酿酒葡萄皮渣中多酚物质提取的研究

郭红珍，李丛胜，茹少玉

（1.廊坊师范学院生命科学学院，河北廊坊065000；2.天津市五福心语食品科技有限公司，天津300499）

酿酒葡萄皮渣中多酚物质提取的研究

郭红珍1，李丛胜1，茹少玉2

（1.廊坊师范学院生命科学学院，河北廊坊065000；2.天津市五福心语食品科技有限公司，天津300499）

以酿酒后分离的葡萄皮渣为原料，对其多酚类物质的提取条件进行了研究。在单因素试验的基础上，以乙醇体积分数、料液比、浸提时间、浸提温度为影响因素，以葡萄皮多酚得率为评价指标，进行4因素3水平正交试验，确定出的最佳浸提条件为浸提剂为体积分数70%的乙醇，浸提温度80℃，浸提时间40 min，按1∶7（g∶mL）的料液比，浸提次数为3次，在此条件下，葡萄皮渣中多酚提取量为30.03 mg/g。

葡萄皮渣；植物多酚；提取

随着天然提取的功能性食品添加剂的逐渐兴起，植物多酚以其在植物界分布的广泛性、生理功能的多样性以及来源丰富性等特点，逐渐成为当前研究的热点，被形象地称为“一座有待开发的金矿”[1-4]。植物多酚的独特结构赋予了它一系列独特的化学性质，其具有消除人体内的自由基[5]、降血脂[6-7]、抗血栓[8-9]、预防动脉粥样硬化和冠心病、预防、抑制癌症[10]等多种生理功能。因此，植物多酚被称为葡萄及葡萄酒中对人类健康最为有效的功能成分，享有“第七类营养素”之称[11]，有着广阔的开发应用前景。国内外研究表明，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，其抗氧化能力为维生素E的50倍，是维生素C的20倍[12]。因此，葡多酚在医药、保健品、食品和化妆品领域都具有广泛的应用前景。

目前，在我国葡萄皮渣通常被当作肥料、饲料甚至垃圾处理，不仅不能挖掘其中的经济效益，造成很大的浪费，而且由于不加处理直接作为垃圾倾倒，形成了很大的环保压力。因此，开展葡萄皮渣综合利用，不仅可以获得良好的经济效益，而且能够有效减轻环保压力，获得巨大的社会效益。本试验以酿酒后分离的葡萄皮渣为原料，对其多酚类物质的提取条件进行了优化，最终确定最佳浸提条件，以便为葡萄皮渣的开发利用提供科学依据。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

葡萄皮渣：本试验室酿制葡萄酒所分离出的下脚料；无水甲醇、无水乙醇、KH2PO4、Na2HPO4、FeSO4、酒石酸钾钠、焦性没食子酸等（均为分析纯）：国药集团化学试剂有限公司。

1.2仪器与设备

723分光光度计：上海分析仪器厂；JA21002电子天平：日本岛津公司；恒温水浴锅：常州国华仪器厂；ZRD5210电热鼓风干燥箱：上海智诚仪器仪表有限公司；40目筛：上海玺瑞五金丝网有限公司；LK120-30型粉碎机：潍坊市精华粉体工程设备有限公司。

1.3试验方法

1.3.1工艺流程及操作要点

原料预处理→按一定比例加入浸提剂→在热水浴中搅拌状态下热浸提一定时间→精密滤纸过滤→分离过滤液→静置

原料的预处理：酿酒后分离的葡萄皮渣在烘干箱中60℃条件下烘至质量恒定，粉碎，过40目筛，避光保存。

多酚浸提：称取葡萄皮渣粉末1.000 g，分别加入浸提剂，在70℃水浴浸提1 h，趁热过滤，滤液定容至25 mL。

1.3.2没食子酸标准曲线的绘制

吸取0、10.0 mg/L、20.0 mg/L、30.0 mg/L、40.0 mg/L、50.0 mg/L的没食子酸标准使用液各1.0 mL，分别加5.0 mL水，1.0 mL福林-酚试剂和3.0 mL碳酸钠溶液，混匀，没食子酸标准溶液质量浓度分别为0、1.0mg/L、2.0mg/L、3.0mg/L、4.0 m/L、5.0 mg/L，显色，放置2 h，以蒸馏水管为空白，在波长765 nm处测定标准溶液的吸光度值，以没食子酸质量浓度（x）为横坐标，吸光度值（y）为纵坐标，绘制标准曲线。

1.3.3葡萄皮渣多酚的提取

准确吸取1 mL供试液置于25 mL容量瓶中，加蒸馏水4mL和酒石酸溶液5mL，充分混合，再加pH7.5的缓冲溶液（KH2PO4、Na2HPO4）至刻度，用1 cm比色杯，在波长540 nm处，以试剂空白溶液作参比，测吸光度值A，得到葡萄皮渣多酚质量浓度，并计算葡萄皮渣多酚提取量，其计算公式如下：

式中：ω为葡萄皮渣多酚提取量，mg/g；C为葡萄皮渣多酚质量浓度，mg/mL；V为提取液的体积，mL；m为葡萄皮渣质量，g。

1.3.4单因素试验

在其他条件不变的情况下，分别考察浸提溶剂（无水乙醇、无水甲醇、体积分数50%乙醇、体积分数50%甲醇），浸提剂体积分数（0、20%、40%、60%、80%、100%）、料液比（1∶3、1∶5、1∶7、1∶9、1∶11、1∶13、1∶15（g∶mL）），浸提时间（10 min、20min、30 min、40 min、50 min、60 min）、浸提温度（20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃）和浸提次数（1、2、3、4、5）对葡萄皮渣多酚提取量的影响。

1.3.5正交试验

在单因素试验的基础上，以乙醇体积分数、浸提温度、浸提时间、料液比为影响因素，葡萄皮渣多酚提取量为考察指标进行L9（34）正交试验，正交试验因素与水平见表1。

表1　葡萄皮渣多酚浸提工艺优化正交试验因素与水平Table 1 Factors and levels of the orthogonal experiments for extraction process optimization of grape pomace polyphenol

2　结果与分析

2.1没食子酸标准曲线的绘制

图1　没食子酸标准曲线Fig.1 Standard curve of gallic acid

由图1可知，由没食子酸标准曲线得到回归方程：y=0.637x-0.069 6，相关系数R2=0.998 6，结果表明，标准曲线的拟合度良好，可用于葡萄皮渣多酚提取量的测定。

2.2浸提溶剂的选择

称取葡萄皮渣粉末1.000g，分别加入不同浸提溶剂，在70℃水浴浸提1 h，趁热过滤，滤液定容至25 mL，吸取1 mL显色测定吸光度值，计算葡萄皮渣多酚提取量，结果见表2。

表2　不同浸提溶剂对多酚浸提的影响Table 2 Effect of different solvent treatment on polyphenol extraction

由表2可知，利用不同的溶剂从葡萄皮渣中提取多酚物质，以体积分数50%乙醇提取时提取量最高，其次为体积分数50%甲醇，而无水甲醇、无水乙醇和水的提取量较低，乙醇和甲醇相比，提取效果要好，这可能与多酚物质与乙醇的极性相近有关，因此选择体积分数为50%的乙醇作为多酚浸提溶剂。

2.3乙醇体积分数对多酚浸提的影响

称取1.000 g葡萄皮渣粉末，加入不同体积分数的乙醇浸提剂，在70℃水浴浸提1h，趁热过滤，滤液定容至25 mL，吸取1 mL显色测定吸光度值，计算葡萄皮渣多酚提取量，结果见表3。

表3　不同乙醇体积分数对多酚浸提的影响Table 3 Effect of different ethanol concentration on polyphenol extraction

由表3可知，随乙醇体积分数的增加，葡萄皮渣多酚提取量呈现出先增加后逐渐降低的趋势，其中以体积分数为60%的乙醇溶液提取效果最好。由于多酚是一大类极性范围很广的物质，根据相似相溶原理，当提取溶剂的极性与多酚的极性接近时，对多酚的提取效果会更好，因此选择体积分数60%乙醇为最佳浸提溶剂。

2.4料液比对多酚浸提的影响

称取1.000 g葡萄皮渣粉末，加入体积分数60%乙醇浸提溶剂，按照不同的料液比在70℃水浴浸提1 h，趁热过滤，滤液定容至25 mL，吸取1 mL显色测定吸光度值，计算葡萄皮渣多酚提取量，结果见表4。

表4　不同料液比对多酚浸提的影响Table 4 Effect of different solid-liquid ratio on polyphenol extraction

由表4可知，随料液比增大，葡萄皮渣多酚提取量先增大后减小，在料液比为1∶9（g∶mL）时，多酚提取量达到最大值，说明多酚的溶出量已达饱和，继续增大料液比，葡萄皮渣多酚提取量反而减小，因此选择液料比为1∶9（g∶mL）。

2.5浸提时间对多酚浸提的影响

称取1.000 g葡萄皮渣粉末，按1∶9（g∶mL）的料液比，于体积分数60%乙醇溶液中浸提，在70℃水浴浸提不同时间后，趁热过滤，滤液定容至25 mL，吸取1 mL显色测定吸光度值，计算葡萄皮渣多酚提取量，结果见表5。

表5　不同浸提时间对多酚浸提的影响Table 5 Effect of different extraction time on polyphenol extraction

由表5可知，随浸提时间延长，浸提更加充分，多酚的溶出量逐渐增大，20 min时达到最大值，继续延长浸提时间，多酚提取量有所下降，可能与长时间浸提会破坏多酚结构有关，因此选择浸提时间为20 min。

2.6浸提次数对多酚浸提的影响

称取1.000 g葡萄皮渣粉末，按1∶9（g∶mL）的料液比，于体积分数60%乙醇溶液中浸提，在70℃水浴浸提20 min，趁热过滤，滤液定容至25 mL，吸取1 mL显色测定吸光度值，计算葡萄皮渣多酚提取量，结果见表6。

由表6可知，随着浸提次数的增加，葡萄皮渣多酚提取量逐渐增加，但浸提3次后继续增加浸提次数，葡萄皮渣多酚提取量增加不明显，因此选择浸提次数为3次。

表6　不同浸提次数对多酚浸提的影响Table 6 Effect of different extraction times on polyphenol extraction

2.7浸提温度对多酚浸提的影响

称取1.000 g葡萄皮渣粉末，按1∶9（g∶mL）的料液比，在温度分别为20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃的水浴中用体积分数为60%的乙醇回流提取20 min，考察浸提温度对葡萄皮渣多酚提取量的影响，结果表7。

表7　不同浸提温度对多酚浸提的影响Table 7 Effect of different extraction temperature on the extraction result of polyphenols

由图2可知，温度对葡萄皮渣多酚的浸提有较大影响，随着温度升高，多酚提取量逐渐增大，在低于50℃时，葡萄皮渣多酚浸提量随温度升高增加较慢，50℃以后随着温度增加，浸提量迅速增加，浸提温度高于90℃后多酚提取量增加不明显。可能是由于随着温度升高，多酚的化学结构遭到破坏，另外在高温下乙醇挥发使料液比改变，影响提取量的增加幅度。因此选择浸提温度为90℃。

2.8正交试验确定最佳浸提条件

在单因素试验的基础上，以乙醇体积分数、浸提温度、浸提时间、料液比为影响因素，葡萄皮渣多酚提取量为考察指标，进行L9（34）正交试验，正交试验结果与分析见表8。

表8　葡萄皮渣多酚浸提工艺优化正交试验结果与分析Table 8 Results and analysis of orthogonal experiments for extraction process optimization of grape pomace polyphenol

由表8可知，影响葡萄皮渣多酚类物质提取量的因素主次顺序为D＞A＞C＞B，即料液比对葡萄皮渣多酚浸提效果影响最大，其次为乙醇体积分数和浸提时间，浸提温度影响较小。最佳提取条件为A3B1C3D1，即浸提剂为体积分数为70%的乙醇，浸提温度80℃，浸提时间40 min，料液比为1∶7（g∶mL），在此条件下葡萄皮渣多酚提取量为30.03 mg/g。

3　结论

利用不同的溶剂从葡萄皮渣中提取多酚物质，其浸提量有较大的差异，其中以体积分数为50%的乙醇提取量为最高，其次为体积分数为50%的甲醇，而甲醇、无水乙醇和水的浸提量较低。

利用乙醇溶液法提取葡萄多酚具有方法简便、无污染、容易操作等优点，正交试验结果表明，葡萄皮渣多酚浸提的最佳工艺条件是浸提剂为体积分数为70%的乙醇溶液，浸提温度80℃，浸提时间40 min，料液比为1∶7（g∶mL），浸提次数为3次，在此条件下葡萄皮渣多酚提取量为30.03 mg/g。

[1]郭新竹，宁正祥.天然酚类化合物及其保健作用[J].食品工业，2002（3）：28-32.

[2]吴丹，陈健初.葡多酚的应用研究进展[J].粮油加工与食品机械，2003（5）：102-104.

[3]刘运华，胡建华.植物多酚的研究进展[J].武汉工业学院学，2005，24（4）：110-112.

[4]齐继承.植物多酚的开发应用前景[J].中国医药技术与市场，2007（4）：58-59.

[5]狄莹.植物多酚[M].北京：科学出版社，2000：17-21.

[6]FRANKEL E N,WATERHOUSE A L,KINSELLA J E.Inhibition of human LDL oxidation by resveratrol[J].Lancet,1993,341：1103-1104.

[7]GEHM B D,MCANDREWS J M,CHIEN P Y,et al.Resveratrol,a polyphenoliccompoundfoundingrapesand wine,isan agonist for the estrogenreceptor[J].Proc Natl Acad Sci,1997,94：138-143.

[8]板仓弘重，郝素彬.红葡萄酒的功与过[J].日本医学介绍，1997，18（1）：18.

[9]刘魁英.食品研究与数据分析[M].北京：中国轻工出版社，1998：25-29.

[10]陈曾三.葡萄酒功能性研究最新动向[J].酿酒，1998（5）：53-55.

[11]许申鸿，杭湖.葡萄籽和葡萄皮清除自由基作用的研究[J].食品科学，1999，20（12）：28-30.

[12]吕丽爽，曹栋.脱脂葡萄籽中的低聚原花青素的提取[J].无锡轻工大学学报，2001，20（20）：208-210.

[13]刘树文，王华.葡萄与葡萄酒中白藜芦醇的研究进展[J].西北植物报，1999，19（5）：144-148.

[14]凌关庭.有“第七类营养素”之称的多酚类物质[J].中国食品添加剂，2000（1）：28-37.

[15]崔结.葡萄皮色素的提取及其性能测试[J].湖州师范学院学报，2000，22（3）：46-47.

[16]万本屹，李宏，董海州.葡萄籽原花青素提取及其应用研究进展[J].粮食与油脂，2002（2）：43-45.

[17]李群梅，杨昌鹏，李健，等.植物多酚提取与分离方法的研究进展[J].保鲜与加工，2010，10（1）：14-20.

[18]李巨秀，李利霞，曾王旻，等.燕麦多酚化合物提取工艺及抗氧化活性的研究[J].中国食品学报，2010，10（5）：14-20.

Extraction of polyphenols from grape wine pomace

GUO Hongzhen1,LI Congsheng1,RU Shaoyu2
(1.College of Life Science,Langfang Teachers University,Langfang 065000,China; 2.Tianajin Wufuxinyu Food Science and Technology Co.,Ltd.,Tianjin 300499,China)

Using grape wine pomace separated after wine brewing as raw material,the polyphenols extraction conditions were studied.On the basis of single factor experiment,using grape wine pomace extraction rate as evaluation index,ethanol concentration,solid-liquid ratio,extraction time and temperature as evaluation factors,the optimal extraction conditions were determined by four factors and three levels orthogonal experiments.The results showed that the optimal extraction conditions were ethanol concentration 70%,temperature 80℃,time 40 min,solid to liquid ratio 1∶7(g∶ml), and extraction times 3.Under the conditions,the polyphenol extraction content from grape wine pomace was 30.03 mg/g.

grape pomace;plant polyphenol;extraction

S663.1

0254-5071（2016）08-0148-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2016.08.033

2016-01-09

大学生创新创业计划（201410100011）；廊坊师范学院院项目（LSZY201304）；河北省食药用菌应用技术研发中心（YF201411）；天津市科技计划项目（14ZXCXSY00118）共同资助

郭红珍（1974-），女，副教授，硕士，研究方向为食品发酵教学及科研工作。