从葡萄皮中提取多酚物质

从葡萄皮中提取多酚物质 李凤英 崔蕊静 李春华 (河北科学技术师范学院食品工程系,昌黎, 066600) 摘 要 葡萄皮为葡萄加工的下脚料, 含有一定量的酚类物质,对其提取利用具有很高的经济价值。文中通过 单因素试验和正交试验, 确定了葡萄皮多酚提取的最佳条件:粉碎过 40 目的葡萄皮,用体积分数 50%的乙醇溶 液, 按 1 g : 9 mL 的料液比在 90e 回流浸提 20 min,在此条件下浸提 2次, 葡萄皮多酚浸提率为 941 88%。 关键词 葡萄皮, 多酚类物质,提取 第一作者:硕士,副教授。 收稿时间: 2004- 09- 02,改回时间: 2004- 11- 22 酚类化合物广泛存在于植物食品中,由于其羟基取代的 高反应性和吞噬自由基的能力而有很好的抗氧化活性[ 1]。国 内外研究明,在众多的植物多酚中, 以葡多酚抗氧化清除自 由基的能力最强, 其抗氧化能力为 VE 的 50 倍, V c 的 20 倍[ 2]。此外,葡多酚还具有预防高血压、抗动脉硬化、抗血栓、 抗胃溃疡、抗菌、抗炎、抗肿瘤、抗突变的生物活性及皮肤保健 及美容等功能[ 3~ 5]。因此, 葡多酚在医药、保健品、食品和化 妆品领域都具有广阔的应用前景。 葡葡多酚是一种植物多酚类活性物质, 主要存在于葡萄 籽与葡萄皮中,有资料表明, 红葡萄的果皮中, 多酚含量可达 25% ~ 50% ,种籽中则可达 50% ~ 70% [ 6]。目前对葡萄籽多 酚的提取和应用国内外已进行了大量的研究, 而葡萄皮作为 一种重要的多酚资源还未见研究利用的报道, 本文以酿酒后 分离的葡萄皮为原料, 对其多酚类物质的提取条件进行了研 究,以便为葡萄皮的开发利用提供新的价值。 1 材料和方法 111 原料与试剂 葡萄皮为实验室酿制干红葡萄酒所分离出的下脚料。甲 醇、乙醇、KH2PO4、Na2HPO4、FeSO4、酒石酸钾钠、没食子酸等 均为国产纯试剂。 112 主要仪器 723 分光光度计(上海分析仪器厂) ,电子天平 (日本岛津 公司) , 恒温水浴锅(常州国华仪器厂)。 113 试验方法 11311 提取工艺 原料预处理y溶剂浸泡y回流浸提y精密滤纸过滤y分 离过滤液y旋转蒸发脱除溶剂y烘干 11312 操作要点 ( 1)原料的预处理: 酿酒后分离的葡萄皮自然晾干, 粉碎 过 40 目筛, 避光保存。 ( 2)浸提溶剂的选择: 称取葡萄皮粉末 1 g (准确至 01000 1 g) ,分别加入蒸馏水、乙醇、甲醇、体积分数 50%乙醇、体积分数 50%甲醇中,在70e 水浴浸提1 h,趁热过滤,滤液定容至 25 mL, 吸取 1 mL显色测定吸光度,平行测定3 次,计算总酚含量。 ( 3)浸提单因素试验:对可能影响葡萄皮多酚得率的几个 因素(浸提剂浓度、料液比、浸提时间、浸提温度和浸提次数 ) 分别作单因素试验, 测定提取液的吸光度, 平行测定 3 次, 计 算总酚含量。 ( 4)最佳浸提条件的选择: 以乙醇体积分数、料液比、浸 提时间、浸提温度为因素, 选择 L9 ( 34)正交表进行四因素三水 平试验, 各处理重复 3 次,并进行方差分析。 11313 总酚含量的测定 113131 1 样品吸光度的测定 准确吸取 1 mL 试液,转移至 25 mL 容量瓶中 ,加蒸馏水 4 mL和酒石酸亚铁溶液 5 mL ,充分混合, 再加 pH 715 的缓 冲溶液至刻度, 用 10mm 比色杯,在波长 540 nm 处,以试剂空 白溶液作参比, 测吸光度 A。 113131 2 曲线的制作 准确称取没食子酸标准样品 015 g,加蒸馏水溶解并移入100 mL容量瓶中定容,在 6只 100 mL容量瓶中分别加入 510 g/ L 没 食子酸标准样品0、1、2、3、5、10 mL,加入蒸馏水定容至100 mL ,各 吸取 1mL,同 11 31 51 1方法测定,绘制标准曲线(见图1)。 图 1 没食子酸标准曲线 113131 3 结果计算 葡萄皮总酚含量, w = C V / m 式中: w , 多酚含量( mg/ g) ; C, 葡萄皮多酚质量浓度( mg / mL ) ; V ,提取液的体积( mL) ; m ,葡萄皮质量( g)。 2 结果与分析 211 浸提溶剂的选择 从图 2可以看出, 利用不同的溶剂从葡萄皮中提取葡多 活性物质的分离与提纯 2005年第 31卷第 4期(总第 208期) 147 酚,其浸提量有较大的差异, 其中以体积分数 50% 乙醇浸提 量为最高,其次为体积分数 50% 甲醇,而甲醇、体积分数 95% 乙醇和水浸提量较低。经 LSR 检验, 各处理间差异都达极显 著水平。因此选择乙醇作为最佳浸提溶剂。 图 2 不同溶剂对葡萄皮多酚浸提效果的影响 212 单因素的影响 21211 乙醇体积分数的影响 称取 1g(准确至 01 000 1 g)葡萄皮粉末,分别加入到 0%、 20%、40%、60%、80%、100%的乙醇溶液中,在 70e 水浴避光 浸提 1 h, 趁热过滤,滤液定容至 25 mL , 吸取 1 mL ,显色测定 吸光度,计算总酚含量, 结果如图 3 所示。 图 3 乙醇体积分数对葡萄皮多酚浸提量的影响 从图 3 可见,随着乙醇体积分数的提高, 葡萄皮多酚浸提 量显著增加, 但乙醇体积分数超过 60%以后, 随着体积分数 增加, 多酚含量下降。经 LSR 差异显著性分析, 除 20% 乙醇 与 100%乙醇之间差异不显著以外, 各处理间差异达显著水 平,初步确定乙醇体积分数为 60%。 21212 料液比的影响 按 1: 3、1: 5、1: 7、1: 9、1: 11、1: 13、1: 15( g: mL)料液比加 入体积分数 60%乙醇,其他条件同 2. 2. 1, 结果见图 4。 图 4 不同料液比对葡萄皮多酚浸提量的影响 随着料液比的增大, 葡萄皮多酚浸提量增加,但料液比超 过 1 g : 9 mL 时,再增加料液比,浸提量增加不大, 通过SLR新 复极差检验, 料液比( g: mL)在 1: 7 和 1: 9 之间有显著差异, 料液比超过 1: 9以后, 各处理之间没有显著差异。因此, 料液 比确定为 1: 9。 21213 浸提时间的影响 称取 1g(准确至 01000 1 g )葡萄皮粉末, 按 1: 9 的料液 比, 分别于 70 e , 60% 乙醇溶液中浸提 10、20、30、40、50、60 min,结果见图 5。 图 5 不同时间对葡萄皮多酚浸提量的影响 在其他条件一定的情况下 , 30 min 内随着浸提时间的增 加, 葡萄皮多酚浸提量逐渐增加, 30 min 以后浸提量稍有下 降。浸提时间确定为 30 min。 21214 浸提温度的影响 称取 1 g(精确至 010001)葡萄皮粉末,按 1: 11 的料液比, 在温度分别为 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 e 的水浴中用 60%的乙醇回流提取 30 min,结果见图 6。 图 6 不同温度对葡萄皮多酚浸提量的影响 由图 6可见, 温度对葡萄皮多酚的浸提量有较大影响, 在 低于 50 e 时, 葡萄皮多酚浸提量随温度升高增加较快, 50e 与 60e 差异很小, 70 e 以后随着温度增加, 浸提量迅速增加。 经 SLR检验, 浸提温度除 50 e 与 60 e , 90 e 与 100 e 差异不 显著外, 其余各处理差异显著。确定浸提温度为 90e 。 21215 浸提次数的影响 称取 1 g(准确至 01000 1 g)葡萄皮粉末, 在 90 e 水浴用 60%的乙醇溶液分别浸提一次、两次、三次、四次、五次, 每次 回流提取 30 min,结果见图 7。 由图 7看出, 随着浸提次数的增加, 葡萄皮多酚浸提量逐 渐减少, 从节约溶剂和能源考虑, 以浸提两次比较适宜, 浸提 率达 811 78%。 213 最佳浸提条件的选择 食品与发酵工业 FOOD AND FERMENTAT ION INDUSTRIES 148 2005 Vol. 31 No. 4 ( Total 208) 图 7 浸提次数对葡萄皮多酚提取率的影响 表 1 葡萄皮多酚浸提考察因素及水平 因 素 水平 1 2 3 ( A)乙醇体积分数/ % 50 60 70 ( B)温度/ e 80 90 70 ( C)时间/ min 30 20 40 ( D)料液比( g: mL) 1: 7 1: 9 1: 11 通过正交试验和方差分析结果表明,影响葡萄皮多酚类 物质浸提量的因素主次顺序为: B> A> C> D,即浸提温度对 葡萄皮多酚浸提效果影响最大,其次为乙醇浓度和浸提时间, 料液比影响较小。综合考虑,葡萄皮多酚的最佳提取条件为: 浸提温度 90 e , 50%乙醇按 1g : 9 mL 的料液比浸提 20 min,浸 表 2 葡萄皮多酚浸提正交试验结果 试验号 A B C D 多酚含量 / mg#g- 1 1 1( 50) 1( 80) 1( 30) 1( 1: 7) 71881 2 1( 50) 2( 90) 2( 20) 2( 1: 9) 101930 3 1( 50) 3( 70) 3( 40) 3( 1: 11) 71107 4 2( 60) 1( 80) 2( 20) 3( 1: 11) 71289 5 2( 60) 2( 90) 3( 40) 1( 1: 7) 81700 6 2( 60) 3( 70) 1( 30) 2( 1: 9) 51832 7 3( 70) 1( 80) 3( 40) 2( 1: 9) 61561 8 3( 70) 2( 90) 1( 30) 3( 1: 11) 71380 9 3( 70) 3( 70) 2( 20) 1( 1: 7) 41922 K 1 81639 71244 7103 71168 K 2 71274 91003 71714 71774 K 3 61288 51954 71456 71259 R 21351 31049 01684 01606 提量为 101 93 mg/ g(葡萄皮多酚总量为 141 59 mg/ g ) , 葡萄皮 多酚浸提率为 741 88% ,在此条件下浸提两次, 葡萄皮多酚浸 提率为 941 88%。 表 3 葡萄皮多酚浸提方差分析表 变异来源 SS df MS F F0105 F0101 A 241686 2 121343 421213* * 2185 4150 B 1061089 2 531045 1811411* * C 21340 2 11170 41001* D 11373 2 01687 21348 误差 31509 12 01292 3 结 论 酿酒后分离的葡萄皮中仍含有大量的多酚类物质, 其含 量远高于葡萄籽 ,对其进行提取利用具有很高的经济价值。 葡萄皮多酚浸提的最佳工艺条件是: 采用 50%的乙醇溶 液, 按 1: 9 的料液比在 90 e 回流浸提 20 min, 在此条件下浸提 两次, 葡萄皮多酚浸提率为 941 88%。 参 考 文 献 1 郭新竹,宁正祥1 天然酚类化合物及其保健作用[ J] 1 食品 工业, 2002, 3: 28~ 29 2 吕丽爽,曹栋1 脱脂葡萄籽中的低聚原花青素的提取[ J]1 无锡轻工大学学报, 2001, 20( 2) : 208~ 210 3 许申鸿,杭湖1 葡萄籽和葡萄皮清除自由基作用的研究 [ J]1 食品科学, 1999, ( 12) : 28~ 30 4 凌智群,张晓辉1 原花青素的药理学研究进展[ J] 1 中国药 理学通报, 2002, 18( 1) : 9~ 12 5 钟进义,王传现1 葡多酚对人体抗氧化能力的影响[ J] 1 中 国公共卫生, 2002, 18( 4) : 404~ 405 6 吴 丹,陈健初1 葡多酚的应用研究进展[ J]1 食品科技, 2003( 5) : 57~ 59 7 熊皓平,杨伟丽, 张友胜等1 显齿蛇葡萄多酚含量测定方 法的比较研究[ J]1 湖南农业大学学报, 2001, 27( 5) : 381~ 383 8 刘魁英1 食品研究与数据分析[ M ] 1 北京: 中国轻工出版 社, 1998 政策法规标准 欧盟将加强食品风险预警管理 近日, 为了降低食品生产和销售过程中的各种风险, 并且加强食品追溯性管理的实施, 欧盟要求:自 2005 年起,对 于任何出现在食品生产和销售过程中的安全问,食品生产企业都被强制要求及时向相关行政执法部门进行通报。此 项新已经通过审议并且被正式写入欧盟法规( EC/ 178/ 2002, 2002 年 1 月颁布)之中。此规定自 2005 年 1 月起生 效。 新规定指出: 对于任何食品及饲料产品因食品安全问题被撤出市场的行为, 其生产企业都需要向当地相关行政执法部门进 行通报, 以此来加强相关部门对食品风险预警系统的管理。 活性物质的分离与提纯 2005年第 31卷第 4期(总第 208期) 149