李 琪 李瑤瑤 陳 蘭 陳歡歡 黃新紅 郝梅梅

（天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，天津300457）

蘋果多酚是蘋果中所含多元酚類物質(zhì)的總稱，是一類重要的活性物質(zhì)，具有抗氧化、清除自由基等生理活性，在食品、醫(yī)藥領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景[1，2]。我國蘋果加工業(yè)發(fā)展迅速，蘋果加工中產(chǎn)生了大量蘋果皮廢料，而蘋果中的多酚物質(zhì)多集中于果皮中[3]，提高果皮廢料中多酚物質(zhì)的提取率，可以提高蘋果產(chǎn)品附加值，延長蘋果產(chǎn)業(yè)鏈。

提高蘋果皮廢料中多酚得率是進(jìn)一步生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)多酚的基礎(chǔ)。有關(guān)蘋果多酚提取方法的報(bào)道多集中在傳統(tǒng)有機(jī)溶劑浸提及超聲波提取等方面[4，5]。微波提取法是近幾年興起的生物活性物質(zhì)提取方法，是根據(jù)吸收微波能力的差異使基體物質(zhì)的某些區(qū)域或萃取體系中的某些組分被選擇性加熱，從而使得被萃取物質(zhì)從基體或體系中分離，進(jìn)入到微波吸收能力相對較差、具有較小介電常數(shù)的萃取溶劑中[6]。微波提取具有效率高、適用范圍廣、節(jié)省時間和環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)[7]。本文利用微波輔助提取法，通過單因素及正交試驗(yàn)探究最佳蘋果皮中多酚提取工藝，為大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)提供借鑒和參考。

1 材料與方法

1.1材料

新鮮蘋果，購于天津?yàn)I海新區(qū)金元寶農(nóng)貿(mào)市場，蘋果皮采用鼓風(fēng)干燥箱干燥后進(jìn)行粉碎，分別過20、40、60、80目篩，待用。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 提取工藝流程

新鮮蘋果皮→干燥→粉碎→加入乙醇→微波法提取→抽濾→濾液→濃縮定容→測吸光度→計(jì)算結(jié)果

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

精確稱取沒食子酸0.1000g，用蒸餾水溶解后，轉(zhuǎn)入50mL容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度線，搖勻得2.0mg/mL的沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液。精確移取標(biāo)準(zhǔn)品溶液 0mL，0.2mL，0.4mL，0.6mL，0.8mL，1.0mL，1.2mL 于25mL比色管中，依次加酒石酸亞鐵溶液5mL、pH值7.5的磷酸鹽緩沖溶液至刻度線，在540nm處測定吸光度。以標(biāo)準(zhǔn)品濃度作為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，求回歸方程。

1.2.3 蘋果多酚提取方法

取研磨后的蘋果皮粉末10g于250mL錐形瓶中，加入適量乙醇溶解，于不同的微波功率下進(jìn)行微波提取，提取液冷卻后在5000r/min條件下進(jìn)行離心10min，取上清液，定容到100mL。

吸取樣品試液1mL置于25mL容量瓶中，加入蒸餾水4mL和酒石酸亞鐵溶液5mL，搖勻，再加入pH值7.5的磷酸鹽緩沖液稀釋至刻度，以蒸餾水代替樣品試液，加入同樣的試劑作空白，選擇540nm波長和1cm的比色杯測定吸光值。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取乙醇濃度、微波提取功率、料液比以及提取時間四個因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，進(jìn)行正交設(shè)計(jì)優(yōu)化微波提取蘋果皮中多酚物質(zhì)的最佳提取工藝。

2 結(jié)果與分析

2.1 蘋果皮中多酚物質(zhì)提取單因素試驗(yàn)

2.1.1 不同乙醇濃度對多酚提取率影響

分別在乙醇濃度為40%，50%，60%，70%，80%的條件下，在料液比為1:10，微波功率400W，提取時間為60s的基礎(chǔ)上進(jìn)行提取試驗(yàn)，研究不同的乙醇濃度對提取效果的影響。由圖1可以看出，隨著乙醇濃度的增加，提取到的多酚量也在不斷增加，但在乙醇濃度超過60%后，多酚含量又逐漸降低。原因是在40～60%的濃度范圍內(nèi)，乙醇濃度增加，多酚物質(zhì)的溶解度增加，提取量增多，增幅明顯；濃度超過60%后，過高的濃度可能會造成多酚物質(zhì)的分解，導(dǎo)致含量下降。

圖1 乙醇濃度對多酚提取率的影響Fig.1 The influence of concentration on extracting by m icrowave extraction

2.1.2 不同料液比對提取效果的影響

分別在料液比為 1:5，1:10，1:15，1:20，1:25 的條件下，在乙醇濃度為60%，微波功率400W，提取時間為60s的基礎(chǔ)上進(jìn)行提取試驗(yàn)，研究不同的料液比對提取效果的影響。由圖2可以看出，隨著料液比的增加，計(jì)算所得多酚含量也在增加，但在料液比達(dá)到1:15之后，多酚含量逐漸降低。出現(xiàn)這種結(jié)果的原因可能是在1:5～1:15的范圍內(nèi)，料液比的增加也會使多酚物質(zhì)更易溶出，含量增大，吸光度增加，增幅較明顯；料液比超過1:15之后，有部分多酚物質(zhì)分解導(dǎo)致1:20條件下的多酚得率與1:15條件下相差不大。

可見，料液比繼續(xù)增大會造成溶劑的浪費(fèi)和生產(chǎn)成本的增加，不利于實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用。

圖2 微波法料液比對提取效果的影響Fig.2 The influence of solid-liquid ratio on extracting by m icrowave extraction

2.1.3 微波功率對提取效果的影響

在微波功率 200W，400W，600W，700W，800W的條件下，在乙醇濃度為60%，提取時間為60s，料液比為1:10的基礎(chǔ)上進(jìn)行提取試驗(yàn)，研究不同的微波功率對提取效果的影響。由圖3可以看出，隨著微波功率的增加，計(jì)算所得的多酚含量也在增加，但在微波功率超過400W后，多酚得率又逐漸降低?？赡苁怯捎谠?00～400W的范圍內(nèi)，隨著微波功率的增加，相應(yīng)的溶液溫度也逐漸升高，加速多酚物質(zhì)的溶出，并使多酚溶出完全；在微波功率超過400W后，過高的功率使溶劑溫度偏高，反而會使溶出的多酚物質(zhì)部分分解，造成吸光度偏低，多酚得率減少。所以，最佳的微波提取功率為400W。

圖3 微波功率對提取效果的影響Fig.3 The influence ofm icrowave power on extracting by m icrowave extraction

2.1.4 提取時間對提取效果的影響

分別在提取時間為 40s，50s，60s，70s，80s 的條件下，在乙醇濃度為60%，微波功率為400W，料液比為1:10的基礎(chǔ)上進(jìn)行提取試驗(yàn)，研究不同的提取時間對提取效果的影響。由圖4可以看出，隨著提取時間的不斷增加，計(jì)算所得的多酚含量也在增加，但在提取時間超過50s后，多酚得率略有降低，趨于平穩(wěn)。原因可能是在40～50s的范圍內(nèi)，隨著提取時間的增加，可以使更多的多酚物質(zhì)溶于乙醇溶劑中；在提取時間超過50s后，由于多酚物質(zhì)基本溶出完全且隨時間的推移而有少量分解，故多酚得率較之前略有降低，整體呈現(xiàn)平緩趨勢。故微波提取的最佳時間為50s。

圖4 微波法提取時間對提取效果的影響Fig.4 The influence of time on extracting by m icrowave extraction

2.2 微波法提取蘋果皮中多酚物質(zhì)正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對影響蘋果皮中多酚物質(zhì)提取效果的各因素進(jìn)行優(yōu)選，采用L9(34)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，見表1。確定微波法提取蘋果皮中多酚物質(zhì)的最佳條件。

表1 微波法正交試驗(yàn)的因素和水平Tab.1 Method ofm icrowave extraction in orthogonal experiment design

表2 微波法正交試驗(yàn)結(jié)果Tab.2 The result of orthogonal experiment by m icrowave extraction

由表2可以看出，在微波法提取蘋果皮中多酚物質(zhì)的試驗(yàn)中，主要有四個因素影響多酚提取效果，其作用的主次順序?yàn)椋篋>A>C>B，即微波功率>乙醇濃度>提取時間>料液比，其中，乙醇濃度的最佳水平為60%，微波功率的最佳水平為600W，提取時間的最佳水平為50s，料液比的最佳水平為1:10。所以根據(jù)計(jì)算所得的極差結(jié)果可知，微波法提取蘋果皮中多酚物質(zhì)的最佳提取工藝為A2B1C2D3，最優(yōu)組合與表1中的結(jié)果相一致，吸光度為0.417，據(jù)此計(jì)算可得蘋果皮中多酚含量為0.28%。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)通過單因素及正交試驗(yàn)對影響蘋果皮中多酚物質(zhì)微波提取法的最佳工藝參數(shù)進(jìn)行探討，篩選出最佳微波提取條件為乙醇濃度60%，料液比1:10，微波功率600W，提取時間為50s，在此條件下提取蘋果皮多酚得率為0.28%?？梢?，微波提取法多酚得率明顯高于傳統(tǒng)的溶劑浸提法，有較高的提取率，而且微波提取法還具有節(jié)省時間和成本等優(yōu)點(diǎn)，適合于實(shí)際生產(chǎn)。

[1]金瑩,孫愛東,崔莉,等.蘋果多酚超聲波提取條件的優(yōu)化研究[J].食品工業(yè)科技,2005(12):99.

[2]趙光遠(yuǎn),李娜,縱偉.從蘋果皮中提取酚類物質(zhì)工藝的研究[J].食品工業(yè),2007(5):4-5.

[3]Sanoner P,Guyot S,Matnet N,et al.Polyphenol profiles of French cider apple varieties(Malus domestica sp.)[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,1999,47:4847-4853.

[4]孫建霞,孫愛東,白衛(wèi)濱,等.蘋果多酚的提取工藝及其對油脂的抗氧化作用[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2005(3):120-124.

[5]苗穎.超聲波法提取葡萄皮色素 [J].食品研究與開發(fā),2009(30):3.

[6]朱靖蓉.葡萄籽原花青素的分離提純及抗氧化性研究[D].新疆農(nóng)業(yè)大學(xué),2008.

[7]楊響,楊祥.蘋果多酚提取工藝的研究進(jìn)展 [J].黑龍江中醫(yī)藥,2010(1):48.