莲藕皮多酚的提取及抗氧化性能研究.pdf

第 3 1卷第 2期 2 0 1 1 年 4月 林 产 化 学 与 工 业 Ch e mi s t r y a n d I n d u s t ry o f Fo r e s t Pr o d u c t s Vo 1 3l No 2 Ap r 2 01 1 莲藕皮 多酚的提取及抗 氧化 性能研究 刘焕云 ，刘月英 ，陈延峰 ，孙立桐 ( 河北经贸大学 生物科学与工程学院，河北 石家庄 0 5 0 0 6 1 ) 摘要 ： 运 用正 交试验 对莲藕皮 中多酚类物质提取工 艺条件进 行 了优 化 ， 并通过提取 物对油脂过 氧化 的抑 制作用检测其抗氧化性能 。结 果表 明较佳 工艺是 ： 按 1 ： 1 0 ( g ： m L ) 料 液比加入 6 0 乙醇 溶 液 ， 于 8 O c lc水浴 中浸提 2 5 h ， 重复提取 2次。在此条件 下多酚粗提 物得率为 2 3 7 4 ， 多酚纯度 为 5 2 9 9 。莲藕皮粗提物对 油脂过氧 化具有明显抑制作 用， 延长 了油脂 贮藏期 。 关键 词 ： 莲藕皮 ； 多酚 ； 提取 ； 抗氧化 中图分 类号 ： T Q 3 5 1 0 ； T S 2 0 2 3 文 献标识码 ： A 文章 编号 ： 0 2 5 3 2 4 1 7 ( 2 0 1 1 ) 0 2 0 0 8 7 0 4 Ex t r a c t i o n o f P o l y p h e n o l f r o m L o t u s r h z o me P e e l a n d I t s An t i o x i d a n t Ac t i v i t i e s L I U Hu a n y u n，L I U Yu e y i n g，CHEN Ya n f e n g，S UN L i - t o n g ( C o l l e g e o f B i o l o g y S c i e n s e a n d E n g i n e e r i n g ， H e b e i U n i v e r s i t y o f E c o n o m i c s a n d B u s i n e s s ， S h i j i a z h u a n g 0 5 0 0 6 1 ，C h i n a ) Abs t r ac t ： The e x t r a c t i o n c o nd i t i o n o f p o l y ph e no l f r o m L o t u s r h i z o me pe e l wa s o pt i mi z e d b y o r t ho g on a l e x p e r i me n t ， a n d t h e a n t i o d a n t a c i t i v i t y w a s i n v e s t i g a t e d b y m e a s u r i n g i t s i n h i b i t o r y e f f e c t O l l p e r o x i d e v a l u e ( P O V)o f o i l T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e o p t i m u m c o n d i t i o n s a r e a s f o l l o w s ： L r h i z o m e ( 1 g )e x t r a c t e d w i t h 1 0 m L o f 6 0 e t h a n o l a t 8 0 o C w a t e r b a t h e x t r a c t 2 5 h ， r e p e a t e d e x t r a c t i o n t wi c e Un d er t hi s o p t i mum e x t r a c t i o n c o n di t i o nt h e y i e l d a n d p u r i t y o f po l y p he n o l s a r e 2 3 7 4 a nd 52 9 9r e s pe c t i v e l y The L r h i z o me pe e l e x t r a c t s po s s e s s s i g n i f i c an t i n h i b i t o r y e f f e c t o n POV o f o i I Th ust h e o i l s t o r a g e p e r i o d wa s e x t e n de d Ke y wo r ds ：L o t u s r h izo me pe e l； p o l y ph e no l ； e x t r a c t i o n； a nt i o x i d a t i o n 植物多酚是一类广泛存在于植物体 内的次生代谓 物质 ， 具有多元酚结构。主要存在 于植物皮 、 根、 叶、 果 中， 在植物中的含量仅次于纤维素 、 半纤维素和木质素 。研究表明 ， 植物多酚类 物质具有清除 体内自由基 j 、 抗脂质氧化 J 、 延缓衰老 、 预防心血 管疾病 j 、 防癌 、 抗辐射 等多种生物活性功 能， 已在食品 、 药 品、 化妆品工业中得到广泛的应用。莲藕为我国南方一种重要水生蔬菜， 其藕皮及藕节 中含有大量 的酚类物质 ， 在食用及加工中经常被大量废弃 ， 造成环境污染和资源浪费 ， 利用藕皮和藕节 提取多酚类物质 ， 可 以变废为宝 ， 具有 良好的生态效益和经济效益。本研究以莲藕皮为原料 ， 采用单因 素试验及正交试验 ， 对提取莲藕皮多酚的最佳提取工艺条件加 以研究 ， 并 检测其抗氧化活性 ， 希望能为 莲藕的综合利用和抗氧化剂的生产提供技术指导。 1 材料与方法 1 1 材料与设备 原料 ： 市售新鲜 、 无腐烂莲藕的皮 ， 洗净 、 自然晾干后粉碎至粒径 0 0 2 8 - 0 0 4 5 IT I m， 避光保存 ； 猪油 ， 市售正常猪板油煎制。 S P 一 2 1 2 0 U V型紫外可见分光光度计 ， 上海光谱仪器有限公司 ； R E 5 2 一 A A B型旋转蒸发器 ， 温州奥利 生物医学仪器厂； 电子天平， 北京赛多利斯仪器系统有限公司； 烘箱， 上海一恒科技有限公司； 电热恒温 水浴锅 ， 江苏金坛市医疗仪器厂 ； 粉碎机 ， 温岭市大德中药机械有限公司。 1 2试剂 没食子酸标准品( 中检所) 、 无水乙醇 、 丙酮 、 乙酸乙酯 、 磷 酸二氢钾 、 磷 酸氢二钠 、 硫酸亚铁 、 酒石酸 收稿 日期 ： 2 0 1 0 0 9 0 6 基 金项 目： 河北 省教育厅科学研究计划项 目( Z 2 0 0 9 4 2 2) 作者简介 ： 刘焕 云( 1 9 6 8一) ， 女 ， 河北衡水人 ， 教授 ， 硕士 ， 主要从事天然产物的提取及分析检测工作 ； E ma i l ： h u a n y u n l i u 1 6 3 c o rn。 8 8 林产化学与工业 第 3 1卷 钾钠 、 硫代硫酸钠 、 三氯 甲烷 、 冰 乙酸 、 可溶性淀粉等试剂均为分析纯 ， 配制用水为二次蒸馏水 。 1 3 莲藕皮多酚提取条件的研究 1 3 1 浸提溶剂的选择称取莲藕皮粉末 0 5 g ( 准确至 0 0 0 0 1 g ) ， 分别加入 5 mL蒸馏水、 9 5 乙 醇 、 5 0 乙醇 、 丙酮 、 乙酸乙酯中， 在 7 0 c 【 二水浴浸提 2 h ， 趁热过滤， 将滤液定容至 2 5 0 0 mL ， 摇匀。吸 取 1 0 0 m L ， 显色测定吸光度， 平行测定 3次 ， 计算多酚浸出率。 1 3 2 浸提 方法及处理条件的研 究 称取莲藕皮粉末 0 5 g ( 准确至 0 0 0 0 1 g ) ， 分别加入 5 0 乙醇 5 0 0 m L ， 在常温下提取 2 4 h和 7 0 水浴下提取 2 h ， 其他条件同上， 计算多酚浸出率 ， 以确定浸提方法。 分别对加热提取的浸提剂体积分数 、 料液比、 提取时问、 温度 、 提取次数等进行单因素试验， 然后设计 正交试验 。 ( 3 ) 进行优化， 确定较佳提取的工艺条件， 每一条件平行测定 3次。按较佳提取工艺条件大量 提取莲藕皮多酚 ， 并将滤液 6 0 减压浓缩 ， 6 O c = 恒温水浴中挥干溶剂 ， 即得莲藕皮多酚粗提物。 1 4莲藕皮多酚的测定方法 采用酒石酸亚铁法 。具体如下 ： 吸取 1 0 0 m L试液至 2 5 0 0 mL比色管 中， 加蒸馏水 4 0 0 mL和 酒石酸亚铁溶液 5 0 0 m L ， 充分混合 ， 再加 p H值 7 5的磷酸盐缓 冲液定容至刻度。用 1 c m 比色皿 ， 在 波长 5 4 0 n m处 ， 以试剂空 白溶液作参 比， 测定吸光度值。由没食子酸标准 曲线计算莲藕多酚物质的含 量 ， 然后推算 出多酚质量， 计算原料 中多酚类物质浸出率( 以没食子酸计 ) ， 计算公式如下 ： =c W m X 1 00 式中： 一多酚类物质浸出率 ， ； c 一莲藕皮多酚的质量浓度 ， g mL ； 提取液的体积 ， m L ； m一莲藕皮 粉的质量 ， g 。 1 5莲藕皮 多酚 抗氧化 活性 的测定 称取猪油 5 0 0 0 g于棕色碘量瓶 中， 2份 ， 1份作空白， 另 1份加入油质量 0 0 2 的莲藕皮多酚粗 提物 ， 搅拌均匀后置于( 6 01 ) 的干燥箱保存。每 1 2 h搅拌 1 次 ， 于 1 、 4 、 7 、 1 0 d 按 G B T 5 0 0 9 3 7 2 0 0 3测定其过氧化值( P O V) ， 每个样品平行测定 3次， 按下式计算抑制率 ： 抑制率 =( 空白 P O V一加粗提物 P O V) 空白 P O V1 0 0 1 6莲藕皮提取物的定性解析 将提取液适当稀释后， 以5 0 乙醇溶液为参比， 1 c m比色皿 ， 用 S P 一 2 1 2 0 U V型紫外可见分光光度 计在 2 0 0 7 8 0 n m范围内进行吸光度扫描测试 ， 并与没食子酸标准品的扫描谱图进行对照分析。 2 结果与分析 2 1 莲藕皮提取液的定性解析 按莲藕皮提取物的定性解析方法分别对没食子酸标准品和莲藕皮提取液进行紫外扫描得到特征谱 图( 图 1 ) ， 由图 1 ( a ) 可见没食子酸标准品在 2 0 0 7 8 0 n m范 围内存在 1个主要的特征吸收峰 ， 在 2 5 0 n m 左右 ； 而莲藕皮提取液扫描的特征谱图产生 2个吸收带 ， 见图 1 ( b ) ， 其中吸收带 I I ( 2 4 0 - 2 5 2 lq m) 与没 食子酸标准品吸收带位置基本一致， 吸收带 I 位 于 3 2 0 3 5 0 n m之 间， 且较 强。根据 光谱学 的一般规 律 ， 可初步判定藕皮提取物中主要含有酚酸类及黄酮( 醇) 类抗氧化物质。 、 J I l f f 2 4 0 3 0 0 3 6 0 4 2 0 4 8 0 5 40 6 0 0 6 6 0 7 2 0 7 8 0 2 4 0 3 0 0 3 6 0 4 2 0 4 8 0 5 4 0 6 0 0 6 6 0 7 2 0 7 8 0 波长 n m 波长 n m 图 1 没食子酸标准品 ( a ) 及莲藕 皮提取液 ( b) 紫外可见光谱图 F i g 1 U V- V i s s p e c t r a o f s t a n d a r d g a l l i c a c i d ( a )a n d e x t r a c t s f r o m L o t u s r h i z o me p e e l ( b ) 第 2期 刘焕 云 ， 等 ： 莲藕皮 多酚的提取及抗氧化性能研究 8 9 2 2莲藕皮多酚提取条件的确定 2 2 1 浸提溶剂的确定按 1 3 1节方法 ， 用不同的溶 剂从莲藕皮中提取多酚类物质。结果表明溶剂不 同， 其 浸出率有较大差异 ， 其中以 5 0 乙醇的浸出率最高； 其 次为丙酮 ； 蒸馏水 、 乙酸乙酯 、 9 5 乙醇 的浸 出率较低。 这是由于莲藕皮 中所含多酚类物质主要为酚酸类 、 黄酮 ( 醇) 类分子等极性物质 ， 所以极性较强 的乙醇 、 丙酮提 取物的浸提效果较好 ， 纯的有机溶剂不足以破坏样 品中 多酚类物质与蛋 白质 、 多糖等物质的连接 ， 多酚的浸出率 较低。故本试验选用 乙醇溶液为浸提剂。 2 2 2浸提方法的确定按照 1 3 2节方法 ， 在相 同料 液 比条件下加人 5 0 乙醇进行浸提 ， 比较水浴加热浸 提法与常温浸提法对莲藕皮多酚浸出率的影响。结果表 明： 用水浴加热法提取莲藕皮多酚不仅可缩短提取时间， 而且莲藕皮多酚浸出率较常温浸提法提高了 0 4 ； 这 是由于水浴加热会造成 分子 问的碰撞与摩擦 ， 而产生热 能使温度上升 ， 增大扩散系数 ， 同时碰撞和摩擦还会促使 原料细胞破裂 ， 使多酚渗 出并溶解在溶剂中。故本试 验 采用水浴加热浸提的方法。 2 2 3 莲藕多酚提取的单 因素试验在确定了乙醇溶 表 1 Ta bl e 1 不 同提取条件对 多酚浸 出率的影响 Effe c t s o f e xt r a c t i on c ondi t i ons on t he y i e l d o f p ol yph e nol s 液为浸提剂后 ， 按水浴加热浸提方法 ， 以多酚浸 出率为评价指标 ， 对乙醇体积分数 、 料液 比、 浸提时间 、 浸 提温度 、 浸提次数进行单 因素试验 ， 结果见表 l所示 。试验结果表明乙醇体积分数为 5 O 时 ， 多酚类 物质处于游离状态 ， 组织通透性好 ， 多酚浸出率最高； 料液 比 1 ： 1 0 ( g ： m L， 下同) 时达到饱和 ， 继续增 大 料液比， 多酚浸出率无 明显提高。提 高提取温度和时间有利于 多酚物质 的溶 出， 7 0 水浴下提取 2 h 后 ， 多酚浸出率趋于平稳 。按料液 比 1 ： 1 0加入 5 0 乙醇 、 7 0 c c水浴下提取 2 h ， 滤渣重复提取 ， 结果表 明： 莲藕多酚的浸出率随着提取次数的增加而增加 ， 经 2次提取其浸出率趋于定值。 2 2 4 正交试验根据单因素试验结果 ， 选择 。 ( 3 ) 正交表进行试验 ， 以多酚浸 出率为评价指标对莲 藕皮多酚提取工艺条件进行优化。试验结果与分析见表 2和表 3 。 表 2正交试验结果 Ta bl e 2 Or t h og on al e xpe r i me nt a nd r e s ul t s 多酚浸出率 库 ； 县 A B C D p 0 l y p h e n 0 1 s y i e l d 序 No 号 E 乙 t O 醇 H 体 v o l 积 u m e f r a c t i o e 提 xt r 取 a c t 帆 i o n t i m h 。刚r 提 a e t 取 i o n 戤 t e m p e r t - 0 9 6 5 1 D 5 6 1 1 9 2 1 2 3 8 1 1 4 5 1 0 7 9 1 1 2 3 1 2 l 6 0 9 6 9 1 0 5 9 1 1 9 0 1 2 4 2 1 1 4 _4 1 0 8 3 1 1 4 4 1 21 2 1 1 21 1 1 4 0 1 1 3 0 3 2 7 6 3 6 4 8 卯 M 腿 加 nu i；1 阳 舳 加 加 5 O 5 O 5 5 5 5 0 1 2 2 2 2 1 2 l 2 9 m 9 儿 9 m ij 如 9 0 林产化学与工业 第 3 1 卷 方差分析表明 ， A、 C、 D 3种 因素对莲藕皮多酚浸出率有非常显著影响， B因素对莲藕皮多酚浸出率 有显著影响。4种因素影响大小次序为 ： DACB 。水浴加热提取莲藕皮多酚的较佳工艺条件组合 为 A B C ， D ， ， 即按料液 比 1 ： 1 0加入 6 0 乙醇溶液 ， 然后于 8 0 水浴中提取 2 5 h 。按较佳工艺条件 进行 2次大量验证实验 ， 提取液 中多酚浸出率平均为 1 2 5 8。将提取液在真空旋转蒸发器 中浓缩 ， 干 燥后粗提物得率为 2 3 7 4 ， 多酚纯度为 5 2 9 9。 2 3粗提物对油脂抗氧化效果的分析 将粗提取物以油质量的0 0 2 添加到 5 0 g 猪油中， 按 1 5节方法进行试验 ， 结果见表 4 。由表 4 可知新鲜猪油存放的时间越长， 莲藕的抗氧化作用越明显 ， 说明提取物对延长猪油的氧化时间有明显的 延迟作用。添加莲藕提取物猪油 1 0天后的 P O V值远小于出厂标准( 即 P O V2 0 mm o l f k g ) 。 表 4 莲藕 多酚粗提物对猪油的抗 氧化效果 Ta b l e 4 An t i o x i d a n t e ffe c t o f e x t r a c t s f r o m L o t u s r h y me o n l a r d 3 结 论 由试验结果得有机溶剂与水的复合体系较适合莲藕多酚的提取 ， 较佳工艺条件为 ： 按料液 比 1 ： 1 0 ( g ： m L ) 加入 6 0 乙醇溶液 、 8 0 q C水浴提取 2 5 h ， 过滤 ， 滤渣 2次提取 ， 提取液经真空浓缩干燥后粗 提物得率为 2 3 7 4 ， 多酚纯度为 5 2 9 9。莲藕粗提物对猪油的抗氧化性效果是 明显的， l O天内抑 制率最高可达 6 6 1 7 ， 延长了油脂贮藏期。紫外吸收光谱探知莲藕皮提取物主要含有酚酸类及黄酮 ( 醇) 类抗氧化物质。 参考文献 1 王旗 ， 刘恩岐植物多 酚的研究现状 J 山西农业科学 ， 2 0 0 9 ， 3 7 ( 】 ) ： 9 2 9 4 2 王传现 ， 钟进义 葡多酚对活性氧 自由基的清除作用研究