甜橙皮中橙皮苷提取工艺

朱玉昌，周大寨，王 成

(1.生物资源保护与利用湖北省重点实验室，湖北 恩施 445000；2.湖北民族学院生物科学与技术学院，湖北 恩施 445000)

甜橙皮中橙皮苷提取工艺

朱玉昌1,2，周大寨1,2，王 成2

(1.生物资源保护与利用湖北省重点实验室，湖北 恩施 445000；2.湖北民族学院生物科学与技术学院，湖北 恩施 445000)

为了充分开发丰富的甜橙皮资源，增加其经济附加值，在单因素试验基础上采用正交试验对甜橙皮中橙皮苷的提取工艺条件进行优化，得出最优提取条件：在70℃条件下，用30倍于甜橙皮粉的80%甲醇，恒温提取3.5h。比较了6种甜橙皮中橙皮苷含量，相差不大，且含量相对较高。同时根据所得优化参数，考察了索氏提取、微波消解/萃取及快速萃取3种设备，结果表明：快速萃取效率较高，可作为工业化生产的首选设备。所得提取工艺稳定，选用的设备操作简便、快速，满足工业化需求，具有良好的应用前景。

甜橙；橙皮苷；提取工艺；快速萃取

天然黄酮类化合物毒副作用小，且某些黄酮类物质的抗氧化性可与BHT相媲美[1]，其作为食品抗氧化剂的发展很有潜力。黄酮类化合物还具有各种药理和保健作用，但在人体内不能合成，而且在体内代谢很快，因此需要寻找更多的黄酮类化合物的来源以满足人体摄取水平，达到有效的摄取量。

橙皮是含有黄酮类化合物的极其广泛易得的廉价资源，其中黄酮含量较高。如果对每年数以千万吨计的橙皮资源加以利用，其效益非常可观[2-3]。橙皮中的黄酮类物质主要是橙皮苷，与芦丁具有相似的药理作用，是治疗心血管病药物的重要原料，还是合成高甜度、低热量新型甜味剂二氢查耳酮(适合糖尿病人和肥胖者食用)的主要原料[4-6]。本实验以甜橙皮为原料，研究橙皮苷的提取工艺，为甜橙皮的开发利用提供一定参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

甜橙品种有清家、无核雪柑、哈姆林、锦橙、中育七号、纽荷尔：由中国农业科学院柑橘研究所提供，甜橙皮自然干燥后粉碎，过4 0目筛，装瓶备用。

甲醇(AR)、石油醚(AR)、乙醇(AR)、丙酮(AR)、乙酸乙酯(AR)、氢氧化钙(AR)、橙皮苷(HPLC)，实验所用水均为二重蒸馏水。

1.2 仪器与设备

BT224型电子天平 北京赛多利斯仪器系统有限公司；HSW12型电热恒温水浴锅 上海一恒科技有限公

司；TU-1810紫外-可见分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司；ETHOS微波消解/萃取系统 意大利Milestone公司；ASE300快速萃取系统 美国戴安公司。

1.3 方法

1.3.1 甜橙皮中橙皮苷最佳提取剂的选择

准确称取1.0g哈姆林样品6份，分别放入具塞三角瓶中，依次加入蒸馏水、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、饱和Ca(OH)2各20mL，50℃恒温水浴浸提30min后迅速冷却至室温，过滤，定容，目测浸提效果，以橙皮苷标准溶液作曲线，计算样品中橙皮苷提取率。

1.3.2 甜橙皮中橙皮苷提取的优化试验

分别对提取剂体积分数、提取温度、料液比、提取时间、提取次数进行单因素试验；对提取剂体积分数、提取温度、提取时间和料液比采用L9(34)进行正交试验，通过方差分析，优选甜橙皮中橙皮苷最佳提取工艺参数。

1.3.3 不同甜橙品种橙皮中橙皮苷提取率

按优选的最佳参数提取测定清家、无核雪柑、哈姆林、锦橙、中育七号、纽荷尔6个甜橙品种橙皮中橙皮苷的提取率，以期为生产实践提供一定的理论数据。

1.3.4 提取工艺设备的选择

基于工业化生产对生产设备的要求，至少有配套的高效提取设备。根据上述所得优化参数，比较索氏提取器、微波消解/萃取仪及快速萃取仪3种设备的提取效率，为工业化生产提供技术参考。快速萃取操作中采用手工上样，从面板输入优化的萃取条件，在1.5MPa条件下静态提取，用溶剂快速冲洗样品，氩气吹扫收集全部提取液，定容后测定含量。微波消解/萃取时将样品与萃取剂先后装入消化罐中，在密闭状态下，按优化参数用微波制样系统加热，过滤后进行分析测定。

2 结果与分析

2.1 提取溶剂的确定

6种溶剂提取橙皮苷的结果见表1，结合外观颜色与提取率，以甲醇作浸提剂更有利于甜橙皮中橙皮苷的浸提。

表1 不同溶剂的提取效果Table1 Effect of solvent type on extraction rate of hesperidin from sweet orange peels

将橙皮苷甲醇提取液在260～460nm波长范围扫描，结果见图1。光谱在紫外光区283nm处有强烈的吸收峰，为黄酮类的特征性吸收光谱[7]。

图1 橙皮苷甲醇提取液紫外-可见光光谱图Fig.1 UV-visible spectrum of hesperidin in methanol

2.2 单因素试验

2.2.1 提取剂体积分数对提取率的影响

图2 甲醇体积分数对提取率的影响Fig.2 Effect of methanol concentration on extraction rate of hesperidin from sweet orange peels

图2 表明，甲醇的体积分数对橙皮苷的提取有明显影响，随着甲醇体积分数的提高，提取率不断增加，但甲醇体积分数超过60%后，橙皮苷的提取率变化较小，从节约资源和工业化生产减少成本角度出发，选择体积分数为60%的甲醇即可满足提取要求。

2.2.2 提取温度对提取率的影响

图3 温度对提取率的影响Fig.3 Effect of extraction temperature on extraction rate of hesperidin from sweet orange peels

橙皮苷在常温下微溶于甲醇，升高温度对橙皮苷的提取有利。从图3看出，随温度升高橙皮苷溶解度增加，温度达80℃时提取率最高，但温度超过80℃时则呈降低趋势，这可能是由于温度过高导致其他组分溶解度增加而抑制了黄酮类物质的溶解，因此提取温度70～80℃为宜。

2.2.3 料液比对提取率的影响

图4 料液比对提取率的影响Fig.4 Effect of material-liquid ratio on extraction rate of hesperidin from sweet orange peels

由图4可知，在料液比达到1:30之前，提取率随提取液用量的增加而增加，再增加提取液用量提取效果反而减弱，且变化幅度不明显，这主要是由于溶剂用量增大到一定限度时，原料表面与提取剂之间达到了饱和，体积分数差不再是影响浸出率的主要因素。

2.2.4 提取时间对提取率的影响

图5 提取时间对提取率的影响Fig.5 Effect of extraction time on extraction rate of hesperidin from sweet orange peels

提取时间在4h内，提取率与提取时间呈正相关，提取时间超过4h后提取率则呈现降低趋势，原因可能是黄酮类物质的不稳定性造成的。随着时间的延长，干扰成分溶出量也会增加从而影响提取效率降低，本实验以4h为适宜的提取时间。

2.2.5 提取次数的选择

从图6可以看出，随着提取次数的增多，提取率亦增加，说明橙皮中的橙皮苷一次不能提取完全，而应该多次提取，从节约能源考虑，以提取3次为宜。

图6 提取次数对提取率的影响Fig.6 Effect of extraction repeat number on extraction rate of hesperidin from sweet orange peels

2.3 正交试验

根据单因素试验的结果，以甲醇为提取剂，选取甲醇体积分数、提取温度、提取时间和料液比4个因素(表2)，采用L9(34)正交试验，寻找最佳的提取条件组合，结果见表3。

表2 正交试验因素水平表Table2 Factors and levels of orthogonal experiments

表3 橙皮苷提取率的正交试验结果及极差分析Table3 Results and range analysis of orthogonal experiments

图7 因素与指标趋势图Fig. 7 Relationship between factors and extraction rates

根据极差分析作甲醇提取正交试验因素与指标趋势图，可以更直观地说明指标随因素水平变化而变化的趋势。由图7可看出，最优水平为A1(A2)B1C3D2，做验证实验，提取率均为3.78%，考虑耗能选择A因素为70℃，即料液比1:30，80%甲醇溶液在70℃提取3.5h，提取率为3.78%，各影响因素的主次顺序为提取剂体积分数＞料液比＞提取时间＞提取温度。

2.4 不同品种甜橙皮中橙皮苷提取率比较

图8 不同品种甜橙皮中橙皮苷提取率Fig.8 Extraction rates of hesperidin from different types of sweet orange peels

所测定的6个甜橙品种中，以清家皮中橙皮苷的提取率相对较高，为3.85%，其余5个品种的提取率介于3.51%～3.78%，均无明显差异。有关甜橙皮中橙皮苷的报道甚少，最近张玉等[8]报道了哈姆林甜橙皮中含量达到5.12mg/g，并随果实采摘后时间的延长而降低，存在差异的来源可能是品种的栽培环境及检测方法的不一致性。

2.5 提取工艺设备的选择

表4 提取工艺设备对提取率的影响Table4 Effect of extraction equipment on extraction rate of hesperidin from sweet orange peels

由表4中的结果比较得知，在采用上述正交试验所得的优化参数条件下，运用快速萃取仪、索氏提取器和微波消解/萃取仪3种设备提取甜橙皮中橙皮苷的效率依次递减。在提取柑橘皮中橙皮苷的热门研究中，柱层析[9-10]、超声波[11-12]、微波[13]、超滤[14]等现代工艺技术表现出强化提取过程、提高效率的优点。快速溶剂萃取技术是近年来发展起来的一种在高温(室温～200℃)、高压(0.10～20MPa)条件下快速提取固体或半固体样品的处理模式，具有节省溶剂、快速、健康环保、自动化程度高等优点，可作为工业化生产提取橙皮中橙皮苷的首选设备。

3 结 论

3.1 本实验对甜橙皮中橙皮苷采用80%甲醇作提取剂，较佳提取工艺参数：料液比1:30(g/mL)、提取时间3.5h、提取温度70℃，提取率可达3.78%。

3.26 个品种的甜橙皮中橙皮苷含量相对较高且无明显差异，为此，在工业化大规模提取橙皮苷时，可将不同甜橙品种的橙皮混合提取，减免分拣的劳动强度。

3.3 与常用的索氏提取、微波萃取技术等方法相比，快速萃取更具优点，可作为工业化生产提取橙皮中橙皮苷的首选设备。在工业实践生产中还应尽可能因地制宜的完善参数，才能使工业生产取得最好的效益。

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Extraction of Hesperidin from Sweet Orange Peels

ZHU Yu-chang1,2，ZHOU Da-zhai1,2，WANG Cheng2
(1. Key Laboratory of Biologic Resources Protection and Utilization of Hubei Province, Enshi 445000, China；2. School of Biological Science and Technology, Hubei University for Nationalities, Enshi 445000, China)

In order to develop the resource of sweet orange peels with maximum economic profits, optimal extraction conditions of hesperidin from sweet orange peels were explored by single factor and orthogonal experiments. Results indicated that the optimal extraction conditions were extraction temperature of 70 ℃, extraction time of 3.5 h and material-liquid ratio of 1:30 with 80% methanol as solvent. Through comparing the contents of hesperidin in 6 kinds of samples, no obvious difference was observed. Extraction efficiencies of different extraction equipments were compared. Rapid extraction-ASE exhibited the highest extraction efficiency and can be used for industrial production. This extraction method has promising potential due to its stability, simple equipment, less time consumption and industrial scale.

sweet orange；hesperidin；extraction technology；rapid extraction-ASE

S666.4

A

1002-6630(2010)22-0264-04

2010-06-30

湖北省自然科学基金项目(2009CDA155)

朱玉昌(1976—)，女，讲师，硕士，主要从事农产品贮藏与加工研究。E-mail：zycandly@163.com