙醇二酸含量

將得到的丙醇二酸裝入1.5 mL離心管中，稱質量，12 000 r/min離心3 min，取上清液過0.45 μm濾膜，取濾液進行檢測。每個樣品重復測3次，取平均值，進行數據分析。

色譜條件［11］：紫外檢測器、流動相為硫酸鈉、流速：1.0 mL/min、進樣量：10 μL。

1.3單因素試驗設計

1.3.1料液比對丙醇二酸提取率的影響

準確稱取搗碎混勻的黃瓜漿10.000 g 5份，分別采用1∶20、1∶40、1∶60、1∶80、1∶100（g/mL）的料液比，用50%乙醇30℃萃取60 min，測不同料液比對丙醇二酸含量的影響。

1.3.2乙醇濃度對丙醇二酸提取率的影響

準確稱取搗碎混勻的黃瓜漿10.000 g 5份，采用1∶40（g/mL）的料液比，用體積分數分別為35%、50%、65%、80%、95%乙醇30℃萃取60 min，測不同乙醇濃度對丙醇二酸含量的影響。

1.3.3萃取溫度對丙醇二酸提取率的影響

準確稱取搗碎混勻的黃瓜漿10.000 g 5份，采用1∶40（g/mL）的料液比，用體積分數為50%、乙醇分別在20、25、30、35、40℃萃取60 min，測不同萃取溫度對丙醇二酸含量的影響。

1.3.4萃取時間對丙醇二酸提取率的影響

準確稱取搗碎混勻的黃瓜漿10.000 g 5份，采用1∶40（g/mL）的料液比，用體積分數為50%、乙醇在30℃分別萃取0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 h，測不同萃取時間對丙醇二酸含量的影響。1.4黃瓜中提取丙醇二酸的正交試驗設計

在單因素試驗的基礎上，以料液比、乙醇濃度、萃取溫度、萃取時間為考察因素，每個因素取3個水平，設計L9（34）的正交試驗，以提取的丙醇二酸含量為指標，選出最優的提取丙醇二酸的工藝條件。正交試驗因素水平方案見表1。

表1　正交試驗因素與水平表Table 1　Factors and levels of orthogonal test

2　結果與分析

2.1單因素試驗結果

2.1.1料液比對丙醇二酸提取率的影響

不同料液比對丙醇二酸提取率的影響見圖1。

圖1　料液比對丙醇二酸含量影響Fig.1　Effects of ratio of material to liquid on tartronic acid content

由圖1可知，隨著溶劑量的增加，丙醇二酸提取含量呈先升高后降低的趨勢。其中，當料液比為1∶60（g/ mL）時，提取的丙醇二酸含量達最大，為4.09 g/kg。因此，料液比適宜選擇為1∶60（g/mL）。

2.1.2乙醇濃度對丙醇二酸提取率的影響

乙醇濃度對丙醇二酸提取率的影響結果見圖2。

圖2　乙醇濃度對丙醇二酸含量的影響Fig.2　Effects of ethanol concentration on tartronic acid content

由圖2可知，隨著乙醇體積分數的增加，提取的丙醇二酸含量呈先升高后降低的趨勢。當乙醇體積分數為50%時，丙醇二酸含量達最大為3.59 g/kg，與其他處理在0.01水平上差異顯著。因此，乙醇體積分數適宜為50%。

2.1.3萃取時間對丙醇二酸提取率的影響

萃取時間對丙醇二酸提取率的影響見圖3。

圖3　萃取時間對丙醇二酸含量的影響Fig.3　Effects of extraction time on tartronic acid content

由圖3可知，隨著提取時間的延長，丙醇二酸的提取含在0.5 h～1.0 h變化不大；當提取時間由1.5 h延長至2.0 h時，蘋果酸的提取量顯著增加，且2.0 h時的含量顯著高于其他處理；2.0 h后，繼續延長提取時間，提取量開始下降。因此，適宜的提取時間為2.0 h。

2.1.4萃取溫度對丙醇二酸提取率的影響

萃取溫度對丙醇二酸提取率的影響見圖4。

圖4　萃取溫度對丙醇二酸含量的影響Fig.4　Effects of extraction temperature on tartronic acid content

由圖4可知，隨著提取溫度的升高，丙醇二酸含量呈逐漸升高的趨勢。當提取溫度為35℃時，丙醇二酸含量達3.75 g/kg，且顯著高于其他處理水平。因此，適宜的提取溫度為35℃。

2.2正交試驗結果

正交試驗結果見表2。

表2　 正交試驗設計結果與分析Table 2　Results in L9（34）orthogonal tests

續表2　正交試驗設計結果與分析Continue table 2　Results in L9（34）orthogonal tests

由表2可知，影響黃瓜丙醇二酸提取含量的因素大小順序為C＞A＞D＞B，即提取時間＞料液比＞萃取溫度＞乙醇濃度；最佳工藝條件：A2B1C3D3，即以料液比1∶60（g/mL），50%乙醇為溶劑，提取時間2.0 h，提取溫度35℃。

3　結論

從黃瓜中提取丙醇二酸的最佳提取工藝為：以50%乙醇為溶劑，提取溫度35℃，料液比1∶60（g/mL），提取時間2.0 h，提取的丙醇二酸含量為4.09 g/kg，提取率為62%。

參考文獻：

［1］孫嫣然.不同因素對黃瓜丙醇二酸含量的影響［J］.中國農學通報，2013，29（34）：85-89

［2］高杰.黃瓜高丙醇二酸含量種植資源篩選［J］.中國蔬菜，2012（22）：30-34

［3］印萬芳，莊慧麗.減肥食品-黃瓜和冬瓜［J］.植物雜志，1998（2）：14

［4］吳阿明.胖人吃什么蔬菜好［J］.農村天地，2002（1）：39

［5］張璐，周紅翠.減肥與解毒的最佳食品［J］.南方農機，2006（6）：45

［6］由玉卿，秦志偉，周秀艷.黃瓜果實中丙醇二酸含量的配合力分析［J］.北方園藝，2014（10）：19-21

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［8］李力.葡萄皮渣中酒石酸的提取工藝優化［J］.湖北農業科學，2013 （11）：5276-5278

［9］張獻輝.墾鮮棗1號蘋果酸提取工藝研究［J］.安徽農業科學，2012 （12）：7387-7388

［10］韓德新.檸檬酸提取工藝研究進展［J］.杭州化工，2009（3）：3-6

［11］Molnar-Perl I，Morvai M.Esterification of aliphaticd roxy acids to n-propyl esters in aqueous solutions for their gas chromatographic analysis［J］.Chromatographia，1987，23：760-763

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.11.022

基金項目：吉林省大學生科技創新科研項目（［2014］第037號）

作者簡介：徐立俐（1993—），女（漢），本科生，研究方向：食品分離提取技術。

*通信作者：李延輝（1969—），男（漢），教授，碩士，主要從事食品加工及安全方面的研究與教學工作。

收稿日期：2015-05-06

Research on Ethanol Extraction of Tartronic Acid in Cucumber

XU Li-li，LI Yan-hui*，DAI Zeng，WANG Yang

（School of Food Technology，Jilin Agriculture Science and Technology College，Jilin 132101，Jilin，China）

Abstract：An ethanol extraction method was presented to extract tartronic acid in cucumber.Using HPLC method to determine the content of tartronic acid，the best extraction conditions was studied by single factor and orthogonal experiments.It was proved that the best conditions for the extraction was 1∶60（g/mL）of the ratio of material to water，50%of ethanol concentration，extracting for 2 hours，35℃of the extraction temperature.Under this condition，extraction yield of tartronic acid was 62%.

Key words：cucumber；tartronic acid；extraction；high performance liquid chromatography（HPLC）