超声波法提取葡萄籽甾醇的研究*

牛春艳，孙　静，张　健，马淑婷，谷　雨

(吉林农业科技学院食品工程学院，吉林　吉林　132101)



超声波法提取葡萄籽甾醇的研究*

牛春艳，孙静，张健，马淑婷，谷雨

(吉林农业科技学院食品工程学院，吉林吉林132101)

为了得到葡萄籽甾醇提取工艺的最佳条件，试验以葡萄籽为原料，采用超声波辅助法来提取植物甾醇。以甾醇的提取率为指标，研究了超声温度、超声时间、料液比、超声功率4个因素对葡萄籽甾醇提取率的影响。结果表明: 在超声温度50 ℃，超声时间25 min，料液比 1:25、超声功率500 W条件下葡萄籽甾醇的提取率最高。

葡萄籽；甾醇；提取；超声波法

1　实　验

1.1主要仪器

组织捣碎机，上海精密仪器仪表有限公司；电子分析天平，上海舜宇恒平科学仪器有限公司；高频超声波清洗器，深圳洁康有限公司；可见分光光度计，上海菁华科技仪器有限公司；离心机，上海安亭科学仪器厂。

1.2主要试剂

葡萄籽、谷甾醇，吉林市华鹏大药房提供；乙酸乙酯、活性炭、无水乙醇、石油醚、氢氧化钾、冰乙酸，均为天津市福晨化学试剂厂生产。

1.3工艺流程

葡萄籽→清洗→烘干→粉碎→超声波辅助萃取→离心→过滤→脱色→过滤→粗甾醇。

1.4葡萄籽中甾醇提取率的计算

以谷甾醇为标品，在一定条件下绘制标准曲线，将试验所得葡萄籽粗甾醇提取液移取适量，按下式计算出甾醇的提取率：

中国以煤为主的能源资源禀赋决定了中国经济的高碳特性,但是,中国政府大力提高能效、开发非化石能源,在“十一五”规划中明确提出了降低单位国内生产总值能耗的约束性指标,并在2009年联合国哥本哈根气候会议前,向国际社会作出公开承诺,在2020年将单位国内生产总值的二氧化碳排放量相对于2005年水平减少40%～45%。这些举措充分展现了中国政府节能减排的政治意愿和坚定决心。

式中： C——根据标准曲线计算出的样品溶液粗甾醇浓度，mg/mL

V——样品溶液的总体积，mL

D——样品溶液的稀释倍数

m——葡萄籽样品质量，g

2　结果与讨论

2.1单因素试验

选取超声温度、超声时间、料液比、超声功率为四个考察因素，提取率为考察目标，通过甾醇提取率变化进行分析，对提取工艺做初步探索。

2.1.1超声温度对葡萄籽植物甾醇提取率的影响

精密称量研磨后的葡萄籽2 g，共五份，在超声时间35 min，超声功率400 W，料液比1:15的条件下，超声温度分别按照30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃；研究在相同的提取条件下，不同超声温度对葡萄籽粗甾醇提取率的影响。

图1　超声温度对葡萄籽植物甾醇提取率的影响

由图1可知，超声温度在40～60 ℃时，葡萄籽植物甾醇的提取率呈依次上升状态。再继续升高超声温度直至70 ℃时，葡萄籽植物甾醇的提取率反而不断下降，其原因可能是由于葡萄籽中植物甾醇类化合物在高温条件下不稳定，易受到破坏；过高的温度也易导致溶剂挥发损失，过低的温度不利于超声波的空化作用，因此也会降低葡萄籽植物甾醇的提取效果。故选择40 ℃、50 ℃、60 ℃进行正交试验。

2.1.2超声时间对葡萄籽植物甾醇提取率的影响

精密称量研磨后的五味子样品2 g，共五份，在超声温度50 ℃，超声功率400 W，料水比1:15，超声时间分别按照20 min、 25 min、30 min、35 min、 40 min，研究相同提取条件下不同超声时间对葡萄籽植物甾醇提取率的影响。

图2　超声时间对葡萄籽植物甾醇提取率的影响

由图2可知，样品的超声时间在20～30 min时，葡萄籽植物甾醇的提取率呈上升状态。随超声时间继续增加超声时间直至35 min时，葡萄籽植物甾醇的提取率下降，可能是由于超声时间太长会破坏植物甾醇的结构及生物活性，也使杂质的溶出量增加，同时还增加了能量消耗。因此选择20 min、25 min、30 min进行正交试验。

2.1.3料液比对葡萄籽植物甾醇提取率的影响

将精密称量研磨后的北五味子2 g，共五份，超声温度50 ℃，超声时间35 min，超声功率500 W，料液比分别按照1:10、1:15、1:20、1:25、1:30，研究相同提取条件下不同料液比对葡萄籽植物甾醇提取率的影响。根据提取率的大小选择最佳料液比。结果如图3所示。

图3　料液比对葡萄籽植物甾醇提取率的影响

由图3可知，随着料水比的增大，提取率逐渐升高。当料液比大于1:25时，多酚的提取率反而下降，可能是由于提取溶剂的增加，破坏植物甾醇的结构。因此选择1:15、1:20、1:25进行正交试验。

2.1.4超声功率对葡萄籽植物甾醇提取率的影响

精密称量研磨后的北五味子2 g，共五份，在超声温度50 ℃，超声时间35 min，料液比1:15，超声功率分别按照300 W、400 W、500 W、600 W、700 W，研究相同提取条件下不同超声功率对葡萄籽植物甾醇提取率的影响。

图4　超声功率对葡萄籽植物甾醇提取率的影响

由图4可知，超声功率在300～500 W时，使得葡萄籽植物甾醇提取率不断增加，当超声波的功率大于 500 W 时，提取效果随超声波功率的升高反而下降。可能是由于当超声波功率超过一定限度时，破坏植物甾醇物质的结构、生物活性，从而使提取率降低。因此，选择400 W、500 W、600 W进行正交试验。

2.2正交试验

对超声温度、超声时间、料液比、超声功率4个因素进行正交试验，采用L9(34)正交设计，研究北葡萄籽甾醇提取率的最优的提取工艺参数。试验因素水平的设计见表1。

表1　正交试验因素水平表Table 1　Factors and levels for orthogonal array design

表2　L9(34)正交试验表Table 2　Range analysis and result of orthogonal experiment

续表2

K24.3833.8953.5773.936K34.0963.8904.1113.794k10.9661.1941.2261.262k21.4611.2981.1921.312k31.3651.2961.3701.264R0.4950.1040.1780.05

根据表2中正交试验和极差分析结果可知，影响北葡萄籽甾醇提取率的主次因素是A>C>B>D，即主要因素是超声温度，其次是料液比、超声时间，而超声功率的影响因素最小。葡萄籽甾醇的最佳工艺参数为A2B2C3D2。

3　结　论

在使用超声波法提取葡萄籽甾醇的试验过程中，选用超声温度、超声时间、料液比、超声功率作为考察因素进行正交试验。结果得知：影响葡萄籽甾醇的提取率的主要因素是超声温度，其次是料液比、超声时间，超声功率影响最小。确定最佳提取工艺条件为A2B2C3D2，超声温度为50 ℃，超声时间为25 min，料液比为1:25，超声功率为500 W，在此条件下提取葡萄籽甾醇的提取率最高。

[1]李月,陈锦屏,段玉峰.植物甾醇功能及开发前景展望[J].粮食与油脂,2004(5):11-13.

[2]彭莺,刘福祯,高欣.天然植物甾醇的应用与提取工艺[J].化工进展,2002,21(1):49-53.

[3]管伟举,谷克仁.植物甾醇研究进展[J].粮食与油脂,2006(3):5-9.

[4]付佳,杨月欣,张立实,等.植物甾醇/甾烷醇对血脂作用的系统评价研究[J].营养学报, 2008,30(2):181-189.

[5]刘海霞,王峰,赵雁武,等.苹果籽油中植物甾醇的提取及分光光度法含量测定研究[J].食品科学,2009,30(6):146-150.

[6]彭丽霞,朱亿竹,魏阳吉,等.葡萄籽油中植物甾醇的提取与鉴定[J].中国食品学报,2012,12(3):185-191.

Optimization of Ultrasound Technology Extraction Parameters for Phytosterol from Grape Seed*

NIU Chun-yan, SUN Jing, ZHANG Jian, MA Shu-ting, GU Yu

(Jilin Agricultural Science and Technology College, Jilin Jilin 132101, China)

Using grape seed as raw material, through orthogonal test, optimum extraction was found as follows: extraction temperature of 50 ℃, extraction time of 25 min, solid to liquid ratio of 1:25 and ultrasonic power of 500 W. The extraction of crude Polyphenol rate was the best.

grape seed; phytosterol; extraction; ultrasound technology

吉林农业科技学院青年基金资助项目(吉农院合字[2015]第219号)；吉林农业科技学院2015年省级大学生科技创新项目(吉农院合字[2015]第035号)。

牛春艳(1981-)，女，硕士，讲师，主要从事天然成分提取与应用方面研究。

TS201.2

A

1001-9677(2016)014-0065-03