葛曉虹

（河南科技學(xué)院,河南新鄉(xiāng)453003）

蘋(píng)果渣總酚提取工藝優(yōu)化

葛曉虹

（河南科技學(xué)院,河南新鄉(xiāng)453003）

以蘋(píng)果渣為原料,利用響應(yīng)面優(yōu)化法,探究蘋(píng)果渣多酚的最佳提取工藝.結(jié)果表明,蘋(píng)果渣多酚的最佳提取工藝條件為：提取溫度為65℃,提取時(shí)間為3.5 h,乙醇體積分?jǐn)?shù)為54.46%,料液比為4∶62.3 g/mL.在此條件下,多酚的實(shí)際產(chǎn)量為4.48 GAE mg/g的RSD為1.06%（n=4）.

蘋(píng)果渣；總酚；提??；響應(yīng)面

我國(guó)是蘋(píng)果種植大國(guó),在生活節(jié)奏逐漸加快的現(xiàn)代社會(huì),果汁受到越來(lái)越多人的青睞.蘋(píng)果渣是蘋(píng)果汁生產(chǎn)過(guò)程中的下腳料,長(zhǎng)期以來(lái),僅有少量的蘋(píng)果渣被干燥后作飼料使用,其余的蘋(píng)果渣大都被當(dāng)作廢棄物處理,這不僅是對(duì)資源的嚴(yán)重浪費(fèi),更是對(duì)人類所處環(huán)境的極大污染[1-2].蘋(píng)果渣中富含多糖和酚類化合物[3],研究表明,多酚具有抗氧化、抗骨質(zhì)疏松、抗血栓、抗糖尿病、抑菌等多種醫(yī)藥作用[4-8].此外,在鯉魚(yú)肌原纖維蛋白膜中添加多酚化合物,能夠提高其硬度和強(qiáng)度,拓展其適用性[9].因此,開(kāi)展蘋(píng)果渣多酚的提取、分離,開(kāi)發(fā)出一種經(jīng)濟(jì)可行的多酚生產(chǎn)技術(shù),不僅可以提高蘋(píng)果深加工產(chǎn)品的附加值,延長(zhǎng)其加工產(chǎn)業(yè)鏈,而且能變廢為寶,減少環(huán)境污染,具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義.

本研究以蘋(píng)果渣為原料,采用恒溫水浴加熱提取法研究蘋(píng)果渣多酚的提取工藝.恒溫水浴加熱提取工藝操作簡(jiǎn)單、誤差小、效率高,能最大限度保留提取物的有效成分.

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

蘋(píng)果渣,購(gòu)于河南省安江凌飲品有限公司；沒(méi)食子酸,上海鈺康生物科技有限公司；福林酚,上海研域生物科技有限公司；其他均為分析試劑.

SHA-C水浴恒溫振蕩器（江蘇金壇市中大儀器廠）；SHZ-95B型循環(huán)水式多用真空泵（鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司）；可見(jiàn)分光光度計(jì)（尤尼柯（上海）儀器有限公司）.

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 多酚標(biāo)準(zhǔn)曲線準(zhǔn)確稱取30.0 mg沒(méi)食子酸,蒸餾水溶解,定容于100 mL容量瓶中,搖勻,得質(zhì)量濃度0.3 mg/mL的沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液.精密吸取沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液2 mL、4 mL、6 mL、8 mL、10 mL,分別置于10 mL的比色管中,加入蒸餾水至10 mL,搖勻后編號(hào)待用.用移液槍分別從1-5號(hào)吸取300 μL的沒(méi)食子酸分別加入比色管中,加蒸餾水至10 mL,再加入福林酚0.5 mL,振蕩5 min后加入5%碳酸鈉5 mL,立即加蒸餾水至25 mL,搖勻靜置90 min,用蒸餾水做空白對(duì)照.分光光度計(jì)測(cè)量吸光值（沒(méi)食子酸溶液與福林酚溶液.5%碳酸鈉溶液反應(yīng)生成的藍(lán)色物質(zhì)在750 nm波長(zhǎng)處有最大光吸收）在750 nm波長(zhǎng)處測(cè)定5組樣品的吸光值,記錄數(shù)據(jù)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線和線性回歸方程.

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)采用Design Expert 7.0軟件,研究料液比、提取溫度、提取時(shí)間、乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)多酚提取率的影響.中心復(fù)合設(shè)計(jì)（CCD）在四因素三水平的響應(yīng)模式進(jìn)行研究,得到了四個(gè)因素的最佳組合.該試驗(yàn)分為30組,包括6組試驗(yàn)中心,以減少試驗(yàn)隨機(jī)性對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響.獨(dú)立因素A（提取時(shí)間）、B（提取溫度）、C（料液比）、D（乙醇體積分?jǐn)?shù)）在三水平上對(duì)提取總酚含量的影響如表1所示.

1.2.3 蘋(píng)果渣多酚的提取準(zhǔn)確稱取蘋(píng)果渣4.0 g,按照試驗(yàn)設(shè)計(jì),加入不同比例的乙醇溶液,在一定溫度下水浴加熱一定的時(shí)間后過(guò)濾,將上述濾液定容至100 mL容量瓶中,吸取300 μL的樣品溶液,用福林酚-碳酸鈉顯色法[4],按照上述試驗(yàn)步驟,測(cè)定其吸光值,并利用回歸方程確定蘋(píng)果渣樣品中總酚的含量.

1.2.4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證根據(jù)Design Expert 7.0軟件分析數(shù)據(jù)得出的最佳提取條件,在此條件下,做4次重復(fù)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證其結(jié)果.

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線制作

沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線,見(jiàn)圖1,得到回歸方程：Y=1.311 7X-0.006 5,R2=0.996 2,得到良好的線性方程.

2.2 響應(yīng)面分析

2.2.1 試驗(yàn)結(jié)果蘋(píng)果渣總多酚提取工藝回歸模型的建立以提取時(shí)間（A）、溫度（B）、料液比（C）、乙醇體積分?jǐn)?shù)（D）為自變量,以蘋(píng)果渣總酚得率（Y）為響應(yīng)值設(shè)計(jì)響應(yīng)面試驗(yàn)[10],結(jié)果如表2所示.采用DesignExpert 7.0軟件,選擇Central Composite Design模型,對(duì)表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合,得到擬合方程

利用Design-Expert 7.0軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行響應(yīng)面分析,得出回歸模型參數(shù)的方差分析見(jiàn)表3.由方差分析可知,模型的P值顯著,模型的相關(guān)系數(shù)R2=0.996 2,失擬項(xiàng)（P=0.455 9＞0.100 00）不顯著,說(shuō)明該方程與試驗(yàn)的擬合度好[11].其中,顯著項(xiàng)（P＜0.05）有A、B、C、D、AD、BD、CD、B、C、D.根據(jù)表3中F值來(lái)判斷各因素對(duì)蘋(píng)果渣多酚提取率的影響的顯著性,在所選的各個(gè)因素水平范圍內(nèi),單因素的影響順序?yàn)镈（乙醇體積分?jǐn)?shù)）＞B（提取溫度）＞C（料液比）＞A（提取時(shí)間）.各因素的交互作用,有三組交互項(xiàng)AD、BD、CD對(duì)Y值有顯著影響（P＜0.05）.

2.2.2 各因素之間的交互作用利用Design Expert 7.0軟件,以多酚的提取率（Y）為響應(yīng)值做響應(yīng)面分析圖（見(jiàn)圖2～圖7）.

由圖2可知,當(dāng)料液比為4∶50,乙醇體積分?jǐn)?shù)為70%時(shí),提取時(shí)間和提取溫度對(duì)多酚提取率的交互影響.當(dāng)提取時(shí)間一定時(shí),隨著溫度的升高,多酚提取率先降低后增加；在提取溫度一定時(shí),隨著時(shí)間的延長(zhǎng),多酚提取率呈上升趨勢(shì).

由圖3可知,當(dāng)溫度為45℃,乙醇體積分?jǐn)?shù)為70%時(shí),提取時(shí)間和料液比對(duì)多酚提取率的交互影響.當(dāng)提取時(shí)間一定時(shí),隨著料液比的增加,多酚提取率呈上升趨勢(shì),最后趨于平穩(wěn)；當(dāng)料液比一定時(shí),隨著時(shí)間的延長(zhǎng),多酚提取率呈上升趨勢(shì).

由圖4可知,當(dāng)提取時(shí)間為2 h,乙醇體積分?jǐn)?shù)為70%時(shí),提取溫度和料液比對(duì)多酚提取率的交互影響.當(dāng)溫度一定時(shí),隨著料液比的增加,多酚提取率呈上升趨勢(shì)；當(dāng)料液比一定時(shí),隨著溫度的延長(zhǎng),多酚提取率呈先下降后上升趨勢(shì).

由圖5可知,當(dāng)時(shí)間為2 h時(shí),料液比為4∶50時(shí),乙醇體積分?jǐn)?shù)和提取溫度對(duì)多酚提取率的交互影響.當(dāng)提取溫度一定時(shí),隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增大,多酚提取率先緩慢增加,當(dāng)達(dá)到一定值時(shí),呈下降趨勢(shì).當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)一定時(shí),隨著提取溫度的升高,多酚提取率先緩慢降低后增加.

由圖6可知,當(dāng)時(shí)間為2 h,提取溫度為45℃時(shí),乙醇體積分?jǐn)?shù)和料液比對(duì)多酚提取率的交互影響.當(dāng)料液比一定時(shí),隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加,多酚提取率呈先上升后下降趨勢(shì)；當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)一定時(shí),隨著料液比的增加,多酚提取率呈上升趨勢(shì),最后趨于平穩(wěn).

由圖7可知,當(dāng)溫度為45℃,料液比為4∶50時(shí),提取時(shí)間和乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)多酚提取率的交互影響.當(dāng)提取時(shí)間一定時(shí),隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加,多酚提取率呈先上升后下降趨勢(shì)；當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)一定時(shí),隨著時(shí)間的增加,多酚提取率呈上升趨勢(shì).

2.2.3 最佳條件的確定由Design-Expert 7.0軟件分析得出,當(dāng)提取溫度為65℃,提取時(shí)間為3.5 h,乙醇體積分?jǐn)?shù)為54%,料液比為4∶62.3 g/mL時(shí),蘋(píng)果渣總多酚得率的預(yù)測(cè)值為4.07 GAE mg/g.

2.2.4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證在提取溫度是65℃,乙醇體積分?jǐn)?shù)為54%,料液比為4∶62.3 g/mL,提取時(shí)間為3.5 h的條件下進(jìn)行提取,重復(fù)4次試驗(yàn),得出總多酚得率的實(shí)際值為4.48 GAE mg/g的RSD為1.06%（n=4）,該值與理論預(yù)測(cè)值基本吻合,說(shuō)明該模型具有較好的分析能力,證實(shí)試驗(yàn)優(yōu)化得到的工藝參數(shù)基本可靠,重現(xiàn)性比較好[12].

3 小結(jié)

采用恒溫水浴加熱的方法提取蘋(píng)果渣多酚物質(zhì),在預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,通過(guò)響應(yīng)面Central CompositeDesign試驗(yàn)設(shè)計(jì),建立蘋(píng)果渣多酚得率的二次多項(xiàng)式數(shù)學(xué)模型[13].優(yōu)化出提取蘋(píng)果渣中多酚的最佳工藝條件為提取溫度65℃,提取時(shí)間3.5 h,料液比4∶62.3 g/mL,乙醇體積分?jǐn)?shù)為54%.在此條件下實(shí)際測(cè)定的總酚可達(dá)到4.48 mg/g,此方法具有安全無(wú)毒、成本低、提取率高、操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn).

[1]葛蕾.蘋(píng)果渣多酚對(duì)高脂大鼠減肥降脂影響[J].食品研究與開(kāi)發(fā),2013,34（9）：95-97.

[2]牛鵬飛,仇農(nóng)學(xué),杜寅.蘋(píng)果渣中不同極性多酚的分離及體外抗氧化活性研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2008,24（3）：238-242.

[3]RANA S,GUPTA S,RANA A,et al.Functional properties,phenolic constituents and antioxidant potential of industrial apple pomace for utilization as active food ingredient[J].Food Science and Human Wellness,2015,4（4）：180-187.

[4]GARCíA Y D,VALLES B S,LOBO A P,Phenolic and antioxidant composition of by-products from the cider industry：Apple pomace[J].Food Chemistry,2009,117（4）：731-738.

[5]JIAO L,CAO D P,QIN L P,HAN T,et al.Antiosteoporotic activity of phenolic compounds from Curculigo orchioides[J]. Phytomedicine,2009,16（9）：874-881.

[6]TAOWW,DUANJ A,YANGNY,et al.Antithrombotic phenolic compounds fromGlycyrrhiza[J].Fitoterapia,2012,83：422-425.

[7]HOSSAM M A,MAHA M S,ENAS H A,etal.Antidiabeticactivity ofphenolic compounds from Pecan bark in streptozotocin-induced diabetic rats[J].PhytochemistryLetters,2011（4）：337-341.

[8]劉永青,任琳,張子鋒,等.蘋(píng)果渣中多酚類物質(zhì)的抑菌作用[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué),2015,56（12）：2018-2020.

[9]張慧蕓,吳靜娟,段續(xù).添加多酚對(duì)鯉魚(yú)肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)及膜性能的影響[J].食品科學(xué),2016,37（5）：35-40.

[10]楊東輝,于保國(guó).蘋(píng)果皮渣提取LM-果膠[J].化學(xué)世界,1997（4）：215-217.

[11]SUDHA ML,BASKARAN V,LEELAVATHI K.Apple pomace as a source of dietary fiber and polyphenols and itseffect on the rheological characteristics and cake making[J].Food Chemistry,2007,104：686-692.

[12]AMIT K,GHANSHYAM S.Chauhan.Extraction and characterization of pectin from apple pomace and its evaluation as lipase（steapsin）inhibitor[J].Carbohydrate Polymers,2010,82：454-459.

[13]綦菁華,黃漫青,王芳,等.蘋(píng)果皮渣中酚類提取及其抗氧化活性[J].北京農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào),2006,21（2）：36-38.

（責(zé)任編輯：盧奇）

Optimization of extraction process of polyphenol of apple pomace

GE Xiaohong
（Henan Institute ofScience and Technology,Xinxiang453003,China）

In this study,apple pomace was regarded as raw materials,using response surface methodology to explore the optimum extraction craft of polyphenol.The results showed that the optimum extraction conditions were 65℃,3.5 h, 54.46%and 4∶62.3 g/mL for extractive temperature,extractive time,the volume fraction of ethanol and liquid ratio, respectively.In these condtions,the the actual polyphenol yield was 4.48 mg GAE/g with RSD=1.06%（n=4）.

apple pomace；polyphenol；extraction；response surface methodology

TS201.2

A

1008-7516（2016）05-0052-07

10.3969/j.issn.1008-7516.2016.05.011

2016-08-14

河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目計(jì)劃（14B550016）

葛曉虹（1980—）,女,河南安陽(yáng)人,碩士,實(shí)驗(yàn)師.主要從事食品生物技術(shù)研究.