杨梅渣中多酚类物质的超声波辅助提取研究

朱瑞瑜，方忠祥，叶兴乾，陈健初，刘东红，吴 丹

(浙江大学生物系统工程与食品科学学院，浙江杭州310029)

杨梅渣中多酚类物质的超声波辅助提取研究

朱瑞瑜，方忠祥*，叶兴乾，陈健初，刘东红，吴 丹

(浙江大学生物系统工程与食品科学学院，浙江杭州310029)

杨梅中的多酚类物质具有独特的生物活性。利用超声波辅助提取杨梅渣中的多酚类物质、总花色苷，得出的最佳提取条件为20kHz的超声频率、30W的超声功率，在60℃下提取70min。

杨梅渣，多酚，花色苷，超声波提取

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

杨梅渣 含水量约为70%，由浙江聚仙庄饮品有限公司提供;甲醇、乙醇、丙酮、浓盐酸、碳酸钠、没食子酸、福林酚试剂 均为分析纯，购自上海化学试剂有限公司。

水浴恒温振荡器THZ-82 江苏金坛亿通电子有限公司;KA-1000台式离心机 上海安亭科学仪器厂;722光栅分光光度计 上海第三分析仪器厂;旋转式超声波聚焦仪处理器 广州市辛诺科超声设备有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 总酚含量的测定 采用 Sellappan［8］等人的Folin-Ciocalteau方法，并根据实验稍有改动。取样品液(提取液)0.5mL，加入到25mL容量瓶中，同时加入9.5mL蒸馏水，再加入1mL福林酚试剂，混匀后加5mL浓度为5%的碳酸钠溶液，混匀，室温避光放置1h后，加蒸馏水定容至25mL，利用分光光度计在750nm下测定吸光值。配制浓度梯度为100、200、300、400、500mg/L的没食子酸(GA)标准溶液，制作标准曲线。测定结果以相当于多少mg/g鲜重(FW)表示。

1.2.2 总花色苷含量的测定 取10mL的试管两支，各加入0.5mL样品液，再分别加入pH1.0和pH4.5的缓冲液各9.5mL，避光平衡30min，以蒸馏水作对照，用紫外-可见分光光度计在510nm和700nm处分别测定吸光度值。花色苷含量计算如下［9］:

其中:A510、A700为pH1.0下的吸光度值;A'510、A'700为pH4.5下的吸光度值;L为比色杯的宽度，大多数为1cm，即L值为1;ε为杨梅中主要花色苷矢车菊3-葡萄糖苷的摩尔吸光系数26900;449.2为矢车菊3-葡萄糖苷的相对分子量。花色苷含量结果以mg/g鲜重(FW)表示。

1.2.3 超声波辅助提取 在前期预备实验中，采用普通的溶剂提取杨梅渣中花色苷及多酚类物质的最佳条件为用60%的乙醇，料液比(质量/体积比)为1∶10，在60℃下恒温水浴振摇提取1h。以此为参照，称取杨梅渣5g(精确到0.01g)，加入60%乙醇50mL，以不同的超声频率、超声处理时间、超声提取温度和超声功率辅助提取后，用4000r/min的速度离心10min，取上清液，测定总酚和花色苷的含量，实验结果为三次测定的平均值。

2 结果与讨论

2.1 不同提取方法的比较

根据预实验的结果，比较了相同条件下溶剂提取和超声波提取这两种方法对杨梅渣中多酚类物质(包括花色苷)提取效果的影响。考虑到60℃时超声波处理可能会使溶剂温度明显上升，从而影响到溶剂提取和超声波提取的可比较性，因此，选择了室温(15℃)条件，此温度下，超声处理1h对溶剂温度的影响不大。综合考虑，溶剂提取的条件为采用60%的乙醇，料液比为1∶10，在暗处室温下水浴振摇提取1h。超声波提取的条件为采用60%的乙醇，料液比为1∶10，超声频率20kHz，功率8W，在暗处室温下1h。同时，设立一个对照，采用60%的乙醇，料液比为1∶10，在暗处室温自来水环境中静置1h。结果如表1所示。

表1 提取方法对杨梅渣中的总酚和总花色苷提取效果的影响

由表1可知，三种提取方法中，超声波辅助提取法的提取效果最佳，溶剂振摇提取法其次，对照组溶剂静置提取法效果最差。利用超声波提取的总酚含量和花色苷含量分别比溶剂振摇提取高13.3%和21.8%;比对照组高54.5%和58.3%。

因此，进行超声波辅助法提取杨梅渣中多酚类物质的研究是有意义的。

2.2 超声频率的影响

根据本实验室的现有超声设备和仪器的性能，选择的超声频率分别为20、60、100kHz，设定超声功率为8W，在室温(15℃)避光下超声提取30min，结果如图1所示。

图1 超声频率对杨梅渣中的总酚和总花色苷提取的影响

由图1可知，选用20、60、100kHz三个频率，杨梅渣提取液中总酚的含量分别为16.5、11.9、5.1mg/g;杨梅渣的总花色苷含量分别为2.2、1.7、1.4mg/g，20kHz的超声频率对杨梅渣中的总酚和总花色苷提取效果均为最佳。20kHz的超声频率对杨梅渣中总酚和花色苷的提取效果最好，而频率上升时提取效率却下降的原因，其机理有待于进一步的研究。本实验选择20kHz为杨梅渣提取的超声频率。

2.3 超声处理时间的影响

设定超声波频率为20kHz，超声功率为8W，在室温(15℃)避光条件下分别超声处理10、30、50、70、90、110min，以提取杨梅渣中的花色苷及多酚类物质。实验结果如图2所示。

图2 超声时间对杨梅渣中的总酚和总花色苷提取的影响

由图2可知，随着提取时间的延长，杨梅渣中总酚提取物的含量缓慢增加，当时间达到90min时，含量最高，之后，总酚提取物的含量缓慢下降。超声时间分别为70、90、110min时，所提取的总酚含量分别为16.2、17.1、16.3mg/g，90min的提取含量比70min和110min的提取含量分别提高了5.6%和4.9%，但没有达到统计意义上的显著性差异。

当超声处理时间达到90min时，提取效果最佳。超声时间为90min时的总花色苷提取含量(3.2 mg/g)比70min时的总花色苷提取含量(3.1mg/g)提高了3.4%，但也没有达到显著性差异。实验中发现一个比较特别的现象，在10～50min之间，花色苷的提取含量增加较缓慢，这可能是因为在这个时间段内，提取出来的花色苷都是游离状态的花色苷;在50～70min之间，杨梅渣中总花色苷提取物的含量明显上升，可能在这个时间段内，和纤维素、蛋白质等物质结合的花色苷大量溶出。90min后，随着时间的延长，提取物的含量反而缓慢降低，推测可能是由于过长时间的超声处理导致总酚及花色苷的结构发生改变。另外，超声波处理会产生热效应，使得温度升高，当时间过长，多酚(包括花色苷)的氧化效应超过超声波提取效应，就会造成多酚(包括花色苷)提取率下降［10］。

根据本实验的结果，同时考虑到超声处理的时间越长，能耗越高，而90min的提取效率与70min相比并没有显著性提高，实验选择70min作为超声提取杨梅渣中总酚和总花色苷的最佳时间。

2.4 最佳超声功率的确定

设定超声波频率为20kHz，分别以3.2、8、30、56W的功率在室温(15℃)避光条件下超声处理70min，杨梅渣中总酚和花色苷的含量如图3所示。

图3 超声功率对杨梅渣中总酚和总花色苷提取的影响

由图3可知，随着超声功率的增大，杨梅渣中多酚的提取含量也随之增大，30W时的多酚提取物含量为16.0mg/g，56W时的多酚提取物含量为16.4mg/g，比前者提高了2.5%，但两者也没有显著性差异。

随着超声功率的增大，杨梅渣中花色苷的提取物含量也随之增大。当功率达到30W时，花色苷的提取物含量最高，达到3.0mg/g。之后，随着功率的继续增大，提取物中花色苷的含量反而下降，当功率为56W时，花色苷的含量为2.9mg/g，过高的功率可能导致了花色苷的破坏。考虑到节约能耗，本实验选择30W作为最佳的超声功率。

2.5 超声处理温度的影响

设定超声波频率为20kHz，超声功率为30W，在室温避光条件下分别以30、45、60、75、90℃的温度超声处理70min，杨梅渣提取物中总酚和花色苷的含量如图4所示。

图4 超声温度对杨梅渣中的总酚和总花色苷提取的影响

由图4可知，随着温度的上升，杨梅渣中多酚的提取含量也增加，当温度达到75℃时，杨梅渣多酚提取物的含量最高，达到27.6mg/g。随着温度的继续上升，多酚的含量反而明显下降(16.7mg/g)。

杨梅渣中总花色苷提取物的含量也随着温度的上升缓慢增加，但增加的速度没有总酚明显。当温度达到60℃时总花色苷提取物的含量达到最大(3.0mg/g)。随着温度的继续上升，总花色苷的含量明显下降，当温度从75℃升高到90℃时，提取物中花色苷的含量几乎为零，说明90℃的高温可导致花色苷的急速降解。同时，在高温和超声的共同作用下，提取液乙醇的挥发非常明显，也可能是提取效果下降的一个原因。有人研究认为，当超声提取的温度升高时，溶剂中的小气泡增多，对超声波的空化作用有利;但是当温度过高时，气泡中的蒸汽压太高，从而使得气泡在闭合时增强了缓冲作用，而空化作用减弱，提取效率反而下降［11］。

因此，本实验选择60℃作为提取杨梅渣中总酚物质和总花色苷的最佳温度。

3 结论

综上考虑，得到提取杨梅渣中多酚类物质及花色苷的超声波条件为20kHz的超声频率、30W的超声功率，在60℃下暗处提取70min。本实验参数对于工业化超声辅助提取杨梅渣中的多酚类物质具有一定参考价值。

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Ultrasound assisted extraction of polyphenols from bayberry pomace

ZHU Rui-yu，FANG Zhong-xiang*，YE Xing-qian，CHEN Jian-chu，LIU Dong-hong，WU Dan
(School of Biosystems Engineering and Food Science，Zhejiang University，Hangzhou 310029，China)

Polyphenols in the pomace of bayberry(Myrica rubra Sieb.et Zucc.)have some particular biological activities.Ultrasound assisted extraction was used to extract polyphenols from bayberry pomace.A frequency of 20kHz and a ultrasonic power of 30W were suitable to extract the polyphenols at 60℃ for 70min.

bayberry pomace;polyphenols;anthocyanins;ultrasound assisted extraction

TS255.44

B

1002-0306(2011)11-0315-03

杨梅(Myrica rubra Sieb et Zucc.)是原产于中国的亚热带果树，已有2000多年的栽培历史，其风味独特，果色艳丽，有较高的营养与保健价值，深受人们的喜爱［1］。植物多酚是植物体内的多羟基酚类衍生物，具有较强的生物活性。据报道，红酒多酚具有抗炎活性［2］，穇子多酚可降低患糖尿病和胃肠道疾病的风险［3］，杨梅果实中的花色苷等多酚类物质有较好的抗氧化和清除自由基的能力［4］。目前，从植物中提取多酚类物质的方法主要有溶剂浸提法、超声波辅助提取法、酶解提取法、超临界流体萃取法等。其中，超声波能产生强烈的振动，运用其机械效应、空化效应及热效应，破坏植物细胞壁，加速胞内物质的释放、扩散和溶解，具有能量消耗低、提取效率高、不破坏有效成分等特点，其应用日益受到研究者的重视［5-6］。杨梅渣是杨梅榨汁后的副产物，目前工厂大都把它作为废弃物而处理掉。然而，杨梅渣中仍含有大量的有效成分如花色苷等多酚类物质［7］。将杨梅渣中的多酚类物质提取出来加以利用，不仅可以提高产品的附加值，还可以减少环境污染。本实验研究了超声波辅助提取法对杨梅渣中多酚类物质提取效率的影响，为工业化生产提供依据。

2009-12-24 *通讯联系人

朱瑞瑜(1986-)，女，博士研究生，研究方向:农产品加工。

浙江省重大科技专项(2008C02005-2);教育创新工程重大项目培育资金(707034)。