謝三都 福建師范大學(xué)閩南科技學(xué)院

蘆柑皮中檸檬苦素提取工藝優(yōu)化

謝三都 福建師范大學(xué)閩南科技學(xué)院

以永春蘆柑的果皮為原料，研究了超聲波輔助溶劑法提取蘆柑皮中的檸檬苦素。結(jié)果表明，超聲波輔助溶劑法提取蘆柑皮中檸檬苦素的最優(yōu)工藝條件為：70%乙醇溶液、料液比1∶30（g∶ml），40℃恒溫水浴20min，所得蘆柑皮檸檬苦素提取率為11.29mg/g。

蘆柑皮；檸檬苦素；提取工藝

蘆柑（Citrus madurensisLour）又名乳柑、真柑、柑果，為蕓香科柑橘屬（Citrus reticulata Blanco）寬皮橘類植物［1］。蘆柑除用于鮮食外，少部分用于制作果汁［2］、果酒［3］、果醋［4］、果醬［5］等，受季節(jié)、運(yùn)輸、貯藏及加工［6］等條件影響，每年均有大量鮮果腐爛丟棄［1］，蘆柑產(chǎn)業(yè)面臨增產(chǎn)不增收的窘境。目前，從蘆柑果皮中提取果膠［7，8］、精油［9］、黃酮類化合物［10］、多糖［11］、檸檬苦素類似物［12］等成為提高蘆柑綜合加工利用的途徑。

檸檬苦素（Limonoids）是一類高度氧化的四環(huán)三萜類化合物，是引起柑橘類果汁苦味的主要物質(zhì)［13］之一，具有抑制HIV［14］、抗氧化［15，16］、抗炎［17］、抑菌［18］、抗腫瘤［19，20］等作用，有致昆蟲拒食活性和不育的生理活性［21］，主要存在于蕓香科和楝科植物體內(nèi)［22］，廣泛地分布于柑橘屬類中。研究發(fā)現(xiàn)，從柑橘皮、蜜柚皮和柚皮中可提取獲得檸檬苦素［23-25］，高一勇［12］等報(bào)道了蘆柑皮中含有檸檬苦素。到目前為止，卻鮮見有采用超聲波輔助溶劑法從蘆柑皮中提取檸檬苦素的研究性報(bào)道。

本文通過研究溶劑類型、溶劑濃度、料液比、超聲波時間、提取溫度對檸檬苦素提取率的影響，獲得超聲波輔助溶劑法提取蘆柑皮中檸檬苦素的最佳提取工藝條件。有利于減少蘆柑皮的資源浪費(fèi)及為蘆柑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供一條新的加工途徑，在一定程度上刺激蘆柑產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料

原料：永春蘆柑果皮，2015年11月采購于南安洪瀨新華都超市。

試劑：檸檬苦素標(biāo)準(zhǔn)品：成都曼斯特生物科技有限公司，色譜純；對-二甲氨基苯甲醛：成都市科龍化工試劑廠，乙醇、濃硫酸、三氯化鐵、乙醚、氯仿、丙酮、甲醇、石油醚，以上試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

HS6150D超聲波儀器：天津恒奧科技發(fā)展有限公司；SHZ-DⅢ型予華牌循環(huán)水真空泵：鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；RE-5203旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海亞榮生化儀器廠；BT-124S電子天平：北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；DHG-9245A鼓風(fēng)干燥箱：上海一恒科技有限公司；WFJ720型可見分光光度計(jì)：上海尤尼柯儀器有限公司；遠(yuǎn)紅外快速恒溫干燥箱：上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠；HWS-250恒溫恒濕箱：上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 蘆柑皮檸檬苦素提取工藝流程

新鮮蘆柑皮→在50℃下烘48h、粉碎，過60目篩→加溶劑→超聲波處理→過濾除渣→旋轉(zhuǎn)蒸餾濃縮（40℃，60rpm）→蘆柑皮檸檬苦素。

1.3.2 蘆柑皮檸檬苦素提取率的測定方法

蘆柑皮檸檬苦素提取率參照李彪［26］等關(guān)于檸檬苦素提取率測定方法，建立標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程：

圖1　檸檬苦素質(zhì)量濃度（mg/mL）

由圖1可知，標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程為：

式中：y為檸檬苦素標(biāo)準(zhǔn)溶液在500nm波長處測定的吸光度；x為檸檬苦素標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度（mg/ml），檸檬苦素質(zhì)量濃度在0～0.25mg/ml范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。

按以下公式計(jì)算蘆柑皮中檸檬苦素的提取率：

式中：X為檸檬苦素提取率，mg/g；c為提取液中檸檬苦素的質(zhì)量濃度，mg/ml；v為提取液中檸檬苦素溶液體積，ml；n為稀釋倍數(shù)；m為樣品質(zhì)量，g。

1.3.3 單因素實(shí)驗(yàn)

1.3.3.1 溶劑類型對檸檬苦素提取率的影響

準(zhǔn)確稱量5份1.00g脫脂且干燥至恒重的蘆柑皮粉于三角瓶中，各加入20ml乙醚、氯仿、丙酮、甲醇和乙醇，于50℃下超聲波提取20min后，過濾，真空濃縮后用30%乙醇定容，顯色，在500nm波長下測定吸光值，計(jì)算檸檬苦素提取率。

1.3.3.2 溶劑濃度對檸檬苦素提取率的影響

準(zhǔn)確稱量5份1.00g脫脂且干燥至恒重的蘆柑皮粉于三角瓶中，各加入50%、60%、70%、80%、90%乙醇20ml，于50℃下超聲波提取20min后，過濾，真空濃縮后用30%乙醇定容，顯色，在500nm波長下測定吸光值，計(jì)算檸檬苦素提取率。

1.3.3.3 料液比對檸檬苦素提取率的影響

準(zhǔn)確稱量5份1.00g脫脂且干燥至恒重的蘆柑皮粉于三角瓶中，各加入70%乙醇調(diào)至料液比為1∶10g/ml、1∶20g/ml、1∶30g/ml、1∶40g/ml、1∶50g/ml，于50℃下超聲波提取20min后，過濾，真空濃縮后用30%乙醇定容，顯色，在500nm波長下測定吸光值，計(jì)算檸檬苦素提取率。

1.3.3.4 超聲波處理時間對檸檬苦素提取率的影響

準(zhǔn)確稱量5份1.00g脫脂且干燥至恒重的蘆柑皮粉于三角瓶中，各自加入70%乙醇20ml，于50℃下超聲波提取10、20、30、40、50min后，過濾，真空濃縮后用30%乙醇定容，顯色，在500nm波長下測定吸光值，計(jì)算檸檬苦素提取率。

1.3.3.5提取溫度對檸檬苦素提取率的影響

準(zhǔn)確稱量5份1.00g脫脂且干燥至恒重的蘆柑皮粉于三角瓶中，各自加入70%乙醇20ml，于30、40、50、60、70℃下超聲波提取20min后，過濾，真空濃縮后用30%乙醇定容，顯色，在500nm波長下測定吸光值，計(jì)算檸檬苦素提取率。

1.3.4 正交試驗(yàn)

在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，選擇乙醇濃度、料液比、超聲時間、超聲溫度四個主要影響因素，按照五因素四水平（見表1）的正交試驗(yàn)優(yōu)化蘆柑皮中提取檸檬苦素的工藝參數(shù)。獲取最優(yōu)提取條件進(jìn)行提取，然后在500nm波長下測定吸光值，計(jì)算檸檬苦素提取率。

示蹤劑通常情況選取與工作介質(zhì)互溶的NaCl或KCl[6]，本次模擬采用NaCl作為示蹤劑，其相關(guān)屬性如表1所示。

1.3.5 數(shù)據(jù)處理

采用DPS2.0數(shù)據(jù)處理軟件對正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析和方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 溶劑類型對檸檬苦素提取率的影響

由圖2可知，不同溶劑對檸檬苦素提取率有不同的影響，相比之下乙醇的提取率最高，為6.47mg/g。因此，選擇乙醇為實(shí)驗(yàn)的最佳提取劑。

2.2 乙醇濃度對檸檬苦素提取率的影響

由圖3可知，乙醇濃度在60%～70%之間，檸檬苦素的提取率隨乙醇濃度增加而增加。隨后再增加乙醇濃度，檸檬苦素的提取率隨之下降。在乙醇含量為70%時，提取率已達(dá)到最大，再增加乙醇濃度時，提取率會受到一定的影響，當(dāng)乙醇為70%時檸檬苦素達(dá)到10.12mg/g；而乙醇濃度增大至80%時，提取率下降至8.35mg/g。因此本試驗(yàn)把乙醇濃度定為70%。

表1　試驗(yàn)因素和水平表

圖2　不同溶劑類型對檸檬苦素提取率的影響

圖3　不同溶劑濃度對檸檬苦素提取率的影響

2.3 料液比對檸檬苦素提取率的影響

2.4 超聲波處理時間對檸檬苦素提取率的影響

由圖5可知提取時間小于20min時，檸檬苦素的提取率隨著時間的延長而升高，當(dāng)時間為20min時最大，達(dá)到10.99mg/g，當(dāng)超過20min時，檸檬苦素的提取率隨之下降，當(dāng)時間為30min時，提取率下降到10.09mg。因此，選擇的較佳提取時間為20min。

圖4　不同料液比對檸檬苦素提取率的影響

圖5　不同超聲波處理時間對檸檬苦素提取率的影響

2.5 超聲波溫度對檸檬苦素提取率的影響

從圖6可知，檸檬苦素的提取率先增加后減少。提取溫度在40～50℃時，檸檬苦素提取率隨溫度升高而增加，當(dāng)溫度為50℃時檸檬苦素的提取率最大，達(dá)到10.55mg/g，超過50℃時，檸檬苦素的提取率隨溫度升高不斷下降，在溫度為60℃時，提取率下降到8.44mg/g。因此，選擇的較佳提取溫度為50℃。

根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果，比較各列的極差結(jié)果R值，可以發(fā)現(xiàn)在試驗(yàn)所設(shè)定的因素中，超聲時間對檸檬苦素提取率的影響最大，其次才是乙醇濃度和料液比。通過對K值的比較，可知A3、B3、C2、D2為最優(yōu)水平。

由表3可以看出，在所選取的三個因素中，對檸檬苦素提取率影響的主次順序?yàn)椋篊＞B＞A＞D，即時間＞料液比＞乙醇濃度＞溫度，這與表2中極差分析的結(jié)果相一致。進(jìn)一步的統(tǒng)計(jì)分析和顯著性檢驗(yàn)結(jié)果表明，因素C影響極顯著，因素A、B、D顯著。根據(jù)正交試驗(yàn)得出的最優(yōu)結(jié)果為：A3B3C2D2。

取A3B3C2D2最優(yōu)水平做驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果與正交試驗(yàn)結(jié)果相一致，說明超聲波提取檸檬苦素的最佳工藝條件即為在料液比1︰30條件下，40℃水浴浸提20min，所得檸檬苦素提取率為11.29mg/g。

圖6　不同提取溫度對檸檬苦素提取率的影響

表2　正交試驗(yàn)的結(jié)果及分析

表3　正交試驗(yàn)的方差分析表

3 結(jié)論

通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)對比溶劑濃度、料液比、超聲波處理時間、提取溫度對檸檬苦素提取率的影響。其中，超聲時間是影響檸檬苦素提取率的主要因素，其次是提取時間和乙醇濃度，提取溫度對檸檬苦素提取率的影響相對較小，在檸檬苦素的提取過程中超聲波對檸檬苦素提取率的提高起到了輔助作用。所得超聲波輔助溶劑法提取蘆柑皮中檸檬苦素的最優(yōu)組合條件為70%乙醇溶液、料液比1∶30（g∶ml），40℃恒溫水浴20min，所得蘆柑皮檸檬苦素提取率為11.29mg/g。

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謝三都（1984），男，講師，碩士，研究方向：植物天然產(chǎn)物的研究與應(yīng)用。