桂皮多酚的提取及稳定性研究

李利华,宋凤敏，郭豫梅

(陕西理工大学 化学与环境科学学院,陕西 汉中 723000)

桂皮，又称香桂，是樟科樟属肉桂组植物树皮的通称，主要分布在我国广东、福建、浙江、四川等省[1]。桂皮中含有桂皮油、多酚类、黄烷醇及其多聚体、萜类、木脂素、多糖等多种活性成分，既是常用的芳香烹饪调味品，又是重要的食品工业香料，亦可入药，具有温脾胃、暖肝肾、散瘀止痛、温通经脉等功效[2-4]。

目前，对桂皮的研究主要集中在桂皮醛、挥发油等脂溶性活性成分的分析检测[5-7]；而有关桂皮中多酚类化合物的提取及性质研究报道较少[8，9]。据文献报道，桂皮多酚的主要成分是原花青素，且原花青素含量丰富，高于葡萄籽，具有抗氧化及抗血管生成、降血糖、抗炎及免疫调节、抗癌等生物活性[10-12]，具有较好的开发应用前景。本研究选取乙醇作为桂皮多酚提取剂，利用正交实验设计法优化桂皮多酚的提取工艺条件，并考察了介质温度、pH、氧化还原剂浓度的变化对桂皮多酚稳定性的影响；旨在为桂皮多酚的进一步研究和开发利用提供一定的理论指导。

1 实验部分

1.1 材料与主要仪器

桂皮：购于当地大药房，将桂皮洗净，低温烘干水分，研成细粉，置于密闭容器备用。

没食子酸标准品：优级纯；福林试剂、无水碳酸钠、30%双氧水、亚硫酸钠等试剂：均为分析纯。

UV型紫外-可见分光光度计 日本岛津仪器公司；TD-214型光电分析天平 北京梅特勒精密仪器公司；PHS-3C 酸度计 北京天创尚邦仪器公司；SHB-III循环水式真空泵 开封市宏兴科教仪器厂。

1.2 实验方法

1.2.1 标准曲线的绘制

采用Folin-酚法[13]。准确称取没食子酸标准品0.10 g，用蒸馏水溶解并定容至1 L，即得0.10 mg/mL没食子酸标准溶液。分别吸取0,0.20,0.40,0.60,0.80,1.00,1.20,1.40,1.60 mL置于不同25 mL棕色容量瓶中，加蒸馏水补至6.0 mL，分别依次加入福林试剂1 mL， 20% Na2CO3溶液3 mL，混匀并定容至刻度线，避光显色30 min，于760 nm下测定吸光度值。绘制没食子酸标准品浓度x(mg/mL)和吸光度值y的标准曲线，所得回归方程为：y=0.6954x+0.0881(R2=0.9998)。

1.2.2 桂皮多酚的提取及提取率的测定

精密称取桂皮粉末2.0 g，按照一定的料液比加入一定体积分数的乙醇，在恒温条件下提取一定时间，趁热抽滤，滤液即为桂皮多酚提取液。

将提取液转移并定容至容量瓶中，准确移取 1.0 mL，根据1.2.1的方法测定吸光度值，代入标准曲线方程，求出多酚浓度，并计算桂皮多酚的提取率。

多酚提取率(%)=(测得浓度×提取液体积×稀释倍数)/称样质量。

1.2.3 单因素实验

以桂皮多酚提取率为衡量指标，分别考察桂皮多酚提取的主要影响因素：提取温度(40，50，60，70，80 ℃)、料液比(1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1∶60)、乙醇体积分数(40%、50%、60%、70%、80%)、提取时间(20，40，60，80，100 min)对桂皮多酚提取率的影响，筛选出各因素的最佳水平范围。每个处理做3份平行。

1.2.4 正交实验

根据筛选出的各因素最佳水平范围，采用L9(34)正交实验设计法，优化桂皮多酚的提取工艺，实验因素水平见表1。

表1 正交实验因素水平

1.2.5 桂皮多酚的稳定性研究

1.2.5.1 温度对桂皮多酚的影响

移取桂皮多酚提取液10.0 mL，分别置于不同温度(20，30，40，50，60，70，80 ℃)水浴中保温1 h，取出，冷却至室温，于760 nm下测其吸光度，考察温度变化对桂皮多酚稳定性的影响。

1.2.5.2 pH对桂皮多酚的影响

移取桂皮多酚提取液10.0 mL，分别加入不同pH值(2，4，6，8，10，12)的缓冲溶液1.0 mL，摇匀，室温下静置10 min，于760 nm下测其吸光度，考察pH变化对桂皮多酚稳定性的影响。

1.2.5.3 还原剂对桂皮多酚的影响

移取桂皮多酚提取液10.0 mL，分别加入不同浓度(0%、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%)的Na2SO3溶液1.0 mL，摇匀，室温下静置10 min，于760 nm下测其吸光度，考察还原剂Na2SO3浓度变化对桂皮多酚稳定性的影响。

1.2.5.4 氧化剂对桂皮多酚的影响

移取桂皮多酚提取液10.0 mL，分别加入不同浓度(0%、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%)的H2O2溶液1.0 mL，摇匀，室温下静置10 min，于760 nm下测其吸光度，考察氧化剂H2O2浓度变化对桂皮多酚稳定性的影响。

2 结果与分析

2.1 单因素实验结果分析

2.1.1 提取温度对桂皮多酚提取率的影响

图1 提取温度的影响

由图1可知，提取温度由40～70 ℃变化过程中，桂皮多酚提取率随提取温度的升高而增加，且70 ℃时多酚提取率达最大值，为3.66%；随温度继续升高，多酚提取率开始下降，这可能是高温易使溶出的多酚化合物键断裂。因此，提取温度选取70 ℃左右为宜。

2.1.2 料液比对桂皮多酚提取率的影响

图2 料液比的影响

由图2可知，在料液比由1∶20～1∶40变化过程中，随着溶剂量的增大，桂皮多酚提取率逐渐升高，在料液比为1∶40时，桂皮多酚提取率达最大值，说明桂皮多酚的溶解度达到饱和；之后溶剂量继续增加，多酚提取率有所下降；考虑后续还需要对提取液浓缩、提纯，溶液过多，能耗较大等；因此，料液比选取1∶40左右为宜。

2.1.3 乙醇体积分数对桂皮多酚提取率的影响

图3 乙醇体积分数的影响

由图3可知，乙醇体积分数在40%～60%时，桂皮多酚提取率随着乙醇体积分数的增大而上升，在乙醇体积分数为40%时，多酚提取率达最大值，为3.27%；当乙醇体积分数高于60%时，多酚提取率开始下降，这是由于酚类物质在乙醇溶液中溶解性较好，且浓度越大，多酚溶出率越高，但乙醇体积分数过高会使其他脂溶性杂质溶出增多，导致多酚溶出率下降。因此，乙醇体积分数选取60%左右为宜。

2.1.4 提取时间对桂皮多酚提取率的影响

图4 提取时间的影响

由图4可知，桂皮多酚的提取率随提取时间的延长呈先上升后下降的趋势；在20～60 min内，提取时间越长，多酚提取率越高，且在60 min时，提取率达最大值，为2.82%；在60～100 min内，多酚提取率骤然下降，这是由于提取时间过长会引起已溶出的多酚裂解，导致提取率下降。因此，提取时间选取60 min左右为宜。

2.2 正交实验结果分析

表2 正交实验设计及结果

由表2中R值可知，4个因素中对桂皮多酚提取率影响最大的因素是A(提取温度)，其次是C(乙醇体积分数)，D(提取时间)和B(料液比)对桂皮多酚提取率的影响不明显，优化得到的最佳工艺条件为A2B2C2D3，即：提取温度70 ℃，料液比1∶40(g/mL)，乙醇体积分数60%，提取时间70 min。

2.3 验证实验

在优化得到的桂皮多酚提取最佳工艺条件下，按照1.2.2流程提取桂皮多酚，制作3份平行试样，得到桂皮多酚平均提取率为3.87%(RSD≤2.21)，高于正交实验列表中的9组提取率，说明优化的桂皮多酚最佳提取工艺条件合理、稳定、可行，可作为桂皮多酚提取的最佳工艺条件。

2.4 桂皮多酚稳定性结果分析

2.4.1 温度对桂皮多酚稳定性的影响

图5 温度对多酚稳定性的影响

由图5可知，在20～40 ℃范围内，随着温度的升高，桂皮多酚的吸光度值变化不大，温度高于40 ℃，多酚的吸光度值明显下降，说明桂皮多酚对高温较敏感，在40 ℃以下稳定性较好。

2.4.2 pH对桂皮多酚稳定性的影响

图6 pH对多酚稳定性的影响

由图6可知，当介质pH为6时，桂皮多酚吸光度值较高，表明多酚在中性偏弱酸条件下比较稳定，当pH<6或pH>8时，多酚吸光度值均逐渐下降，表明桂皮多酚在强酸、强碱环境下不稳定，这可能是由于强酸、强碱条件易使多酚结构遭到破坏。

2.4.3 还原剂Na2SO3对桂皮多酚稳定性的影响

图7 还原剂Na2SO3对桂皮多酚稳定性的影响

由图7可知，Na2SO3浓度在0%～0.06%范围内，随着还原剂Na2SO3浓度的增大，桂皮多酚吸光度值呈上升趋势，说明还原剂Na2SO3对桂皮多酚有一定的保护作用，桂皮多酚在低浓度的Na2SO3中稳定性较好。

2.4.4 氧化剂H2O2对桂皮多酚稳定性的影响

图8 氧化剂H2O2对桂皮多酚稳定性的影响

由图8可知，在实验浓度范围内，随着氧化剂H2O2浓度的增大，桂皮多酚吸光度值变化不明显，说明低浓度的H2O2对桂皮多酚的稳定性影响不大，桂皮多酚具有一定的抗氧化性能。

3 结论

在单因素实验的基础上，利用正交实验设计法对桂皮多酚的提取工艺进行优化，并考察了温度、pH、氧化剂浓度和还原剂浓度的变化对桂皮多酚稳定性的影响。正交实验结果表明，各因素对桂皮多酚提取率影响的先后顺序为：提取温度>乙醇体积分数>提取时间>料液比，优化得到的桂皮多酚最佳提取工艺参数为：提取温度70 ℃，料液比1∶40(g/mL)，乙醇体积分数60%，提取时间70 min。在此工艺参数条件下进行3次验证实验，得到桂皮多酚的平均提取率为3.87%(RSD≤2.21)，说明该工艺条件稳定、可行；桂皮多酚稳定性研究结果表明，桂皮多酚对高温较敏感，在40 ℃以下稳定性较好；桂皮多酚在中性偏弱酸条件下比较稳定；低浓度的还原剂Na2SO3对桂皮多酚有一定的保护作用，桂皮多酚稳定性较好；低浓度的氧化剂H2O2对桂皮多酚的稳定性影响不大，桂皮多酚具有一定的抗氧化性能。本研究结果可为桂皮多酚的进一步开发利用提供一定的科学依据和理论参考。