信陽(yáng)板栗種皮中粗多酚化合物的提取工藝優(yōu)化

陳 龍，陳亞藍(lán)，劉 濤，李瑤瑤，朱 靜

（信陽(yáng)農(nóng)林學(xué)院 食品學(xué)院，河南信陽(yáng) 464000）

0 引言

板栗，產(chǎn)地中國(guó)，又名栗、毛栗，是我國(guó)獨(dú)特的資源，素有“干果之王”的美譽(yù)，在國(guó)外還被稱作“人參果”[1-4]。板栗殼呈棕褐色，較脆、較硬；板栗種皮呈褐色，表面呈絨狀，易被分離；板栗仁呈金黃色，可經(jīng)翻炒食用，口感軟綿，新鮮栗子也可直接剝殼去皮食用，口感甜脆，似紅薯生吃的感覺(jué)。

板栗作為一種富有傳統(tǒng)特色的食品，有著悠久的歷史文化，2 000 多年來(lái)一直深受著人們的喜愛(ài)，尤其是信陽(yáng)作為板栗的重要產(chǎn)區(qū)之一，板栗已成為家庭中不可或缺的一種特色產(chǎn)品。板栗有著很多保健的功能，如降低人體血糖、降低高血壓等，板栗多糖具有免疫及抗腫瘤、抗衰老、降血脂等很多生理活性受到很多關(guān)注。在板栗加工產(chǎn)業(yè)迅速蓬勃發(fā)展之際，大量的板栗副產(chǎn)物（如板栗種皮、板栗殼等） 也在大幅度增加，但人們對(duì)其的利用卻十分有限，往往作為廢棄物或者垃圾而將其丟棄[5-6]，隨著對(duì)這些副產(chǎn)物的研究來(lái)看，這些副產(chǎn)物中富含各種對(duì)人體有益的物質(zhì)，故而近些年這些副產(chǎn)物如何對(duì)其加工利用也逐漸引起研究者的關(guān)注與熱議。據(jù)已有報(bào)道來(lái)看，近年來(lái)對(duì)板栗殼的研究較多集中在板栗殼色素的提取及抗氧化上[7]。板栗種皮色素是一種黃酮類色素，在植物原料中比較富集，在化學(xué)品、藥品和食品等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

通過(guò)預(yù)試驗(yàn)證明信陽(yáng)板栗種皮中含有多酚，對(duì)板栗種皮天然活性成分的開(kāi)發(fā)，可以提高廢棄物資源的利用率和經(jīng)濟(jì)效益，板栗種皮中的多酚具有抗氧化性，對(duì)于抗衰老、抗癌等具有一定的效果[8]。

通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)的設(shè)計(jì)，分析各個(gè)因素對(duì)信陽(yáng)板栗種皮中多酚類化合物提取率的影響，最終確定板栗種皮中提取多酚類化合物的最佳條件，通過(guò)對(duì)這些條件的優(yōu)化，從而找出更佳的提取工藝，對(duì)板栗種皮中多酚大量的提取及更廣泛的開(kāi)發(fā)應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料及儀器

1.1.1 試驗(yàn)材料

主要試劑：無(wú)水乙醇、福林酚、碳酸鈉、單寧酸，開(kāi)封市芳晶試劑有限公司提供。

主要原料：信陽(yáng)市售板栗。板栗經(jīng)剝殼后，取板栗殼和板栗仁中間的板栗種皮，將板栗種皮收集在托盤里干燥2 d 后，用粉碎機(jī)打碎后放于藥品瓶?jī)?nèi)以供使用。

1.1.2 設(shè)備與儀器

FA1004 型分析電子天平，上海良平儀器儀表有限公司產(chǎn)品；RH-100 型高速多功能粉碎機(jī)，上海緣沃工貿(mào)有限公司產(chǎn)品；TU-1901 型雙光束紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限公司產(chǎn)品；HH-6 型電熱恒溫水浴鍋，上海比朗儀器有限公司產(chǎn)品；SHB-III 型循環(huán)水式多用真空泵，鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司產(chǎn)品。

1.2 板栗皮中多酚的提取工藝

工藝流程：新鮮板栗→去殼、取板栗仁干燥→粉碎→物料與溶劑混合→水浴加熱提取→抽濾1→濾液1→濾渣二次提取→抽濾2→濾液1、濾液2 混合→定容→測(cè)量吸光度→計(jì)算多酚的提取率。

1.3 板栗種皮中多酚提取條件的優(yōu)化研究

影響板栗皮中多酚化合物提取效果的因素有提取溶劑的種類、提取溶劑的體積分?jǐn)?shù)、提取的料液比、提取的時(shí)間、提取的溫度等[9]，通過(guò)比對(duì)提取溶劑的優(yōu)劣因素，最后選擇多酚提取常用提取溶劑乙醇-水混合物作為提取的溶劑，選擇提取溶劑乙醇的體積分?jǐn)?shù)、提取的料液比、提取的時(shí)間、提取的溫度作為試驗(yàn)的單因素來(lái)研究板栗皮中多酚化合物的提取效果，再通過(guò)正交分析試驗(yàn)進(jìn)一步優(yōu)化試驗(yàn)方案，從而確定板栗皮中多酚化合物的最佳提取條件。

1.3.1 單因素試驗(yàn)的設(shè)計(jì)

參考魯曉翔等人[10]方法，并略加修改。稱取2 g板栗種皮，料液比1∶20，30%乙醇在50 ℃恒溫水浴鍋內(nèi)浸提50 min。當(dāng)研究某一個(gè)條件時(shí)，其他條件保持不變，從而在這一條件下提取得到提取溶液，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線的方法來(lái)測(cè)定提取液于波長(zhǎng)760 nm處的吸光度。

（1） 提取溶劑體積分?jǐn)?shù)的選擇。分別選用乙醇體積分?jǐn)?shù)為20%，30%，40%，50%，60%，其他條件不變，按照1.3.1 的方法進(jìn)行提取。

（2） 提取料液比的選擇。分別選用料液比為1∶15，1∶20，1∶25，1∶30，1∶35，其他條件不變，按照2.3.1 的方法進(jìn)行提取。

（3） 提取溫度的選擇。分別選用水浴溫度為30，40，50，60，70 ℃，其他條件不變，按照1.3.1 的方法進(jìn)行提取。

（4） 提取時(shí)間的選擇。分別選用浸提時(shí)間為60，90，120，150，180 min，其他條件不變，按照1.3.1的方法進(jìn)行提取。

（5） 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。綜合考慮提取溶劑的種類、提取溶劑的體積分?jǐn)?shù)、提取的料液比、提取溫度、提取時(shí)間這幾個(gè)因素對(duì)板栗種皮中多酚類化合物提取率的影響，選取3 個(gè)點(diǎn)進(jìn)行正交試驗(yàn)，從而找出板栗種皮中提取多酚化合物的最佳條件及影響因素。

試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

1.3.2 試驗(yàn)結(jié)果的測(cè)定指標(biāo)

（1） 提取液多酚含量的測(cè)定。①采用福林酚法[11]。其原理是在堿性條件下，多酚可以與福林酚反應(yīng)，使溶液呈現(xiàn)藍(lán)色，顏色的深淺與多酚的含量成正比，于波長(zhǎng)760 nm 處有最大吸光度。②單寧酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制。稱取單寧酸0.1 g，加蒸餾水溶解并定容至100 mL，得到0.001 g/mL 的單寧酸標(biāo)準(zhǔn)溶液。③標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制。分別稱取單寧酸標(biāo)準(zhǔn)溶液0，2.5，4.0，5.5，7.0 mL 于100 mL 容量瓶中，分別加入5 mL 福林酚試劑，再分別加入7.5%的碳酸鈉溶液4 mL，加蒸餾水定容到100 mL，振蕩搖勻，于50 ℃水浴鍋中水浴5 min，于波長(zhǎng)760 nm 處分別測(cè)定吸光度。

單寧酸的標(biāo)準(zhǔn)曲線見(jiàn)圖1。

通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線得到單寧酸質(zhì)量濃度與吸光度之間的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為：

式中：Y——吸光度；

X——單寧酸質(zhì)量濃度，μg/mL。

（2） 粗多酚得率的計(jì)算

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 提取溶劑體積分?jǐn)?shù)的選擇

分別選用乙醇體積分?jǐn)?shù)為20%，30%，40%，50%，60%對(duì)板栗種皮中的多酚類化合物進(jìn)行提取的試驗(yàn)結(jié)果和分析。

不同乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)吸光度的影響見(jiàn)圖2。

由圖2 可知，不同體積分?jǐn)?shù)的乙醇對(duì)板栗種皮中多酚類化合物的提取效果不同，隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加，吸光度呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢(shì)，即在一定的乙醇體積分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)，隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加對(duì)板栗種皮中多酚類化合物的提取率先增加后減少，當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)為30%時(shí)，吸光度最高，即提取效果最好，超過(guò)30%體積分?jǐn)?shù)的乙醇提取液，可能是因?yàn)榇侄喾又泻锌扇苡谝掖嫉牟糠郑瑢?dǎo)致乙醇體積分?jǐn)?shù)過(guò)高，吸光度逐漸降低，因此可確定提取溶劑乙醇的體積分?jǐn)?shù)為30%時(shí)，提取效果較佳。

2.1.2 提取料液比的選擇

分別選用料液比為1∶15，1∶20，1∶25，1∶30，1∶35 對(duì)板栗種皮中的多酚化合物進(jìn)行提取的試驗(yàn)結(jié)果和分析。

不同料液比對(duì)吸光度的影響見(jiàn)圖3。

由圖3 可知，不同料液比對(duì)板栗種皮中多酚類化合物的提取效果不同，隨著料液比的增加，吸光度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，即提取率呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，在提取料液比為1∶25 時(shí)，吸光度最高，即此時(shí)提取效果最好，因此可確定提取的料液比為1∶25。

2.1.3 提取溫度的選擇

分別選用水浴溫度為30，40，50，60，70 ℃對(duì)板栗皮中的多酚進(jìn)行提取的試驗(yàn)結(jié)果和分析。

不同提取溫度對(duì)吸光度的影響見(jiàn)圖4。

由圖4 可知，不同提取溫度對(duì)板栗種皮中多酚化合物的提取效果不同，隨著溫度的升高，板栗種皮中多酚化合物的吸光度逐漸升高，即提取率隨溫度的升高逐漸增加，且50～60 ℃吸光度增加最快，即提取率增加最快。主要是由于溫度高，板栗種皮中多酚化合物的溶出性能好，透過(guò)性好，但溫度越高，對(duì)板栗種皮中多酚的結(jié)構(gòu)等方向的影響越大，尤其是抗氧化性能會(huì)顯著下降，因此可確定提取溫度不應(yīng)過(guò)高，60 ℃左右即可。

2.1.4 提取時(shí)間的選擇

分別選用提取時(shí)間為60，90，120，150，180 min對(duì)板栗皮中的多酚進(jìn)行提取的試驗(yàn)結(jié)果和分析。

不同提取時(shí)間對(duì)吸光度的影響見(jiàn)圖5。

由圖5 可知，不同提取時(shí)間對(duì)板栗種皮中多酚化合物的提取效果不同，隨著提取時(shí)間的增大，吸光度逐漸增大，即提取率也逐漸增大，在提取時(shí)間為180 min 時(shí)，提取率最大，150～180 min 時(shí)，吸光度增加最快，即提取率增加最快，但要產(chǎn)業(yè)化提取時(shí)，需要考慮提取成本等問(wèn)題，提取時(shí)間選擇170 min左右即可。

2.2 正交分析試驗(yàn)的結(jié)果和分析

正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果

由表2 可知，試驗(yàn)的最優(yōu)組合為A3B2C3D2，即提取液體積分?jǐn)?shù)為35%，提取料液比為1∶25，提取溫度為70 ℃，提取時(shí)間為150 min。

由表2 可知，不同的單因素所組成的提取條件對(duì)板栗種皮中多酚類化合物的提取效果不同，影響板栗種皮中多酚類化合物的提取效果的因素排列順序?yàn)橐掖俭w積分?jǐn)?shù)（A） ＞提取時(shí)間（D） ＞提取溫度（C） ＞料液比（B），說(shuō)明提取溶劑的體積分?jǐn)?shù)對(duì)板栗種皮中多酚類化合物的提取效果影響最大，其次是提取時(shí)間，再次是提取液溫度，提取料液比對(duì)板栗種皮中多酚類化合物的提取效果影響最小。因此，在今后提取板栗皮中多酚類化合物一定要注意選擇最佳的提取溶劑。

2.3 提取率計(jì)算

稱取2 g 板栗種皮，按照正交分析試驗(yàn)的最佳提取條件，即乙醇體積分?jǐn)?shù)35%，料液比1∶25，在70 ℃的恒溫水浴鍋內(nèi)水浴150 min，提取2 次，將2 次提取液混合，定容至100 mL，稀釋15 倍，測(cè)得的吸光度為0.67，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算求得此時(shí)的質(zhì)量濃度為96 μg/mL，根據(jù)得率的計(jì)算公式計(jì)算得出提取率為7.21%。

3 結(jié)論

運(yùn)用單因素試驗(yàn)確定板栗種皮中多酚類化合物最佳提取溶劑的種類與體積分?jǐn)?shù)、料液比、提取溫度、提取時(shí)間。運(yùn)用正交分析試驗(yàn)優(yōu)化板栗種皮中多酚類化合物提取的最佳條件。乙醇體積分?jǐn)?shù)35%，料液比1∶25，通過(guò)70 ℃的恒溫水浴鍋水浴150 min，提取率為7.21%。為板栗的生產(chǎn)和加工過(guò)程中提升板栗的附加值和板栗的綜合利用率提供了基礎(chǔ)研究。