超聲波輔助提取荔枝殼中多酚物質的工藝優化

張傳越，吳灃麗，劉 洋，汪 偉，劉 丹，陳婷婷，吳鵬飛

（長江師范學院生命科學與技術學院，重慶 涪陵 408100）

荔枝殼是我國傳統中藥材，其中含有多酚、黃酮、抗壞血酸、多糖、胡蘿卜素等多種活性成分[1]，具有很高的藥用價值。植物多酚主要分布于草本植物的果皮、根、葉、中脈部位，資源豐富并可再生。植物多酚的組成結構復雜，具有抑菌、抗氧化、抗腫瘤、抗病毒、抗炎癥等多種生理作用[2-3]。此外，植物多酚對高血脂方面的疾病有一定的預防作用[4]，還可以有效減小癌癥風險[5]，降低神經性疾病發病率等[6]。如果將廢棄的荔枝殼充分利用起來，不僅可以造福于人民，還可以提高荔枝的經濟和藥效價值。

根據已有荔枝殼多酚物質的研究報道，在荔枝殼多酚提取中用有機溶劑作為提取。溶劑提取法主要優點在于操作比較簡單，對儀器設備要求不高，是目前國內外最常用的方法；但耗時較長、溶劑消耗較大，且生產成本相對而言比較高，對產品安全性還有一定影響[7]。近年來，通過超聲波提取的技術，在研究提取植物體內有效成分時是采用較多的一種技術[8]。羅威等人[9]用超聲波法提取荔枝核多酚，該方法操作簡單、高效，而且荔枝核多酚提取率高，且提取的多酚具有較好的抗氧化活性。

多酚的提取一直都是一項難題，提取率很低。利用醇提法提取荔枝殼多酚，并用超聲波輔助，再用正交試驗法對其進行工藝優化，目的就是提高荔枝殼多酚提取率，為荔枝殼的資源化利用提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

荔枝殼，來自涪陵南沱鎮大紅袍荔枝；沒食子酸、無水碳酸鈉、無水乙醇試劑均為國產分析純，福林酚試劑為生化級試劑，

1.2 儀器與設備

紫外可見光分光度度計，北京普析通用儀器有限公司產品；KQ2200E 型超聲波清洗儀，昆山市超聲儀器有限公司產品；HDK-8D 型電熱恒溫三孔水浴鍋，上海躍進醫療器械有限公司產品；TDL-5-A型離心機，上海安亭科學儀器廠產品；電子分析天平，上海舜宇恒平科學儀器有限公司產品。

1.3 試驗方法

1.3.1 荔枝殼多酚提取工藝流程

荔枝殼洗凈→干燥→粉碎→加入乙醇浸提→超聲波輔助提取→離心過濾→上清液→分光光度計檢測。

1.3.2 荔枝殼多酚測定方法及多酚提取率計算

以沒食子酸為定量基準，采用福林- 酚比色法進行測定[10]。取荔枝殼多酚提取液于試管中，稀釋一定倍數后，按照制作多酚標準曲線的方法測定其吸光度值，將其帶入標準曲線中計算提取液中總多酚的含量，并根據提取液體積計算多酚提取率，計算公式如下：

式中：

Y總——荔枝殼多酚提取率，%；

C——提取液中多酚的質量濃度，mg/mL；

V總——提取液的總體積，mL；

m——秤取荔枝殼粉質量，mg。

1.3.3 單因素試驗

以荔枝殼粉末為試驗原料，荔枝殼粗多酚為測定指標，進行超聲波輔助提取的單因素試驗，研究乙醇體積分數（30%，40%，50%，60%，70%，80%，90%），料液比（1∶5，1∶10，1∶15， 1∶20，1∶25，1∶30），提取溫度（30，40，50，60，70 ℃）和超聲時間（5，10，15， 20，25，30 min） 對荔枝殼多酚提取率的影響。

1.3.4 正交試驗

在單因素試驗的基礎上，選取料液比、超聲時間和浸取溫度為自變量，提取率為因變量，進行L9（34）正交試驗，考查此三因素對荔枝殼多酚提取的影響，進而對提取條件進行優化

2 結果與分析

2.1 乙醇體積分數對荔枝殼多酚提取率的影響

乙醇體積分數與荔枝殼多酚提取率的關系見圖1。

圖1 乙醇體積分數與荔枝殼多酚提取率的關系

由圖1 可知，乙醇體積分數對荔枝殼中多酚物質提取影響較大，乙醇體積分數為30%～60%時，多酚提取率與質量分數呈正相關，提取率從0.21%迅速上升至1.05%，此后，隨乙醇體積分數的增加，多酚提取率反而出現下降趨勢，當乙醇體積分數的增加至90%，多酚提取率緩慢下降至0.65%，可能因為乙醇體積分數過高，使得細胞壁上蛋白質變性，降低了提取率所致。因此，在后續的單因素試驗中均選取體積分數為60%的乙醇作為提取溶劑。

2.2 料液比對荔枝殼多酚提取率的影響

料液比與荔枝殼多酚提取率的關系見圖2。

圖2 料液比與荔枝殼多酚提取率的關系

由圖2 可知，隨著料液比的增加，荔枝多酚提取率呈現先快速增加后趨于平緩的現象，當料液比為1∶5～1∶20（g∶mL） 時，上升趨勢明顯，多酚提取率從0.21%上升至1.42%，當料液比超出1∶20（g∶mL） 時，提取率上升趨勢不太明顯。雖然較多的溶劑可以加快整個傳質過程，增大提取含量，但過大的料液比會增加提取溶劑的成本浪費資源及延長過濾時間。從節約溶劑及高提取率的角度考慮，選取1∶20（g∶mL） 作為荔枝殼多酚提取的最佳料液比。

2.3 提取溫度對荔枝殼多酚提取率的影響

選取60%的乙醇提取溶劑，固定料液比1∶20（g∶mL），浸取溫度依次為30，40，50，60，70 ℃，分別浸取荔枝多酚。

提取溫度與荔枝殼多酚提取率的關系見圖3。

圖3 提取溫度與荔枝殼多酚提取率的關系

由圖3 可知，隨著浸取溫度的升高，荔枝多酚提取率呈現先增加再下降的趨勢，其中，當提取溫度為60 ℃時，荔枝多酚提取率最高為1.48%。提取溫度在60 ℃之后，得率緩慢下降，當提取溫度為80 ℃時，提取率下降至1.02%。可能是由于溫度升高乙醇更易揮發，過高的提取溫度會使荔枝多酚氧化分解，使得高溫下荔枝多酚提取率在減小。因此，在后續的單因素試驗中提取溫度均選為60 ℃。

2.4 超聲時間對荔枝多酚提取率的影響

超聲時間與荔枝殼多酚提取率的關系見圖4。

圖4 超聲時間與荔枝殼多酚提取率的關系

由圖4 可知，隨著超聲時間的延長，荔枝多酚提取率呈現先增加再下降的趨勢。其中，當超聲時間為20 min 時，荔枝多酚提取率最高為2.22%。隨著超聲時間的增加，得率反而出現緩慢下降的趨勢，當超聲時間增加為30 min 時，提取率下降至1.92%。可能是隨著超聲時間的延長，溶液溫度逐漸升高，荔枝多酚氧化分解所致。因此，選取超聲時間為20 min作為荔枝殼多酚提取的最佳超聲時間。

2.5 超聲波輔助提取荔枝殼多酚的正交試驗

由單因素試驗可知，當料液比1∶20（g∶mL）時，荔枝殼多酚的提取率接近最大值，在此基礎上增加料液比對提升提取率基本無影響，因此在正交試驗中固定料液比為1∶20（g∶mL），只選取乙醇體積分數、超聲溫度和超聲時間3 個因素作為考查對象。

正交試驗見表1。

表1 正交試驗

由表1 可知，本次正交試驗的9 個結果中，荔枝殼多酚提取率最高的為試驗5，提取率為2.50%，其水平組合為A2B3C2；荔枝殼多酚提取率最低的為試驗1，提取率為1.78%，其水平組合為A1B1C1。通過R值的大小可以看出試驗因素存在顯著性順序，其主次關系為RA＞RC＞RB，即影響多酚提取率的因素主要是乙醇體積分數，其次是超聲溫度、超聲時間。通過對各因素K值大小的分析，確定各因素影響最大的水平為A2B2C2，是最優的水平組合，即體積分數為60%的乙醇溶液，超聲溫度為60 ℃，超聲時間20 min，以此工藝條件對荔枝殼多酚進行提取，得出其提取率為2.62%。

3 結論

荔枝多酚在研究中被發現能對人心腦血管疾病，機體衰老起到預防作用，在抗癌方面也起到一定作用，植物多酚物質的提取一直是近年來的研究熱點問題之一。以荔枝殼為原料，首先通過單因素試驗分別考查了乙醇體積分數、料液比、提取溫度、超聲時間對多酚提取的影響，然后固定料液比，選取其他3 個因素進行正交試驗，正交試驗結果表明當乙醇體積分數為60%，超聲溫度為60 ℃，超聲時間為20 min 時，荔枝殼多酚的提取效率最高。該試驗結果可為荔枝殼的資源化利用提供科學依據。