菠萝叶渣中多酚提取工艺优化

项本平 耿晓玲 朱 平

（江阴职业技术学院，江苏江阴，214400）

菠萝又名凤梨，它是我国华南地区主要水果产品。在菠萝制品生产过程中废弃的菠萝叶渣给周围环境造成了严重的污染，但是已有研究表明，在菠萝叶中含有多酚类化合物，多酚类化合物具有较强的清除自由基能力和抗肿瘤、抗菌、防癌、抗辐射、预防心血管疾病、延缓衰老等生物活性［1－3］。目前，对菠萝叶多酚类化合物提取的研究较少有文献报道。本实验以新鲜菠萝叶渣烘干后固体为原料，对其中多酚类化合物的提取条件进行研究，利用正交实验设计，找出菠萝叶渣中多酚化合物的最佳条件，从而为菠萝叶渣变废为宝，减少环境污染提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

菠萝市售；没食子酸标准品、乙醇、无水碳酸钠均为分析纯；福林酚试剂，上海蓝源生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

DFY－500型粉碎机：上海麦尚科学仪器有限公司；UV－7504型紫外－可见分光光度计：无锡深蓝科技有限公司；JM10002型电子天平：无锡深蓝科技有限公司；实验筛子20－100目：上海蓝源生物科技有限公司；DHG－9003台式电热恒温鼓风干燥箱：嘉兴中新仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 样品制备

将菠萝叶渣用去离子水冲洗干净后，烘干，粉碎过筛20目备用。

1.3.2 标准曲线的制备

精密称量0.2500g没食子酸，用5mL乙醇溶解，定容至 50mL，分别移取 0.5、1.0、1.5、2.5、5.0mL到50mL容量瓶中，用去离子水定容。从上述不同浓度的标准溶液中分别移取0.5mL加入到50mL容量瓶中，再分别加入30mL去离子水，混合，加入2.5mL福林酚试剂，混合，在5～8min内，加入7.5mL 20%碳酸钠溶液，混合，定容。将上述标准溶液在20℃条件下放置2h后，以蒸馏水为空白参比，在760nm波长处测定吸光度［4］。以标准样品质量浓度为横坐标、吸光度为纵坐标绘制标准曲线，得到浓度与吸光度关系的回归方程为：y＝0.8967x－0.0083，R2＝0.9991。

1.3.3 菠萝叶渣多酚的提取

采用乙醇浸提法。准确称取1g样品，加入适量提取溶剂，用加热回流装置提取一定时间后过滤，滤液定容，按1.3.2方法测定吸光度，计算多酚得率。

1.3.4 试验设计

通过单因素试验确定影响提取效果的主要因素及水平，然后利用正交试验对菠萝叶渣多酚提取条件进行优化。

1.3.5 多酚含量计算

准确移取0.50mL多酚提取液于50mL容量瓶中，按照1.3.2节操作进行，在760nm波长处测定吸光度，并根据回归方程计算提取液中菠萝叶渣总多酚的含量（以没食子酸计）。

式中：A1为每毫升提取液中菠萝叶渣中总多酚含量/（mg/mL）；V1为提取液总体积/mL；m为样品质量/g。

2 结果与分析

2.1 乙醇浓度对菠萝叶渣多酚提取的影响

多酚类物质极性较大，根据相似相容原理，水、丙酮、乙醇等溶剂均可以作为提取用试剂，综合考虑工业生产成本及提取效率安全性、经济性等方面，本实验采用乙醇、水混合体系作为提取溶剂。

图1 乙醇浓度对多酚提取的影响

准确称取1.0g样品，按液料比25∶1（mL/g）加入乙醇，乙醇浓度分别为35%、45%、55%、65%、75%、85%，于25℃浸提35min后过滤，测定多酚含量，不同乙醇浓度对多酚总量提取的影响见图1，当乙醇浓度为55%时，多酚的提取量达到最大为8.41mg/g。随乙醇浓度继续增加，多酚提取量反而下降，当乙醇浓度增加到85%时，多酚提取量仅有4.77mg/g，这可能与浸提溶剂极性相似程度有关，因此，选择55%乙醇作为后续试验的溶剂浓度。

2.2 粉碎细度对多酚提取的影响

将菠萝叶烘干筛分成100目、80目、60目、50目、40目、30目、20目待用，准确称取不同细度的1.0g菠萝叶粉末，以液料比25∶1（mL/g）加入体积分数为55%乙醇，于25℃加热35min后，过滤留上清液。提取液总多酚含量测定方法同1.3.2。

图2 细度对多酚提取的影响

由图2可以看出，细度为20目时，多酚提取量最低为7.83mg/g，细度为40目时，多酚提取量达到8.40mg/g，粉碎细度对菠萝叶渣多酚提取量的影响不明显，细度达到40目后趋于平缓，因此，选择40目作为后续试验的菠萝叶渣细度。

2.3 提取时间对多酚提取的影响

准确称取1.0g菠萝叶粉末（40目）按液料比25∶1（mL/g）加入体积分数为55%乙醇，于35℃温度下浸提15min、35min、55min、75min、95min、115min后过滤，提取液总多酚含量测定结果见图3。

图3 浸提时间对多酚提取的影响

如图3所示，多酚的提取量随提取时间的不断延长而增加，当时间达到55min后，提取量的变化不再明显，趋于平缓，可见提取时间达到55min左右，菠萝叶渣多酚的溶出已经接近于饱和，因此选取55min作为后续提取时间。

2.4 料液比对多酚提取的影响

准确称取1.0g粉碎度为40目的菠萝叶粉末，分别以25∶1、30∶1、35∶1、40∶1、45∶1、50∶1的液料比加入体积分数为55%的乙醇，于35℃温度下浸提55min，过滤留上清液。提取液总多酚含量测定方法同上，测定结果表明，随着液料比的增加，菠萝叶渣多酚的提取量不断增加，当液料比增加到35∶1时，趋于平缓，提取量达到10.56mg/g，考虑到实际生产成本，选取35：1作为最佳提取的液料比，见图4。

图4 料液比对多酚提取的影响

2.5 温度对多酚提取的影响

准确称取1.0g粉碎度为40目的菠萝叶粉末，采用不同的提取温度即25、35、45、55、65、75℃，固定乙醇浓度为55%，提取时间为55min，提取液料比为35∶1，研究不同提取温度对菠萝叶渣中多酚提取量的影响，结果见图5。如图5所示，随着提取温度的升高，多酚提取量增加，当提取温度为55℃时，多酚提取量达到最大为12.21mg/g，此时再增加提取温度，多酚提取量开始下降，这可能与多酚的热稳定性有关。

图5 温度对多酚提取的影响

2.6 正交试验优化菠萝叶渣多酚提取条件

根据以上单因素试验结果，设计四因素三水平的正交试验L9（34），对影响菠萝叶渣多酚提取量的影响较大的因素乙醇浓度、提取时间、液料比、提取温度进行研究（细度对多酚提取的影响最小，不考虑在内），以便进一步优化多酚提取条件。正交试验设计和试验结果分别见表1和表2。

表1 L9（34）正交试验设计因素及水平

表2 L9（34）正交试验结果

根据上述表格，通过极差分析，可以看出四个因素中对多酚提取率影响大小顺序为温度＞液料比＞乙醇浓度＞时间。由k值大小可知，提取菠萝叶渣中多酚物质的最佳工艺条件为A1B2C2D2，即提取温度为45℃，乙醇浓度为55%，提取时间为55min，液料比35∶1（mL/g）。

3 结论

（1）通过对正交试验结果分析可知提取温度和液料比对菠萝叶渣中多酚的提取影响比较大，在以后的研究中应该重点研究提取温度和液料比对多酚提取的影响。

（2）本实验通过单因素试验和正交试验，优化得出了菠萝叶渣中提取多酚的最佳条件：提取温度45℃、乙醇浓度55%、提取时间55min、液料比35∶1（mL/g），细度60目，采用此最佳提取工艺进行试验，获得的菠萝叶渣中多酚提取量达到12.45（mg/g）。

［1］徐一菲，周灿芳，万忠，等.菠萝产业发展现状分析［N］.广东科技报，2010－2－26.

［2］杨礼富，谢贵水.菠萝加工废料——果皮渣的综合利用［J］.热带农业科学，2002，22（4）：69－70.

［3］金莹，孙爱东.植物多酚的结构及生物学活性的研究［J］.中国食物与营养，2005（9）：27－30.

［4］李俶，沈佩仪，等.Hartley方法优化菠萝皮渣多酚化合物提取工艺［J］.食品科学，2011，32（4）：131－133.