1、寒富苹果渣中多酚类物质超声波辅助提取工艺寒富苹果渣中多酚类物质超声波辅助提取工艺基础研究诱究翅器lt)odResemel1d,l2011年3月第32卷第3期47寒富苹果渣中多酚类物质超声波辅助提取工艺吕春茂,王博,孟宪军,王新现,宋雨涵(沈阳农业大学食品学院,辽宁沈阳l10866)摘要:以寒富苹果果渣为原料,以一定浓度乙醇溶液为提取剂,利用超声波辅助法提取苹果渣中的多酚.通过对乙醇浓度,超声波功率,超声波时间,料液比等条件进行单因素试验分析,并通过响应面法得出苹果渣中多酚的回归方程.确定多酚类物质的最佳提取工艺条件为乙醇浓度49%,超声波功率为370W,作用时间为136s,料液比为1:30(g
2、:mL).实际平均提取率1.71mg/g关键词:苹果渣;多酚;超声波提取;响应面OptimizationofUltrasonicWaveExtractionConditionsofPolyphenolfromHanFuApplePulpLChunmao,WANGBo,MENGXian-junWANGXinxian,SONGYu-han(CollegeofFoodScienceandTechnology,ShenyangAgricultureUniversity,Shenyang110866,Liaoning,China)Abstract:Inthissdudy,optimumcondition
3、ofultrasonicwaveexrtactionofpolyphenolfromHanFuapplepulpwithethanolasitssolvent.Onethanolconcertrationultrasonicpowerultrasonictime,solidtoliquidratioconditionsofthesinglefactorexperiments,thoughresponsesuifacemethodologygettheregressionequations.Theopitmumtechnologicaleoditionsaredeterminedas:solve
4、ntconcerntration49%,ultrasonic370W,time136S,solidtoliquidratio1:30(m:mL).Theactualextractionrateis1.71mg/g.Keywords:applepulp;polyphenols;ultrasonicwaveextraction;responsesuifacemethodology苹果(MaluspumilaMil1),属于蔷薇科(Rosaceae)苹果属(s)落叶乔木.在世界范围均有种植,栽培历史悠久.苹果果实具有丰富营养成分,有食疗,辅助治疗功能l-.寒富苹果为沈阳农业大学李怀玉教授采用东光和富
5、士杂交选育出的拥有自主知识产权的抗寒优质苹果品种l3l.苹果渣主要为苹果果汁加工中的废料,主要由果肉,果皮,果核组成.苹果多酚作为一类具有生物活性的天然化合物,具有很高的药理,生理价值.为了使苹果渣得到充分开发利用,变废为宝.对苹果渣中多酚类物质的超声波辅助提取做了研究,从基金项目:沈阳市大型仪器共享项目资助(4130199110201083909001)作者简介:吕春茂(197【卜),男(汉),副教授,博士研究生,研究方向:食品生物技术.超声波功率,超声波作用时间,乙醇浓度,料液比等因素进行研究,采用响应面法优化了苹果渣中多酚类物质的提取工艺.1材料和方法1.1材料与试剂材料:寒富苹果,采于
6、沈阳市金德胜果园:试剂:没食子酸标准品,无水乙醇,钨酸钠,钼酸钠,磷酸,盐酸,硫酸锂,碳酸钠.1.2主要设备JY921I超声波细胞粉碎机:宁波新芝生物科技股份有限公司;FWSO一1高速万能粉碎机:天津市泰斯特仪器有限公司;RE一52AA旋转蒸发仪:上海亚荣生化仪器厂;TU一1810紫外可见分光光度计:北京普析通IIi.chemistry,2007,105:54855411李嵘,金美芳.微波法提取银杏黄酮甙的新T艺【JJ.食品科学f10RosanaC,DavidC,MarieW,eta1.Anlioxidantproperiiesofmashaa2000,21(2):3941(Tropaeolu
7、mtuberosum)phenolicextractsagainstoxidativedamageusingbiologicalinvitroassaysJ1.Foodchemistry.2008.111:98105收稿日期:20100723=8吕春茂,等:寒富苹果渣中多酚类物质超声波辅助提取工艺基础研究用仪器有限公司.1_3方法1.3.1工艺流程寒富苹果一预处理一苹果渣一超声波辅助提取一抽滤一浓缩一真空干燥一多酚类粗提物1.3-2多酚总含量检验方法以没食子酸为标准品,采用福林法检验苹果渣中多酚总含量【8-1.准确称取100mg没食子酸溶解于100mL70%的乙醇溶液中,再用70%乙醇溶液稀释
8、l0倍,得浓度为100mg/L的没食子酸标准溶液.Folin-Ciocaheu试剂:在1L回流瓶中加人100g钨酸钠(NazWO4),25g钼酸钠(NaMoO),700mL蒸馏水,50mL85%磷酸,100mL37%盐酸,冷凝回流10h.再向其中加入150g硫酸锂(LisO)和数滴溴水,取下冷凝管后重新加热至沸腾,持续数分钟除去溴水,冷却后用蒸馏水补足至1L.使用棕色试剂瓶装好,于冰箱中冷藏待用.1.3.3计算方法通过标准曲线计算样品多酚的浓度,然后通过下式计算多酚的提取率.多酚提取率/%=壁生蠡2结果与分析2.1标准曲线的绘制及提取率的计算方法全波长扫描没食子酸标准溶液,得曲线图,见图1.波
9、长/nm图1没食子酸标液可见光波长扫描图Fig.1Gallicacidstandardsolutioninthevisiblewavelengthscan多酚类化合物在碱性条件下与FolinCiocaheu试剂反应,此反应的反应物在765nm处有最大吸收峰.准确吸取100mg/L的没食子酸标准溶液0.0,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0mL于25mL容量瓶内.分别加入蒸馏水20.0,l9.5,l9.0,18.5,18.0,17.5,17.0mL,再各加入稀释3倍的folin试剂1mL,充分振荡后加入l0%Na2C0,溶液1mL,摇匀后置于25恒温水浴中反应2h.于765nm下测定
10、吸光度,以没食子酸总酚含量为X轴,以吸光度为Y轴.以含量对吸光度进行直线回归,得回归方程,没食子酸标准曲线图见图2.0510152O253O35总酚含量/I-g图2没食子酸标准曲线图Fig.2Standardcurveofgallicacid2.2单因素实验2.2.1乙醇浓度对提取率的影响在超声波功率为300W,超声波作用时间为5min,料液比为1:20(g:mL)的条件下,考察不同乙醇浓度对提取率的影响,结果如图3.乙醇浓度/%图3不同乙醇浓度对多酚提取量的影响Fig.3Effectofdifferentethanolconcertrationsontheextrationofpolyphe
11、nol如图3所示,乙醇浓度在较低和较高时,提取效果都不理想.在乙醇浓度为30%60%之间是变化较小,其中以浓度为50%时,效果最佳.2.2.2超声波功率对提取率的影响在乙醇浓度为50%,料液比为1:20(g:mL),超声波作用时间为5min的条件下,考察不同的超声波功率对提取率的影响,结果如图4.超声功率,w图4不同超声波功率对多酚提取量的影响Fig.4Effectofdifferentultrasonicpowerontheextrationofpolyphenoi如图4所示,在功率为100W300W时,提取率O0O0O0O0基础研究吕春茂,等:寒富苹果渣中多酚类物质超声波辅助提取工艺随超声
12、波功率增大而增大,在300W处达最大值,在超声波功率超过400W后,提取率随功率变化不明显.2.2.3超声波作用时间对提取率的影响在超声波功率为300W,乙醇浓度为50%,料液比为l:20(g:mL),考察不同的超声波作用时间对多酚提取率的影响,结果如图5.超声波作用时闯/s图5不同超声波作用时间对多酚提取量的影响Fig.5Effectofdifferentultrasonictimeontheextrationofpolypbenol如图5所示,随着超声波作用时间的增加,多酚的提取率先增长,后下降,再增长又下降.在作用时间为2rain时达到最大值,其原因应为作用时间过短,多酚类物质还未完全溶
13、出,时间过长,多酚中一些组分可能会被破坏.2_2.4料液比对提取率的影响在超声波功率为300W,超声波作用时间为5rain,乙醇浓度为50%的条件下,考察不同料液比对多酚提取量的影响,结果如图6.1:lO1:l51:201:25l:301:35l:40l:45l:50料液比/(g:mL)图6不同料液比对多酚提取量的影响Fig.6Effectofdifferentsolidtoliquidratioontheextrationofpolyphenol如图6所示,在料液比1:30(g:mL)范围内提取率随着料液比增加,在料液比大于l:30(g:mL)后,提取率变化不明显.2l3提取工艺的优化方案在
14、单因素试验的基础上,采用SAS9.1软件中的二次通用旋转组合设计方案,进行参数优化.2.3.1设计试验结果采用SAS91进行统计分析,得寒富苹果渣中多酚类物质与超声波辅助提取各因素变量间的函数关系:Y=0.431-0.00566l+0.009332-0.002913+0.000083X40.O16667Xll一0.00125XlX2+0.0025X】X349=一表1因素水平及编码表Table1Independentvariablesandtestdesignlevels表2响应面分析方案与实验结果Table2Centralcompositiontestdesignandresults编号123
15、4乙醇浓度超声波功率超声波时间料液比吸光度0.00225XlX4-0.000417X2X20.00253+0.00275X2X40.0020423+0.00725X3X4-O.021544由方差分析可知,一次项,二次项的影响显着,交互项作用影响不显着,各具体试验因子对响应值的影响不是简单的线性关系.用上述回归方程描述各因子与响应值之间的关系时,其因变量和自变量之间的线性关系是显着的,R2=0.9663,说明回归方程的拟合程度很好.2.3.2响应面分析将建立的回归模型中的二个因素固定在零水平,得到另外2个因素的交互影响结果,二次回归方程的响应面见图7图12.2.3.3最佳工艺参数由统计软件分析得
16、,寒富苹果渣中多酚类物质的37438甜甜nnnn000O00OOJ,O0%g:舶H眈卯兜儿434343344444444344444OOO0O00O00O00OO0O0OO10O0O0OllOOOOl1OO00100OO,OO69m佗nH:.加玛50吕春茂,等:寒富苹果渣中多酚类物质超声波辅助提取工艺基础研究表3方差分析表Table3Tableofvarianceanalysis0.438Y10.4029ITY图7乙醇浓度和超声波功率对提取率影响Fig.7Eeffectofethanolconcertrationandultrasonicpoweronextractionrateofpolyp
17、henol0.438Y10.402TY图8乙醇浓度和超声波时间对提取率影响Fig.8Eeffectofethanolconcertrationandultrasonictimeonextractionrateofpolypheno理论最佳提取工艺参数为:乙醇浓度48.57%,超声波功率为371.43W,超声波作用时间为2.28min,料液比为1:29.28.9TY图9乙醇浓度和料液比对提取率影响Fig.9Eeffectofethanolconcertrationandsolidtoliquidratioollextractionrateofpolyphenol30.44Y1O.42.9ER图l
18、O超声波功率及时间对提取率的影响Fig.10EeffectofultrasonicpowerandultrasonictimeonextractionrateofpolyphenolRATIO一0.90.9SITY图1l超声波功率和料液比对提取率的影响Fig.11Eeffectofultrasonicpowerandsolidtoliquidratioonextractionrateofpolyphenol0.432Y10.4020.9E图l2超声波时间和料液比对提取率的影响Fig.12Eeffectofultrasonictimeandsolidtoliquidratioonextracti
19、onrateofpolyphenol结论与讨论根据设备实际情况,确定最佳工艺参数为乙醇浓基础研究食品研究与开发FoodResearchAndDevelo0ment2011年3月第32卷第3期51浸泡对玉米胚芽超氧化物歧化酶提取的影响翟金霞,刘珍利,赵华(1.天津科技大学食品工程与生物技术学院,天津300457;2.天津科技大学生物工程学院,天津300457)摘要:对影响玉米胚芽超氧化物歧化酶(s0D)提取的浸泡条件进行研究.利用单因素法优化的最佳浸泡工艺条件为:100g玉米中加入200mL0.05mol/L磷酸缓冲液,40浸泡玉米36h,淋干后分离胚芽与胚乳,再加入胚芽质量2倍的0.05m01
20、几磷酸缓冲溶液浸提1h,离心得SOD提取液,其总酶活为22549.0U;而未浸泡的玉米胚芽SOD总酶活为2125.3U.由此可知,浸泡对玉米胚芽SOD提取的影响非常显着.关键词:玉米;胚芽;浸泡;超氧化物岐化酶EffectsofSteepingonExtractionofSuperoxideDismutasefromEmbryoZHAIJinxia,LIUZhenli,ZHA0Hua(1.CollegeofFoodandBiotechnologyTianjinUniversityofScience&Teduology,Tianjin300457,China;2.CollegeofBio
21、technology,TianjinUniversityofScience&Technology,Tianjin300457,China)Abstract:TheeffectsofthesteepingOiltheextractionofsuperoxidedismutase(SOD)fromembryowerestudied.TheSteepingconditionsofmaizewereoptimizedbysingle-factordesignbeforeextractionofSODfromembryo.TheoptimalextractingconditionsofSODfr
22、omembryowerethat100gmaizewasdippedwith200mL0.05mol/Lphosphatebufferat40ccfor36handthenfiltered.The0.05mol/Lphosphatebufferwasaddedasmuchastwiceembryotosmashitafterembryoandendospermseparated,stirringfor1h,andextractsofSODwereobtainedbycentrifugation,whosetotalSODactivitieswere22549.0U;however,thetot
23、alSODactivitiesofembryowithoutsteepingwere2125.3U.TherewasalargeinfluenceofsteepingonextractionofSODfromcoin.Keywords:corn;embryo;steeping;superoxidedismutase作者简介:翟金霞(1955一),男(汉),实验师,专科,研究方向:食品加工与保鲜.通信作者:赵华,教授.度49%,超声波功率为370W,作用时间为136S,料液比为1:30.理论提取率为1.74mg/g.在上述条件下对寒富苹果渣进行3次提取,提取率分别为1.73,1.69,1.72m
24、g/g平均提取率为1.71mg/g与预测值基本一致.超声波辅助提取寒富苹果渣中多酚类物质时,各影响因素对提取率的影响从大到小依次为:超声波功率,乙醇浓度,超声波时间,料液比.参考文献:【1】唐传核.植物功能性食品【M】.北京:化学工业出版社,2004:228242f2】姬德衡,孑L繁东,侯青春.苹果多酚的开发与应用fJ】.中国果菜,2001(2):26f3赵德英,刘国成,吕德国,等.寒富苹果特异性状评价【J.果树学报,2009,26(1):6-12【4宋纪蓉,徐抗震,黄洁,等.利用苹果渣制备膳食纤维的工艺研究.食品科学,2003,24(2):69725宋立江,狄莹,石碧.植物多酚研究与利用的意
25、义及发展趋势J1.化学进展,2000,12(2):1611696】ShojiT,AkazomeY,KandaT,eta1.ThetoxicologyandsafetyofapplepolyphenolextractJ.FoodandChemicalToxicology,2004,42:9599677】戚向阳,陈福生,陈维军,等.苹果多酚抑菌作用的研究fJ】.食品科学,2003,24(5):33368】郭娟,艾志录,崔建涛,等.苹果渣中多酚物质的福林法测定【J.食品工业科技,2006,27(21:1781809】任文霞,李建科,仇农学,等.超声波辅助提取苹果渣多酚工艺fJ】.食品与生物技术,2008,27(4):2023收稿日期:20100907
