超聲波輔助提取花生殼中的黃酮物質(zhì) 工藝研究

◎ 馬夢(mèng)雪，白艷梅，張亞凡，白家寧，韓夢(mèng)穎，趙娟娟

（衡水學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，河北 衡水 053000）

我國(guó)花生資源豐富，花生外殼是花生加工的副產(chǎn)品，多被當(dāng)垃圾丟棄，造成資源浪費(fèi)。諸多研究表明，花生殼中含有黃酮類物質(zhì)，黃酮具有抗氧化、抗炎、降血脂、抗衰老、抗輻射、護(hù)眼明目和保護(hù)心腦血管等功效[1]。本文采用超聲波輔助提取法[2]對(duì)花生殼中的黃酮類物質(zhì)進(jìn)行提取，為花生的綜合利用提供了理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

花生殼：市面上銷售的普通花生殼，干燥粉碎成為粉末。

1.2 儀器

超聲微波萃取儀（北京祥鵠科技發(fā)展有限公司）、LD電子天平（奧豪斯儀器有限公司）、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海亞榮生化儀器廠）、紫外可見分光光度計(jì)（上海元析儀器有限公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

精確稱取于120 ℃干燥至恒重的蘆丁對(duì)照品 0.01 g，用80%乙醇溶解，定容于50 mL容量瓶中，配制成0.2 mg·mL-1的蘆丁對(duì)照品溶液[3]。準(zhǔn)確移取 0 mL、0.25 mL、0.50 mL、1.00 mL、1.50 mL、 2.00 mL和2.50 mL的蘆丁對(duì)照品溶液于10 mL容量瓶中，加乙醇溶劑3.0 mL；加入5%亞硝酸鈉溶液 0.5 mL，搖勻后放置6 min；然后加入10%硝酸鋁溶液0.5 mL，搖勻后放置6 min；最后加入1 mol·mL-1氫氧化鈉溶液4 mL，用80%乙醇定容至刻度，搖勻后放置 15～20 min；以乙醇溶劑做空白，于510 nm處測(cè)定吸光度，制作蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線[4-5]。

1.3.2 黃酮含量的測(cè)定

采用亞硝酸鈉硝酸鋁顯色法，使用紫外可見分光光度計(jì)在波長(zhǎng)510 nm下測(cè)出黃酮物質(zhì)吸光度，通過標(biāo)準(zhǔn)曲線A=10.682C-0.001 1，R=0.999 9，計(jì)算出黃酮提取率。

1.3.3 單因素試驗(yàn)

設(shè)計(jì)料液比1∶10、1∶15、1∶20、1∶25和1∶30，超聲功率150 W、200 W、250 W、300 W和350 W，提取溫度65 ℃、70 ℃、75 ℃、80 ℃和85 ℃，提 取 時(shí) 間6 min、8 min、10 min、12 min和14 min 4個(gè)單因素試驗(yàn)，測(cè)定花生殼中黃酮在不同條件下的得率，確定單因素的最佳條件。

1.3.4 響應(yīng)面試驗(yàn)

以黃酮得率為響應(yīng)值，選取單因素中影響較大的因素，建立4因素3水平Box-Behnken中心組合試驗(yàn)，因素與水平見表1。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平表

2 結(jié)果與分析

2.1 單因試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 料液比的確定

由圖1可知，隨著乙醇添加量增加，黃酮提取率增加，料液比達(dá)到1∶20后，增加乙醇體積，黃酮提取率變化較小，因此料液比選取1∶20。

圖1 料液比對(duì)黃酮得率的影響圖

2.1.2 超聲功率的確定

由圖2可知，隨著超聲功率的增大黃酮得率先上升后下降。在功率為250 W時(shí)，達(dá)到最大值，當(dāng)功率大于250 W時(shí)，黃酮得率逐漸下降，可能是因?yàn)槌暪β蔬^大引起黃酮被破壞，因此選取超聲功率為250 W。

圖2 超聲功率對(duì)黃酮得率的影響圖

2.1.3 提取溫度的確定

由圖3可知，隨著提取溫度的升高，黃酮得率先上升后下降，在提取溫度為75 ℃時(shí)得率最高，之后開始下降，由于溫度過高引起黃酮成分被破壞，因此提取溫度最佳為75 ℃。

圖3 提取溫度對(duì)黃酮得率的影響圖

2.1.4 提取時(shí)間的確定

由圖4可知，隨時(shí)間的延長(zhǎng)黃酮得率先上升后下降，在提取時(shí)間為12 min時(shí)，得率達(dá)到最大，之后開始下降，可能是長(zhǎng)時(shí)間超聲反應(yīng)引起黃酮結(jié)構(gòu)改變，因此提取最佳時(shí)間以12 min為宜。

圖4 提取時(shí)間對(duì)黃酮得率的影響圖

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)分析

2.2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)

以花生殼黃酮的提取率為響應(yīng)值，采用4因素3水平的Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)，考察料液比、超聲功率、提取溫度、提取時(shí)間4個(gè)因素對(duì)花生殼黃酮提取率的影響，結(jié)果見表2。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案與試驗(yàn)結(jié)果表

2.2.2 方差分析

應(yīng)用Design-Expert軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，得結(jié)果如表3。對(duì)表3中數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并進(jìn)行方差分析，得到4個(gè)因素對(duì)色素提取率的回歸方程：Y=5.14+0.042A+ 0.083B+0.18C+0.13D+2.500E-003AB+0.052AC-0.012AD- 0.023BC+0.035BD-0.030CD-0.15A2-0.13B2-0.25C2-0.22D2，該模型的復(fù)相關(guān)系數(shù)為R2=0.986 9，矯正系數(shù)AdjR2=0.973 8，說明試驗(yàn)的實(shí)際值和預(yù)測(cè)值擬合度較好。由表3可知，模型P＜0.000 1，說明該模型極其顯著。因素A、B、C、D的P值均＜0.05，表明因變量和自變量之間的線性關(guān)系顯著。二次項(xiàng)均＜0.01，表明4個(gè)因素對(duì)黃酮的提取率的影響水平極顯著。

表3 擬合二次項(xiàng)模型的方差分析表

2.3 確定最優(yōu)值和回歸模型的驗(yàn)證試驗(yàn)

通過Design-Expert軟件分析，做3次平行進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。料液比、超聲波功率、提取溫度、提取時(shí)間依次為1∶20.95 g·mL-1、267 W、76.71 ℃、12.57 min時(shí)，花生殼黃酮的提取率最高，得花生殼黃酮得率平均值為5.17%。考慮到實(shí)際操作情況，選取料液比、超聲波功率、提取溫度、提取時(shí)間依次為1∶20.95 g·mL-1、 267 W、76.7 ℃、12.6 min，花生殼黃酮得率平均值為5.07%。實(shí)際所測(cè)提取率與預(yù)測(cè)值5.17%相差0.1%，說明該模型比較可靠。

3 結(jié)論

本文以花生殼為原料，以超聲波輔助法從花生殼中提取黃酮。采用單因素和響應(yīng)面試驗(yàn)探究花生殼黃酮的最佳提取工藝。驗(yàn)證試驗(yàn)表明，在料液比 1∶20.95 g·mL-1、超聲功率267 W、提取溫度76.7 ℃、提取時(shí)間12.6 min條件下，花生殼黃酮平均得率為5.07%。采用超聲輔助提取法提取花生皮中的黃酮類物質(zhì)簡(jiǎn)單易行，提取率較高。