花生红衣中白藜芦醇原花色素提取工艺的研究

2005, Vol. 26, No. 7 食品科学 ※工艺技术144 花生红衣中白藜芦醇、原花色素 提取工艺的研究 刘大川 1，刘 强 1，吴 波 1，徐金发 2 (1.武汉工业学院，湖北 武汉 430023；2.山东青岛淳金植物油有限公司，山东 平度 266700) 摘 要： 对超声波辅助提取花生红衣中白藜芦醇、原花色素的工艺进行了研究。从 5种常用试剂中选择出乙醇作 为提取剂，并在单因素实验的基础上，通过正交实验优化了白藜芦醇、原花色素的提取条件：料液比 1:6，温度 70℃，乙醇浓度 60 %，提取时间 20min，pH3，提取次数 1 次；在最佳工艺条件下，白藜芦醇、原花色素的提 取得率分别为 0.036%、4.96%。 关键词：白藜芦醇；原花色素；花生红衣；提取 Research on Extraction Technology of Resveratrol and Procyanidin from Red Skin of Peanut LIU Da-chuan1，LIU Qiang1，WU Bo1，XU Jin-fa2 (1. Wuhan Polytechnic University, Wuhan 430023, China； 2.Qingdao Chunjin Plant Oil Limited Company, Pingdu 266700, China) Abstract ：Research has been carried out on the technology of extracting resveratrol and procyanidin from the red skin of peanuts assisted by ultrasonics. Ethanol has been selected among 5 kinds of common solvents to extract these two substances. Based on single factor experiment, the extraction conditions had been optimized by orthogonal analysis. The optimum extraction condi- tions were as follows: the rato of solid to solution was 1:6, the temperature 70℃, the concentration of ethanol 60%, extraction time 20min, pH3 and the number of extraction times 1. Under these optimized conditions, the yields of resveratrol and procyanidin were respectively 0.036% and 4.96%。 Key words：resveratrol；procyanidin；red skin of peanut；extraction 中图分类号：TS202.3 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2005)07-0144-05 收稿日期：2004-10-22 作者简介：刘大川(1 9 4 3 - )，男，教授，从事油脂及植物蛋白工程、天然物质提取研究。 白藜芦醇( r esvera trol，简称Res)，又称芪三酚， 化学名称为 3，4'，5—三羟基二苯乙烯，是含有芪类 结构的非黄酮类多酚化合物，在自然界中，白藜芦醇 主要存在于葡萄、虎杖、花生、桑椹、买麻藤、朝 鲜槐等植物中，尤其在种皮中含量较高[1 ]。它是一种植 物抗毒素，具有重要的生理功能，经研究发现，其抑 制癌细胞、降低血脂、防治心血管疾病、抗氧化、延 缓衰老等作用比较明显，被喻为继紫杉醇之后的又一新 的绿色抗癌药物。在我国，已有将白藜芦醇的植物提 取物制成降脂、美容、减肥和抗癌的天然保健食品及 胶囊[ 2 ]。 原花色素(procyanidin简称 PC，其使用过的英文名 称有 proanthocyanidin、pycnogenol等)是植物界中广泛 存在的一大类多酚类化合物，为黄烷 -3- 醇衍生物的总 称，由儿茶素、儿茶素聚合而成，包括二聚体、三 聚体、四聚体、直至十聚体。广泛存在于各种水果的 皮、核、梗以及草柑、可乐果树、黑荆树等植物中 [3]。原花色素具有很强的生物活性，其主要的生理活性 表现在：能够清除人体内过剩自由基，提高人体的免疫 能力，并具有较强的抗氧化能力，可作为防癌、抗突 变、防治心血管疾病药物的主要有效成分和用作安全无 毒的新型天然抗氧化剂。现已在临床医学、化妆品、 保健、食品等领域得到应用 [ 4 ]。由于白藜芦醇、原花 色素所具有的这些重要的天然活性保健作用，利用我国 丰富的原料资源(如葡萄、虎杖、花生及种皮、高粱 等)，大力开发相关的保健产品能够充分、合理、有效 地利用资源，并具有广阔的市场前景及良好的经济效 益 。 145※工艺技术 食品科学 2005, Vol. 26, No. 7 从天然植物中提取白藜芦醇、原花色素的传统方法 中，浸提所需的时间较长，溶剂用量大，提取效率不 高；而回流所需的温度较高，易造成活性成分的分解或 挥发(白藜芦醇热稳定性不好：70～80℃下加热 30min， 有部分分解)，对白藜芦醇的提取不利。相对于这些传 统的提取方法，用超声波技术辅助提取具有较多的优 点：能够提高提取率、缩短提取时间、降低能耗、缩 短生产周期。同时，花生资源在我国极其丰富，而花 生蛋白和花生酱生产厂的副产品资源——花生红衣并没 有得到有效的、充分的利用。因而利用花生红衣资源 来提取其中的天然活性成分，具有良好的经济效益及深 远的意义。 1 材料与方法 1.1 材料与仪器 花生红衣 -山东鲁花 4号 山东青岛淳金植物油有 限公司。 无水乙醇、无水甲醇、石油醚、乙酸乙酯 均 为分析纯。 SB-5200D型超声波清洗器 宁波新芝生物科技股份 有限公司；RE52CS型旋转蒸发器 上海亚荣生化仪器 厂；WFG7200型可见分光光度计 龙尼柯上海仪器有限 公司；Cary 50 型紫外分光光度计 美国Varian仪器公 司；Prostar 高效液相色谱仪 美国Varian仪器公司。 1.2 测定方法 1.2.1 白藜芦醇含量的测定 由于白藜芦醇在305nm处 有最大吸收峰[5 ]，且吸光度和浓度成正比的关系，故选 择紫外分光光度法来测定白藜芦醇粗产品的相对量。用 高效液相色谱测定白藜芦醇的精确含量[6 ]，测定条件： 固定相：C18柱(200× 5)mm；流动相：乙腈 -水(25:75)； 流速：0.8ml /min；检测波长：305nm。 1.2.2 原花色素含量的测定 采用 Porter法[7 ]测定原花 色素的含量。 1.3 研究方法 1.3.1 提取剂的选择 以水、乙醇、甲醇、乙酸乙 酯、丙酮等 5种溶剂做提取剂，相同条件下对花生红衣 进行提取、过滤、浓缩定容，测定吸光值，进行比 较，确定适宜提取剂。 1.3.2 影响提取效果单因素的探讨 1.3.2.1 料液比对提取效果的影响 准确称取 20.0g花生红衣粉末 5份，经石油醚脱脂 后，弃去石油醚液，分别加入 80、1 00、1 20、1 40、 160ml 80%浓度的乙醇溶液，在 60℃、频率为 25kHz的 超声波水浴中，以一定的转速搅拌提取 30min。提取液 经浓缩回收乙醇后，用乙酸乙酯萃取，取乙酸乙酯层， 于 40℃下减压蒸馏至干，用甲醇溶解残留物，并定容 至 25ml。测定其中白藜芦醇及原花色素的吸光值，比 较料液比对提取效果的影响。 1.3.2.2 乙醇浓度对提取效果的影响 准确称取 20.0000g花生红衣粉末 5份，经石油醚脱 脂后，弃去石油醚液，分别加入 5 0 %、6 0 %、7 0 %、 80%、95% 浓度的乙醇溶液 100ml，在 60℃、频率为 25kHz的超声波水浴中，以一定的转速搅拌提取 30min。 提取液经浓缩回收乙醇后，用乙酸乙酯萃取，取乙酸 乙酯层，于 40℃下减压蒸馏至干，用甲醇溶解残留物， 并定容至 25ml。测定其中白藜芦醇及原花色素的吸光 值，比较浓度对提取效果的影响。 1.3.2.3 温度对提取效果的影响 准确称取 20.0g花生红衣粉末 5份，经石油醚脱脂 后，弃去石油醚液，加入 60%浓度的乙醇溶液 100ml， 分别在 40、50、60、70、80℃、频率为 25k Hz 的超 声波水浴中，以一定的转速搅拌提取 30min。提取液经 浓缩回收乙醇后，用乙酸乙酯萃取，取乙酸乙酯层， 于 40℃下减压蒸馏至干，用甲醇溶解残留物，并定容 至 25ml。测定其中白藜芦醇及原花色素的吸光值，比 较温度对提取效果的影响。 1.3.2.4 时间对提取效果的影响 准确称取 20.0g花生红衣粉末 5份，经石油醚脱脂 后，弃去石油醚液，加入 60%浓度的乙醇溶液 100ml， 在 60℃、频率为 25kHz 的超声波水浴中，以一定的转 速搅拌，分别提取 1 0、20、3 0、4 0、5 0 mi n。提取 液经浓缩回收乙醇后，用乙酸乙酯萃取，取乙酸乙酯 层，于 40℃下减压蒸馏至干，用甲醇溶解残留物，并 定容至 25ml。测定其中白藜芦醇及原花色素的吸光值， 比较提取时间对提取效果的影响。 1.3.2.5 pH对提取效果的影响 准确称取 20.0g花生红衣粉末 5份，经石油醚脱脂 后，弃去石油醚液，分别加入 6 0 % 浓度、p H 为 3、 4、5、6、7的乙醇溶液 100ml，在 60℃、频率为 25kHz 的超声波水浴中，以一定的转速搅拌提取 30min。提取 液经浓缩回收乙醇后，用乙酸乙酯萃取，取乙酸乙酯 层，于 40℃下减压蒸馏至干，用甲醇溶解残留物，并 定容至 25ml。测定其中白藜芦醇及原花色素的吸光值， 比较 p H 对提取效果的影响。 1.3.2.6 提取次数对提取效果的影响 准确称取 20.0g花生红衣粉末 5份，经石油醚脱脂 后，弃去石油醚液，加入 6 0 % 浓度、p H 为 3 的乙醇 溶液 100ml，在 60℃、频率为 25kHz的超声波水浴中， 以一定的转速搅拌提取 30min。以上述条件提取 1、2、 2005, Vol. 26, No. 7 食品科学 ※工艺技术146 3、4、5 次，提取液经浓缩回收乙醇后，用乙酸乙酯 萃取，取乙酸乙酯层，于 4 0℃下减压蒸馏至干，用甲 醇溶解残留物，并定容至 25ml。测定其中白藜芦醇及原 花色素的吸光值，比较提取次数对提取效果的影响。 1.3.4 在单因素实验的基础上优化提取工艺 以料液比、乙醇浓度、温度、提取时间 L9(4 3) 正交实验，优化提取条件。 2 结果与讨论 2.1 提取剂对提取效果的影响 结果见表 1。 提取剂 乙醇 甲醇 水 乙酸乙酯 丙酮 A305nm 0.412 0.371 0.288 0.288 0.407 A546nm 1.215 1.467 0.332 0.928 1.263 表1 不同提取剂对提取效果的影响 Table 1 Effect of different solvents on extraction result 由表 1可看出，不同提取剂对花生红衣中的白藜芦 醇和原花色素的提取效果不同，而且差别较大。对于 白藜芦醇，乙醇和丙酮的提取效果最佳；对于原花色 素，甲醇的提取效果明显较好，乙醇和丙酮相当。考 虑到产品的安全性和生产成本问题，选择乙醇做为提取 剂是经济合理的。 2.2 液料比对提取效果的影响 见图 1。 图1 液料比对提取效果的影响 Fig.1 Effect of the rate of solution to solid on extraction result 液料比的选择一般为 6: 1左右，太大不利于浓缩， 能耗较高，太小则不能将有效成分提取完全。本实验 选择 4:1～8:1的因素水平做研究。实验结果表明，随着 液料比的增加，提取得率增加，而超过 5 : 1 后，提取 效果反而下降，这有可能是 5:1的液料比已基本将原料 中的白藜芦醇和原花色素提取完全，随着液料比的增 加，溶液中水的比重也增加了，在用乙酸乙酯萃取的 过程中，一部分白藜芦醇和原花色素残留在水相中损失 掉了。由上图可得，最适液料比为 5 : 1。 2.3 乙醇浓度对提取效果的影响 见图 2。 图2 乙醇浓度对提取效果的影响 Fig.2 Effect of the concentration of ethanol on extraction result 由图 2可得，乙醇浓度为 60%时，提取效果最好， 随着乙醇浓度的增加，白藜芦醇、原花色素的得率反 而降低，这可能是随着其浓度增加，一些醇溶性杂质 和亲脂性成分溶出量增加，这些成分和白藜芦醇、原 花色素竞争同乙醇 - 水分子结合，从而导致白藜芦醇、 原花色素提取效果的下降。 2.4 温度对提取效果的影响 见图 3。 图3 温度对提取效果的影响 Fig.3 Effect of temperature on extraction result 如图 3 所示，随着温度的升高，提取得率增加， 6 0℃时效果最佳，而随着温度的继续升高，由于白藜 芦醇和原花色素都是热敏性物质，所以提取效果逐渐减 弱 。 147※工艺技术 食品科学 2005, Vol. 26, No. 7 2.5 时间对提取效果的影响 见图 4。 图4 时间对提取效果的影响 Fig.4 Effect of time on extraction result 由图 4可得，最佳提取时间是 30min，随着时间的 增加，提取得率增加，而超过 30min后，提取率降低， 这可能是因为30min就能较完全的提取白藜芦醇和原花色 素，而经过较长的时间，由于其热敏性较强，一部分 白藜芦醇、原花色素有所分解，故提取效果有所降低。 2.6 pH对提取效果的影响 见图 5。 由图 5 可知，p H 为 7 时，白藜芦醇、原花色素 提取率最低，而 p H 为 3 时，提取率相对最高，这是 因为在酸性介质下有利于防止原花色素被氧化，同时酸 性条件能裂解多酚与蛋白质、多糖及本身的氢键，有 利于原花色素的提取；而白藜芦醇在中性条件下，其溶 解度较低，故 pH为 3的条件，有利于白藜芦醇和原花 色素的提取。 2.7 提取次数对提取效果的影响 见图 6。 由图 6可知，提取 1次已经能将原料中的白藜芦醇 图5 pH对提取效果的影响 Fig.5 Effect of pH on extraction result 图6 提取次数对提取效果的影响 Fig.6 Effect of extracting times on extraction result 实验 料液比 乙醇浓度 温度 时间 吸光值 吸光值 编号 A B(%) C(℃) D(min) A305nm A54 6n m 1 1(1:4) 1(50) 1(50) 1(20) 0.3175 1.132 2 1 2(60) 2(60) 2(30) 0.3623 1.336 3 1 3(70) 3(70) 3(40) 0.4889 1.383 4 2(1:5) 1 2 3 0.2745 0.985 5 2 2 3 1 0.4351 1.220 6 2 3 1 2 0.3472 1.002 7 3(1:6) 1 3 2 0.4653 1.425 8 3 2 1 3 0.4165 1.354 9 3 3 2 1 0.5113 1.379 T 1 0.390、1.284 0.352、1.181 0.360、1.163 0.421、1.244 T 2 0.352、1.069 0.405、1.303 0.383、1.233 0.392、1.254 T 3 0.464、1.386 0.449、1.255 0.463、1.343 0.393、1.241 R 0.112、0.317 0.097、0.122 0.103、0.180 0.029、0.013 表2 正交实验结果 Table 2 Result of orthogonal experiment 和原花色素提取完全。故本研究提取次数为 1 次。 2.8 正交实验优化提取工艺 正交实验设计、方差分 析见表 2、表 3、表 4。 2005, Vol. 26, No. 7 食品科学 ※工艺技术148 来源 偏差平方和 自由度 F比 F临界值 显著性 A 0.020 2 10.000 9.000 * B 0.140 2 7.000 9.000 C 0.018 2 9.000 9.000 D 0.002 2 1.000 9.000 E 0.00 2 表3 A305nm的方差分析 Table 3 Variance analysis of A 305nm 来源 偏差平方和 自由度 F比 F临界值 显著性 A 0.157 2 13.652 6.940 * B 0.023 2 2.000 6.940 C 0.049 2 4.261 6.940 D 0.000 2 0.000 6.940 E 0.02 4 表4 A546nm的方差分析 Table 4 Variance analysis of A 546nm 由表 2 可得，花生红衣中提取白藜芦醇、原花色 素的影响因素中，影响效果依次为料液比、温度、乙 醇浓度、提取时间。经分析可知，白藜芦醇的最适提 取条件为 A 3C 3B 3D 1，即料液比 1:6，温度 70℃，乙醇 浓度 70%，提取时间 20min；而原花色素的最适提取条 件为 A 3C 3B 2D 2，即料液比 1:6，温度 70℃，乙醇浓度 60%，提取时间 30min。按照此两种工艺提取，提取效 果相差较小，考虑到生产的成本和周期，选择 60% 的 乙醇作为同时从花生红衣中提取白藜芦醇、原花色素的 提取剂，提取时间为 20min。故花生红衣中白藜芦醇、 原花色素的最适提取条件为：料液比 1:6，温度 70℃， 乙醇浓度 60%，提取时间 20min，pH3，提取次数 1次。 在此条件下，提取液的吸光值分别为 A 3 05 nm 0 . 53 26， A546nm 1 .473，白藜芦醇、原花色素的提取得率分别为 0.036%、4.96%。 3 结 论 超声波辅助提取较之传统的热浸提有着较高的效 率，20min即可将有效成分提取完全。选择乙醇作为提 取剂不仅经济合理，而且可以除去一些亲水性杂质，另 外还有一定的防腐作用。在此基础上，通过单因素实 验和正交实验，得出提取花生红衣中白藜芦醇、原花 色素的最佳工艺条件：料液比 1:6，温度 70℃，乙醇浓 度 60%，提取时间 20min，pH3，提取次数 1次，在此 条件下，白藜芦醇、原花色素的提取得率分别为 0.036%、 4.96%。 参考文献： [1] 王庆华, 吕振岳. 白藜芦醇的制备和检测[J]. 食品科技, 2002, (12): 67-68. [2] 张博. HPLC法测定紫金胶囊中白藜芦醇的含量[J]. 中草 药, 2001, 32(1): 35. [3] 魏福祥, 韩菊, 张兰, 等. 葡萄籽中提取低聚原花色素的 技术研究[J]. 现代化工, 2001, 21(4): 27-29. [4] Pekic B, Kovac V, Alonso E. Study of the extraction of proanthocyanidins from grape seeds[J]. Food Chem, 1998, 61(12): 201-206. [5] 戴蕴青, 韩雅珊, 赵文恩, 等. 红葡萄酒中白藜芦醇及其 糖苷异构体的反相 HPLC分析[J]. 中国农业大学学报, 2002, 7(1): 14-18. [6] 朱鸿津. HPLC法测定虎杖中白藜芦醇的含量[J]. 中国野 生植物资源, 2001, 20(1): 49-50. [7] L J Porter, L N Hrstich, B G Chan. The conversion of procyanidins and prodelphinidins to cyaniding and delphinidin[J]. Phytochemistry, 1986, 25(1): 223-230. efefefef 信 息 efefefef f e f 日本开发出PET瓶循环回收技术 现在的 PET废旧瓶的再生大多采用机械回收方法，这些方法无法将 PET废旧瓶还原到生产用 PET树脂。 要进一步提高回收率必须采用真正循环型的化学回收技术。日本帝人公司开发了一种从废PET瓶中回收DMT (对苯二甲酸二甲酯)和EG(乙二醇)的循环方法：先把废PET瓶压碎并清洗，然后溶解于EG中，在EG的 沸点温度和 0.1MPa的压力下，把 PET进行解聚，生成双一对苯二甲酸羟乙酯(BHET)；除去滤渣和添加剂， 使BHET与甲醇起反应，在甲醇的沸点温度和 0.1MPa的压力下，经过酯交换反应生成DMT和EG；再经 过蒸馏，把DMT和EG进行分离，然后通过重结晶过程，把DMT精制；通过蒸馏把EG进行纯化，甲 醇可循环使用。回收的DMT和EG的纯度都达到 99.99%，生产成本与通用的DMT和EG法的成本不相上 下。DMT可以转化成纯 TPA(对苯二甲酸)，用于制造瓶级 PET树脂。从回收瓶的再生到生产出新的瓶制 品，完成这一过程大约需要 3 天时间。