安康核桃饼粕中多酚的纯化工艺研究

李亚萍

(安康学院 化学化工学院, 陕西 安康 725000)

人体内存在过多的自由基会严重影响人的健康，过量的自由基会慢慢破坏人体自身健康细胞，干扰人体内存在的酶，蛋白质等大分子物质，加快机体衰退并导致心脑血管疾病、癌症等身体病变[1,2]。各种植物多酚作为一类天然的抗氧化剂，可以有效清除人体内的自由基，保护人体内的生物大分子[3,4]。研究表明，核桃饼粕中含有丰富的多酚类物质[5]，经检测，安康核桃饼粕中总多酚含量高达14.7%，但由于核桃采后处理和深加工需要以及分离纯化技术的限制，核桃多酚往往在处理过程中被废弃，研究多酚的纯化工艺，以期为核桃多酚的综合利用和产业化制备提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 仪器、试剂及材料

仪器：101-2AB电热鼓风干燥箱(上海仪电分析仪器有限公司)；FA2104型分析电子天平(上海梁平仪器有限公司)；DZKW-4电子恒温水浴锅(天津市泰斯特仪器有限公司)；FD-1-50冷冻干燥机(上海朗比仪器有限公司)；RE-52旋转蒸发器(海亚容生化仪器厂)；L5S紫外分光光度计(上海仪电分析仪器有限公司)；80-2型离心机(巩义市育华仪器有限公司)。

试剂：D101大孔树脂(天津市浩聚树脂有限公司)；其他试剂均为分析纯。

材料：用乙醇—水溶液从脱脂后的核桃饼粕中浸提所得的粗多酚溶液为研究对象。

1.2 多酚含量的测定

采用Folin-Ciocaileu比色法[6,7]测定多酚含量。

建立了没食子酸标准曲线回归方程，Y=0.0112X+0.0169，相关系数R=0.9994，其中X为没食子酸溶液质量浓度C(μg·mL-1)，Y为吸光度值A。

以没食子酸为对照品，测得安康核桃饼粕中的多酚含量为14.7%。

1.3 大孔树脂的优选

分别称取预处理好的X-5、AB-8、D101三种大孔树脂各5 g[8]，置于250 mL的具塞锥形瓶中，加入2. 0 g·L-1多酚样品溶液20 m L，超声吸附4 h(超声频率为2 000 Hz·min-1、水温30℃)，测定其中的多酚含量，然后用蒸馏水清洗2～3次，加入体积分数80%乙醇50 mL，同样条件下解吸4 h，取样测定多酚质量浓度。筛选出最佳树脂。

树脂的吸附量、吸附率和解吸率计算公式如下：

(1)

(2)

(3)

式中：C0为未处理待测液中多酚质量浓度，mg·mL-1；C1为吸附平衡时上清液中多酚质量浓度，C2为脱附液中多酚质量浓度，mg·mL-1；V1为吸附液体积，L；V2为脱附液体积，L；m为树脂干质量，g。

1.4 影响纯化的各因素探讨

在选定大孔树脂的前提下，分别从上柱液的吸附时间、浓度、pH值及洗脱液的浓度、体积几个方面考查纯化效果，得出最佳工艺参数。

2 结果与分析

2.1 树脂类型的筛选

称取预处理好的AB-8、D101、X-5型3种树脂各5 g，分别置于100 mL锥形瓶中，加入2.0 g·L-1粗多酚样品溶液20 mL，室温下，放入超声清洗器中恒速震荡吸附2 h，测定吸附后的上清液中的多酚含量；然后将树脂抽滤，洗净后置于100 mL锥形瓶中，加入70%乙醇50 mL，室温恒速震荡解吸2 h，测定洗脱液中的多酚含量，具体数据见表1。

表1 不同型号树脂对多酚的吸附率和脱附率

从表1可见，不同型号树脂对核桃饼粕中多酚的吸附率相差不大，但洗脱率存在一定差别，综合考虑，确定选择D101型大孔树脂后续试验。

2.2 吸附时间的优化选择

按2.1法对D101大孔树脂吸进行吸附时间的测试，配制5.0 g·L-1粗多酚样品溶液，吸附后测定出上清液中多酚的浓度，再按公式(1)计算出不同吸附时间所对应的吸附量，具体数据如图1所示：

由图1可见，0～30 min内D101大孔树脂能快速吸附多酚，30～50 min时，大孔树脂对多酚吸附速率逐渐放缓，90 min时，大孔树脂吸附达到饱和，所以吸附过程最终选择90 min左右。

2.3 上柱液pH对吸附的影响

用盐酸依次调节试样的pH从2到8，方法同2.2，固定吸附时间为90 min,具体数据如图2所示：

由图2可见，随着pH值升高吸附量反而减少，pH越小越有利于吸附的进行，在上柱液pH=2.0时，吸附量最高，可达12.91 mg·g-1，上柱液pH=8.0时，吸附量已经下降到9.63 mg·g-1。其原因是多酚为弱酸性物质，随pH值的降低，分子状态的多酚越来越多，越容易被D101吸收，但试验中发现，pH<3时上柱液中会出现大量絮状沉淀，这样会堵塞柱子，所以上柱液pH=4.0时吸附最佳。

2.4 上柱液中多酚质量浓度对吸附的影响

配制不同浓度的多酚上柱液，考查上柱液浓度对吸附的影响，方法同2.2，吸附时间为90.00 min,按公式(2)计算吸附率，具体数据如图3所示：

由图3可见，吸附时间控制为90 min，在0.5～4.0 g·L-1的浓度范围内，吸附率随上柱液中多酚含量增加而逐渐增大。但与多酚竞争吸附的杂质总量也会随着上柱样液的浓度增大而增加，以致多酚在树脂内部扩散能力降低，吸附效果变差。综合考虑，最终确定上柱液质量浓度为4.0 g·L-1。

2.5 洗脱液浓度对脱附的影响

在试验2.4的基础上，分别用乙醇体积占比10%、20%、40% 、60%、80%、100%的洗脱液分别对试样进行一次洗脱，测定洗脱液中多酚含量，根据公式(3)计算出脱附率，试验数据如图4所示：

由图4可见，多酚的脱附率随着乙醇体积分数的增加而逐渐增加。根据相似相溶原理，多酚的溶解度随着乙醇体积分数的增加而成比例增大，但是增加的乙醇量也增大了大孔树脂的溶胀，使得多酚更轻易的被洗脱下来，引起了脱附率的下降，因此确定80%的乙醇溶液为最佳洗脱液。

2.6 洗脱液体积对脱附的影响

按照最优的吸附参数上样，然后分别用20 mL、30 mL、40 mL、50 mL、60 mL、70 mL、80 mL、90 mL、100 mL的洗脱液洗脱，测定出洗脱液中多酚的含量，再计算出脱附率，数据如图5所示：

由图5可知，洗脱液淋洗越多，脱附效果越好。当洗脱剂用到90 mL时，脱附率可达99.6%，洗脱剂100 mL时，多酚几乎完全被洗脱下来。所以洗脱体积选择90 mL为宜。

2.7 验证试验

取一份核桃饼粕多酚试样，按照上述参数进行吸附和脱附试验，然后将脱附液旋转蒸发后再冷冻干燥，测定多酚的纯度和回收率，数据见表2。

表2 核桃饼粕中多酚的纯度和回收率

3 结语

通过考查吸附和脱附两个动态特性过程，筛选出了D101作为纯化安康核桃饼粕中多酚的大孔树脂，并且对具体的纯化工艺参数做了研究，最终使多酚的纯度从22.31%提高到83.63%，该工艺条件比较温和，吸附率高，脱附也较容易，多酚产品纯度较高，说明该工艺适用于安康核桃饼粕中多酚的纯化，有着工业化大规模生产的科学依据，以期能为安康核桃饼粕中多酚的开发利用活性成分筛选提供参考，达到核桃综合利用的目的。