微波提取树莓籽中原花青素工艺

张佰清，张艳艳，李龙杰

(沈阳农业大学食品学院，辽宁 沈阳 110866)

微波提取树莓籽中原花青素工艺

张佰清，张艳艳，李龙杰

(沈阳农业大学食品学院，辽宁 沈阳 110866)

目的：探讨微波提取树莓籽中原花青素的方法，选出最佳的提取工艺参数。方法：以原花青素提取率为指标，考察乙醇体积分数、微波功率、料液比、微波时间4个因素对树莓籽中原花青素微波提取的影响。结果：树莓籽质量2g、乙醇体积分数60%、微波功率300W、料液比1:10(g/mL)的条件下提取时间3min为最佳工艺，采用该工艺条件，树莓籽的提取率最高可达7.19mg/g，约为传统水提法提取率的3倍。结论：微波提取树莓籽中原花青素耗时少、效率高。

树莓籽；原花青素；微波辅助提取

原花青素(procyanidins，PC)是植物中广泛存在的一类多酚化合物的总称。这类化合物是由不同数量的儿茶素或表儿茶素结合而成，在酸性溶液中加热可降解和氧化形成花色素[1-2]。国内外大量医学和药理学研究表明，PC具有多方面的生理活性：具有很强的抗氧化和清除自由基的作用，还有护肝解毒、降血压、降血脂、消炎、抗癌、治疗心血管疾病等功效[3-5]。

国外关于从植物种子中提取PC的报道很多[6-7]，一般采用水煮法[8]和溶剂提取法[9-10]。水煮法耗能大，操作困难。溶剂提取法得率高，但成本高安全性低，更可能造成环境污染。近年来，微波技术以其促进反应的高效性和选择性加热、操作简便、副产物少、产率高及产物易于提纯等优点，已应用于有机合成、酯化等反应中，目前也有文献报道用于天然产物的提取[11-14]。本研究通过对树莓籽进行微波处理，研究微波作用于溶剂浸取树莓籽PC过程，分析各因素对原花青素浸取率的影响，并最终确定最佳提取条件和影响浸提的显著性因素，为微波在树莓籽中原花青素提取方面的应用提供一定参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

树莓籽 辽宁今日农业有限公司抚顺农业园区。儿茶素对照品 中国药品生物制品检定所；试剂均为分析纯；实验用水为去离子水。

1.2 仪器与设备

MAS-I微波萃取器 上海新仪微波化学科技有限公司；UV-2000紫外-可见分光光度计 Unico上海仪器有限公司；RE52-AA真空旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂。

1.3 方法

1.3.1 PC提取方法

树莓籽用粉碎机粉碎，过40目筛，以石油醚(60～90℃)用索氏提取器提取油脂，晾干，加入适量提取溶剂，置于微波提取罐中进行微波提取。将提取后的混合物于5000r/min离心10min，得到提取液，取上清液定容至10mL容量瓶中待测定。

1.3.2 PC含量测定方法

[10]的香草醛-盐酸法。采用香草醛-盐酸法测定树莓籽提取物中原花青素的含量，添加6mL 4%香草醛甲醇溶液和3mL浓盐酸，在避光(20℃)的条件下反应15h，测得的原花青素含量具有较高的精确度。

1.3.3 原花青素提取的单因素试验

考察提取溶剂体积分数、提取时间、微波功率、液料比各单因素对提取液中原花青素提取率的影响。1.3.4 原花青素提取工艺的试验设计

在单因素试验的基础上，确定Box-Behnken设计的自变量，以提取液中原花青素含量为响应值，通过响应面曲面分析(response surface analysis，RSA)进行提取条件的优化。

2 结果与分析

2.1 PC提取的单因素试验

2.1.1 提取溶剂体积分数对PC提取率的影响

提取温度60℃、微波功率400W、料液比1:10(g/mL)、提取时间3min条件下，考察乙醇体积分数20%、40%、60%、80%、100%对原花青素提取效果的影响，结果如图1a所示。

图1a中0%乙醇对应的2.19mg/g是传统水提法(水作为提取剂，60℃水浴加热1h)的原花青素提取率。由此可得知，水虽然是PC的良好溶剂，但水并不是最适合PC的提取。随着乙醇体积分数增大，PC含量也逐渐增大，当乙醇体积分数为60%时，含量达到最大即7.41mg/g，随后开始逐渐下降。此外，随着乙醇体积分数的增大，提取液的表观澄清度越来越好。这是由于高体积分数乙醇可以除去多糖、寡糖和少量粗蛋白等杂质。因此，微波提取树莓籽中原花青素的溶剂应以60%乙醇溶液为宜。

2.1.2 微波功率对提取效果的影响

提取温度60℃、乙醇体积分数60%、料液比1:10(g/mL)、提取时间3min条件下，考察微波功率100、200、300、400、500、600W对原花青素提取效果的影响，结果如图1 b所示。

由图1b看出，微波功率在200～400W范围内PC的含量呈上升趋势，当微波功率超过400W以后提取的PC含量缓慢下降。这是因为微波功率过高，提取时样品的温度会瞬间升高，造成树莓籽PC的氧化损失，使提取率降低。由试验得知，微波功率在400W时，提取率可达8.91mg/g，此功率提取效果最佳。

2.1.3 料液比对提取效果的影响

提取温度60℃、乙醇体积分数60%、微波功率400W、提取时间3min条件下，考察料液比(g/mL)1:5、1:10、1:15、1:20、1:25、1:30对原花青素提取效果的影响，结果如图1 c所示。

由图1c可以看出，随着液料比值的减小，加快整个溶媒的传质过程，提取率会明显提高，但当料液比小于1:10(g/mL)时，PC提取率增加的幅度不大，而且料液比过小，溶剂用量和下一步浓缩工艺的能耗都会增加。料液比在1:10(g/mL)时的提取率是6.45mg/g，所以选择料液比1:10(g/mL)左右比较合适。

图1 乙醇体积分数(a)、微波功率(b)及料液比(c)对PC提取率的影响Fig.1 Effects of ethanol concentration, microwave power and material/liquid ratio on extraction rate of procyanidins from raspberry seeds

2.2 微波提取树莓籽中原花青素工艺优化响应面试验

以乙醇体积分数、微波温度、微波功率作为考察对象，采用响应面分析法安排试验，以获取最适工艺参数，试验因素水平见表1，响应面试验数据见表2。

表1 响应面试验因素水平编码表Table 1 Coded factors and their coded levels in response surface design

表2 响应面试验设计及结果Table 2 Arrangement and experimental results of response surface design

对试验数据进行多项式拟合回归，得到回归方程为：Y= 7.107143+0.2355X1+0.615375X2－2.832643X12。

对回归方程进行方差分析，结果见表3。

表3 回归方程的方差分析Table 3 Analysis of variance for the developed regression equation

从表3可以看出，模型显著(P＜0.01)，PC提取率与试验中3个因素的回归方程的F值为15.35639，方程显著。回归方程的线性相关系数为0.9961，说明因变量与3个自变量之间的线性关系显著。

回归方程各项的方差分析(表4)表明，对于因变量Y的一次项、二次项、交互项都是显著的，因此各项因素与PC提取率之间的关系不是简单的线性关系，而是二次关系，各因素之间存在一定的交互作用，同时失拟项也进一步表明回归方程可以较好地描述各因素与响应值之间的真实关系，因此可以利用该回归方程确定最佳的PC提取工艺条件。

表4 回归方程各项的方差分析Table 4 Analysis of variance for each term of the developed regression equation

图2 Y=f(X1,X2)的响应面图Fig.2 Response surface plot ofY=f(X1,X2)

图3 Y=f(X1,X3)的响应面图Fig.3 Response surface plot ofY=f(X1,X3)

图4Y=f(X2,X3)的响应面图Fig.4 Response surface plot ofY=f(X2,X3)

图2 ～4直观地给出了各两因素交互作用的响应面图。从响应面的最高点可以看出，在所选的范围内存在极值，即是响应面的最高点。比较几个图可知，因素X1(乙醇体积分数)、X2(微波波功率)对响应值的影响较大，表现为曲线比较陡，这与回归分析的结果吻合。由SAS分析得到最大响应值(Y)时，对应的编码值分别为X1=0.028、X2=－0.875、X3=0.371。与其相对应的原花青素的最佳提取条件为乙醇体积分数60.28%、微波功率312.50W、料液比1:10.74(g/mL)，原花青素提取率预测值7.21mg/g。

为检验响应面法的可行性，采用得到的最佳微波提取条件进行原花青素提取的近似验证实验，乙醇体积分数60%、超声波功率300W、料液比1:10(g/mL)，3次平行实验得到的得率验证值为7.19mg/g，与预测值相对误差为0.27%。因此响应面法可以优化原花青素微波提取。

3 结 论

微波辅助提取树莓籽中原花青素的最佳工艺为乙醇体积分数60%、微波功率300W、料液比1:10(g/mL)，在此条件下原花青素的提取率可达7.19mg/g。利用该方法提取率比传统水提法提高了约2倍。

参考文献：

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Optimization of Microwave Extraction for Procyanidins from Raspberry Seeds

ZHANG Bai-qing，ZHANG Yan-yan，LI Long-jie
(College of Food Science, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866, China)

Objective: To explore the microwave-assisted extraction of procyanidins from raspberry seeds and screen the optimal extraction parameters. Methods: The response surface design was used to investigate the effects of ethanol concentration,microwave power, material-liquid ratio and microwave time on extraction rate of procyanidins from raspberry seeds. Results: The optimal extraction conditions were ethanol concentration of 60%, ultrasonic power of 300 W, material/liquid ratio of 1:10 (g/mL)and microwave extraction time of 3 min. Under the optimal extraction conditions, the extraction rate of procyanidins from raspberry seeds was up to 7.19 mg/g, which exhibited a 3-fold enhancement compared with traditional water extraction. Conclusion: The optimized microwave extraction process for procyanidins from raspberry seeds is highly efficient and less time consumption.

raspberry seeds；procyanidins；microwave-assisted extraction

TS201.1

A

1002-6630(2011)06-0025-04

2010-04-27

张佰清(1966—)，男，副教授，博士，主要从事食品加工技术研究。E-mail：sybaiqingxl@sina.com