花生红衣中白藜芦醇原花色素提取工艺的研究.pdfVIP

2005, Vol. 26, No. 7食品科学工艺技术144 花生红衣中白藜芦醇、原花色素 提取工艺的研究 刘大川 1，刘 强1，吴 波1，徐金发2 (1.武汉工业学院，湖北 武汉 430023；2.山东青岛淳金植物油有限公司，山东 平度 266700) 摘 要： 对超声波辅助提取花生红衣中白藜芦醇、原花色素的工艺进行了研究。从 5 种常用试剂中选择出乙醇作 为提取剂，并在单因素实验的基础上，通过正交实验优化了白藜芦醇、原花色素的提取条件：料液比 1:6，温度 70，乙醇浓度60%，提取时间 20min，pH3，提取次数1 次；在最佳工艺条件下，白藜芦醇、原花色素的提 取得率分别为 0.036%、4.96%。 关键词：白藜芦醇；原花色素；花生红衣；提取 Research on Extraction Technology of Resveratrol and Procyanidin from Red Skin of Peanut LIU Da-chuan1，LIU Qiang1，WU Bo1，XU Jin-fa2 (1. Wuhan Polytechnic University, Wuhan 430023, China； 2.Qingdao Chunjin Plant Oil Limited Company, Pingdu 266700, China) Abstract ： Research has been carried out on the technology of extracting resveratrol and procyanidin from the red skin of peanuts assisted by ultrasonics. Ethanol has been selected among 5 kinds of common solvents to extract these two substances. Based on single factor experiment, the extraction conditions had been optimized by orthogonal analysis. The optimum extraction condi- tions were as follows: the rato of solid to solution was 1:6, the temperature 70, the concentration of ethanol 60%, extraction time 20min, pH3 and the number of extraction times 1. Under these optimized conditions, the yields of resveratrol and procyanidin were respectively 0.036% and 4.96%。 Key words：resveratrol；procyanidin；red skin of peanut；extraction 中图分类号 ： TS202.3 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1002-6630(2005)07-0144-05 收稿日期：2004-10-22 作者简介：刘大川(1943-)，男，教授，从事油脂及植物蛋白工程、天然物质提取研究。 白藜芦醇(resveratrol，简称Res)，又称芪三酚， 化学名称为 3，4，5 三羟基二苯乙烯，是含有芪类 结构的非黄酮类多酚化合物，在自然界中，白藜芦醇 主要存在于葡萄、虎杖、花生、桑椹、买麻藤、朝 鲜槐等植物中，尤其在种皮中含量较高1。它是一种植 物抗毒素，具有重要的生理功能，经研究发现，其抑 制癌细胞、降低血脂、防治心血管疾病、抗氧化、延 缓衰老等作用比较明显，被喻为继紫杉醇之后的又一新 的绿色抗癌药物。在我国，已有将白藜芦醇的植物提 取物制成降脂、美容、减肥和抗癌的天然保健食品及 胶囊 2 。 原花色素(procyanidin 简称PC，其使用过的英文名 称有 proanthocyanidin、pycnogenol 等)是植物界中广泛 存在的一大类多酚类化合物，为黄烷-3-醇衍生物的总 称，由儿茶素、表儿茶素聚合而成，包括二聚体、三 聚体、四聚体、直至十聚体。广泛存在于各种水果的 皮、核、梗以及草柑、可乐果树、黑荆树等植物中 3。原花色素具有很强的生物活性，其主要的生理活性 表现在：能够清除人体内过剩自由基，提高人体的免疫 能力，并具有较强的抗氧化能力，可作为防癌、抗突 变、防治心血管疾病药物的主要有效成分和用作安全无 毒的新型天然抗氧化剂。现已在临床医学、化妆品、 保健、食品等领域得到应用 4 。由于白藜芦醇、原花 色素所具有的这些重要的天然活性保健作用，利用我国 丰富的原料资源( 如葡萄、虎杖、花生及种皮、高粱 等)，大力开发相关的保健产品能够充分、合理、有效 地利用资源，并具有广阔的市场前景及良好的经济效 益 。 145工艺技术食品科学2005, Vol. 26, No. 7 从天然植物中提取白藜芦醇、原花色素的传统方法 中，浸提所需的时间较长，溶剂用量大，提取效率不 高；而回流所需的温度较高，易造成活性成分的分解或 挥发(白藜芦醇热稳定性不好：7080下加热30min， 有部分分解)，对白藜芦醇的提取不利。相对于这些传 统的提取方法，用超声波技术辅助提取具有较多的优 点：能够提高提取率、缩短提取时间、降低能耗、缩 短生产周期。同时，花生资源在我国极其丰富，而花 生蛋白和花生酱生产厂的副产品资源花生红衣并没 有得到有效的、充分的利用。因而利用花生红衣资源 来提取其中的天然活性成分，具有良好的经济效益及深 远的意义。 1材料与方法 1.1材料与仪器 花生红衣 -山东鲁花4 号 山东青岛淳金植物油有 限公司。 无水乙醇、无水甲醇、石油醚、乙酸乙酯 均 为分析纯。 SB-5200D型超声波清洗器 宁波新芝生物科技股份 有限公司；RE52CS 型旋转蒸发器 上海亚荣生化仪器 厂；WFG7200型可见分光光度计 龙尼柯上海仪器有限 公司；Cary 50 型紫外分光光度计 美国Varian 仪器公 司；Prostar 高效液相色谱仪 美国Varian 仪器公司。 1.2测定方法 1.2.1白藜芦醇含量的测定 由于白藜芦醇在305nm处 有最大吸收峰5，且吸光度和浓度成正比的关系，故选 择紫外分光光度法来测定白藜芦醇粗产品的相对量。用 高效液相色谱测定白藜芦醇的精确含量6 ，测定条件： 固定相：C18柱(2005)mm；流动相：乙腈-水(25:75)； 流速：0.8ml/min；检测波长：305nm。 1.2.2原花色素含量的测定 采用Porter 法7测定原花 色素的含量。 1.3研究方法 1.3.1提取剂的选择 以水、乙醇、甲醇、乙酸乙 酯、丙酮等5 种溶剂做提取剂，相同条件下对花生红衣 进行提取、过滤、浓缩定容，测定吸光值，进行比 较，确定适宜提取剂。 1.3.2影响提取效果单因素的探讨 1.3.2.1料液比对提取效果的影响 准确称取20.0g 花生红衣粉末 5 份，经石油醚脱脂 后，弃去石油醚液，分别加入 80、100、120、140、 160ml 80% 浓度的乙醇溶液，在60、频率为25kHz 的 超声波水浴中，以一定的转速搅拌提取 30min。提取液 经浓缩回收乙醇后，用乙酸乙酯萃取，取乙酸乙酯层， 于 40下减压蒸馏至干，用甲醇溶解残留物，并定容 至25ml。测定其中白藜芦醇及原花色素的吸光值，比 较料液比对提取效果的影响。 1.3.2.2乙醇浓度对提取效果的影响 准确称取20.0000g 花生红衣粉末5 份，经石油醚脱 脂后，弃去石油醚液，分别加入 50%、60%、70%、 80%、95% 浓度的乙醇溶液100ml，在60、频率为 25kHz 的超声波水浴中，以一定的转速搅拌提取 30min。 提取液经浓缩回收乙醇后，用乙酸乙酯萃取，取乙酸 乙酯层，于40下减压蒸馏至干，用甲醇溶解残留物， 并定容至25ml。测定其中白藜芦醇及原花色素的吸光 值，比较浓度对提取效果的影响。 1.3.2.3温度对提取效果的影响 准确称取20.0g 花生红衣粉末 5 份，经石油醚脱脂 后，弃去石油醚液，加入60% 浓度的乙醇溶液100ml， 分别在 40、50、60、70、80、频率为 25kHz 的超 声波水浴中，以一定的转速搅拌提取 30min。提取液经 浓缩回收乙醇后，用乙酸乙酯萃取，取乙酸乙酯层， 于 40下减压蒸馏至干，用甲醇溶解残留物，并定容 至25ml。测定其中白藜芦醇及原花色素的吸光值，比 较温度对提取效果的影响。 1.3.2.4时间对提取效果的影响 准确称取20.0g 花生红衣粉末 5 份，经石油醚脱脂 后，弃去石油醚液，加入60% 浓度的乙醇溶液100ml， 在60、频率为25kHz 的超声波水浴中，以一定的转 速搅拌，分别提取 10、20、30、40、50min。提取 液经浓缩回收乙醇后，用乙酸乙酯萃取，取乙酸乙酯 层，于 40下减压蒸馏至干，用甲醇溶解残留物，并 定容至25ml。测定其中白藜芦醇及原花色素的吸光值， 比较提取时间对提取效果的影响。 1.3.2.5pH 对提取效果的影响 准确称取20.0g 花生红衣粉末 5 份，经石油醚脱脂 后，弃去石油醚液，分别加入 6 0 % 浓度、p H 为 3 、 4、5、6、7 的乙醇溶液100ml，在60、频率为25kHz 的超声波水浴中，以一定的转速搅拌提取 30min。提取 液经浓缩回收乙醇后，用乙酸乙酯萃取，取乙酸乙酯 层，于 40下减压蒸馏至干，用甲醇溶解残留物，并 定容至25ml。测定其中白藜芦醇及原花色素的吸光值， 比较 pH 对提取效果的影响。 1.3.2.6提取次数对提取效果的影响 准确称取20.0g 花生红衣粉末 5 份，经石油醚脱脂 后，弃去石油醚液，加入 60% 浓度、pH 为 3 的乙醇 溶液100ml，在60、频率为25kHz 的超声波水浴中， 以一定的转速搅拌提取 30min。以上述条件提取1、2、 2005, Vol. 26, No. 7食品科学工艺技术146 3、4、5 次，提取液经浓缩回收乙醇后，用乙酸乙酯 萃取，取乙酸乙酯层，于40下减压蒸馏至干，用甲 醇溶解残留物，并定容至25ml。测定其中白藜芦醇及原 花色素的吸光值，比较提取次数对提取效果的影响。 1.3.4在单因素实验的基础上优化提取工艺 以料液比、乙醇浓度、温度、提取时间设计 L9(43) 正交实验，优化提取条件。 2结果与讨论 2.1提取剂对提取效果的影响 结果见表1。 提取剂乙醇甲醇水乙酸乙酯丙酮 A305nm0.4120.3710.2880.2880.407 A546nm1.2151.4670.3320.9281.263 表1 不同提取剂对提取效果的影响 Table 1 Effect of different solvents on extraction result 由表 1 可看出，不同提取剂对花生红衣中的白藜芦 醇和原花色素的提取效果不同，而且差别较大。对于 白藜芦醇，乙醇和丙酮的提取效果最佳；对于原花色 素，甲醇的提取效果明显较好，乙醇和丙酮相当。考 虑到产品的安全性和生产成本问题，选择乙醇做为提取 剂是经济合理的。 2.2液料比对提取效果的影响 见图1。 图1 液料比对提取效果的影响 Fig.1 Effect of the rate of solution to solid on extraction result 液料比的选择一般为6:1 左右，太大不利于浓缩， 能耗较高，太小则不能将有效成分提取完全。本实验 选择 4:18:1 的因素水平做研究。实验结果表明，随着 液料比的增加，提取得率增加，而超过 5: 1 后，提取 效果反而下降，这有可能是5:1 的液料比已基本将原料 中的白藜芦醇和原花色素提取完全，随着液料比的增 加，溶液中水的比重也增加了，在用乙酸乙酯萃取的 过程中，一部分白藜芦醇和原花色素残留在水相中损失 掉了。由上图可得，最适液料比为 5 :1 。 2.3乙醇浓度对提取效果的影响 见图2。 图2 乙醇浓度对提取效果的影响 Fig.2 Effect of the concentration of ethanol on extraction result 由图2 可得，乙醇浓度为60% 时，提取效果最好， 随着乙醇浓度的增加，白藜芦醇、原花色素的得率反 而降低，这可能是随着其浓度增加，一些醇溶性杂质 和亲脂性成分溶出量增加，这些成分和白藜芦醇、原 花色素竞争同乙醇 - 水分子结合，从而导致白藜芦醇、 原花色素提取效果的下降。 2.4温度对提取效果的影响 见图3。 图3 温度对提取效果的影响 Fig.3 Effect of temperature on extraction result 如图 3 所示，随着温度的升高，提取得率增加， 60时效果最佳，而随着温度的继续升高，由于白藜 芦醇和原花色素都是热敏性物质，所以提取效果逐渐减 弱 。 147工艺技术食品科学2005, Vol. 26, No. 7 2.5时间对提取效果的影响 见图4。 图4 时间对提取效果的影响 Fig.4 Effect of time on extraction result 由图 4 可得，最佳提取时间是30min，随着时间的 增加，提取得率增加，而超过30min 后，提取率降低， 这可能是因为30min就能较完全的提取白藜芦醇和原花色 素，而经过较长的时间，由于其热敏性较强，一部分 白藜芦醇、原花色素有所分解，故提取效果有所降低。 2.6pH 对提取效果的影响 见图5。 由图 5 可知，pH 为 7 时，白藜芦醇、原花色素 提取率最低，而 pH 为 3 时，提取率相对最高，这是 因为在酸性介质下有利于防止原花色素被氧化，同时酸 性条件能裂解多酚与蛋白质、多糖及本身的氢键，有 利于原花色素的提取；而白藜芦醇在中性条件下，其溶 解度较低，故 pH 为3 的条件，有利于白藜芦醇和原花 色素的提取。 2.7提取次数对提取效果的影响 见图6。 由图 6 可知，提取1 次已经能将原料中的白藜芦醇 图5 pH对提取效果的影响 Fig.5 Effect of pH on extraction result 图6 提取次数对提取效果的影响 Fig.6 Effect of extracting times on extraction result 实验料液比乙醇浓度温度时间吸光值吸光值 编号AB(%)C()D(min)A305nmA546nm 11(1:4)1(50)1(50)1(20)0.31751.132 212(60)2(60)2(30)0.36231.336 313(70)3(70)3(40)0.48891.383 42(1:5)1230.27450.985 522310.43511.220 623120.34721.002 73(1:6)1320.46531.425 832130.41651.354 933210.51131.379 T10.390、1.2840.352、1.1810.360、1.1630.421、1.244 T20.352、1.0690.405、1.3030.383、1.2330.392、1.254 T30.464、1.3860.449、1.2550.463、1.3430.393、1.241 R0.112、0.3170.097、0.1220.103、0.1800.029、0.013 表2 正交实验结果 Table 2 Result of orthogonal experiment 和原花色素提取完全。故本研究提取次数为 1 次。 2.8正交实验优化提取工艺 正交实验设计、方差分 析见表 2 、表 3 、表 4 。 2005, Vol. 26, No. 7食品科学工艺技术148 来源偏差平方和自由度F比F临界值显著性 A0.020210.0009.000* B0.14027.0009.000 C0.01829.0009.000 D0.00221.0009.000 E0.002 表3 A305nm的方差分析 Table 3 Variance analysis of A305nm 来源偏差平方和自由度F比F临界值显著性 A0.157213.6526.940* B0.02322.0006.940 C0.04924.2616.940 D0.00020.0006.940 E0.024 表4 A546nm的方差分析 Table 4 Variance analysis of A546nm 由表 2 可得，花生红衣中提取白藜芦醇、原花色 素的影响因素中，影响效果依次为料液比、温度、乙 醇浓度、提取时间。经分析可知，白藜芦醇的最适提 取条件为 A3C3B3D1，即料液比 1:6，温度 70，乙醇 浓度 70%，提取时间20min；而原花色素的最适提取条 件为 A3C3B2D2，即料液比 1:6，温度 70，乙醇浓度 60%，提取时间 30min。按照此两种工艺提取，提取效 果相差较小，考虑到生产的成本和周期，选择60% 的 乙醇作为同时从花生红衣中提取白藜芦醇、原花色素的 提取剂，提取时间为20min。故花生红衣中白藜芦醇、 原花色素的最适提取条件为：料液比1:6，温度70， 乙醇浓度 60%，提取时间20min，pH3，提取次数1 次。 在此条件下，提取液的吸光值分别为 A3 05 nm 0.5326， A546nm 1.473，白藜芦醇、原花色素的提取得率分别为 0.036%、4.96%。 3结 论 超声波辅助提取较之传统的热浸提有着较高的效 率，20min 即可将有效成分提取完全。选择乙醇作为提 取剂不仅经济合理，而且可以除去一些亲水性杂质，另 外还有一定的防腐作用。在此基础上，通过单因素实 验和正交实验，得出提取花生红衣中白藜芦醇、原花 色素的最佳工艺条件：料液比1:6，温度70，乙醇浓 度60%，提取时间20min，pH3，提取次数1 次，在此 条件下，白藜芦醇、原花色素的提取得率分别为0.036%、 4.96%。 参考文献： 1王庆华, 吕振岳. 白藜芦醇的制备和检测J. 食品科技, 2002, (12): 67- 68. 2张博. HPLC法测定紫金胶囊中白藜芦醇的含量J. 中草 药, 2001, 32(1): 35. 3魏福祥, 韩菊, 张兰, 等. 葡萄籽中提取低聚原花色素的 技术研究J. 现代化工, 2001, 21(4): 27- 29. 4Pekic B, Kovac V, Alons