莲藕节中多酚提取工艺优化

1、莲藕节中多酚提取工艺优化DOI：10.14088/jki.issn0439-8114.2017.05.037Technology Optimization for Extracting Polyphenol from Lotus FestivalZHOU Wei-jing1 ，LI Shu-yi2 ，WANG Wen-juan2(1.Wuhan Institute for Food and Cosmetic Control，Wuhan 430000， China ；2.College of Food Science & Engineering ，Wuhan Polytechnic Univer

2、sity， Wuhan 430023，China )： In order to make full use of the resources of lotus festival as wastes ， the optimal conditions for extraction yield of polyphenol from lotus(Nelumbo nucifera Gaertn )festival ，so this issue with lotus festival for raw materials ，ethanol ultrasonic extraction method for e

3、xtracting polyphenol from multiple intersecting in. By single factor test to determine the alcohol concentration ， solid-liquid ratio， pH， temperature and time on lotusfestival polyphenol extraction and further analysis and consideration of the practical application of response surface experiments t

4、o determine the lotus root section of the ultrasonic extraction of polyphenol. The processcon diti ons were pH 4.0, temperature of 40C, etha nolconcentration 61.04%, solid- liquid ratio of 1: 20.53(m： V), extraction time 45.20 min. It is better for industrialized extraction and lotus festival polyph

5、enol maximumextraction yield 6.27%. The polyphenol from lotus festival have strong scavenging effects to DPPHradicals.多酚具有较强的抗氧化特性, 可以清除体内自由基, 从而达 到预防心血管疾病、 延缓衰老的作用, 植物多酚大部分都存在于 植物的根、茎和叶子中。莲藕( Nelumbo nucifera Gaertn )为 睡莲科莲属多年生大型水生草本植物, 在中国栽培历史悠久, 种 质资源丰富,是传统的出口蔬菜,分布在湖北、湖南以及浙江等 地。莲藕的根、茎、叶到果实各个部位都是宝

6、,有开胃消食、清 热解毒、滋生养性的功效,其中莲藕节还可以用于治疗咳血、尿 血等疾病,具有较高的药用价值。莲藕节是莲的干燥根茎节部, 质地较硬,附有一些须根及须根痕 1 。中国每年消费大量的莲 藕,但由于有些部位不可食用, 以及贮藏期很容易发生酶促褐变 等原因, 产生大量莲藕废弃物, 然而莲藕废弃物中仍具有许多加 工潜力的活性物质。 莲藕节就是其中一种, 其含有多种有效成分 如多酚。有研究表明 2 ,莲藕的平均多酚含量约为 117 mg/100 g (FW ,主要由多巴、儿茶酚、没食子酸、儿茶素和表儿茶素 等组成。 所以作为莲藕的主要功能活性成分, 多酚的制备开发对 促进产业精深加工并延展产业

7、链具有重要意义, 使莲藕节更具有加工价值。本研究从莲藕节中提取多酚， 通过单因素试验和响应面试验 优化确定莲藕节中多酚的超声辅助浸提工艺， 得出最佳的莲藕节 多酚提取率， 并通过体外化学体系评价提取物的抗氧化活性， 为 莲藕节的综合利用和加工以及藕节中多酚类物质的开发利用提 供参考。1 材料与方法材料与试剂新鲜的莲藕藕节，购于当地市场；没食子酸（分析纯），购于上海金锦乐实业 XX公司；无水乙醇（分析纯），购于深圳市 华昌化工XX公司；福林酚试剂（分析纯），购于合肥BIOSHARP生物科技XX公司。1.2仪器与设备7200 型紫外分光光度计（德国斯派克分析仪器公司）； R-3 型旋转蒸发仪（瑞士

8、步琦 XX公司）；CHRIST ALPHA 2-4型真空 冷冻干燥机（武汉利天科技仪器 XX公司）；DS-1型高速组织捣 碎机（上海标本模型厂）； FuheH H -4型?迪院阄滤 ?浴锅（金坛 市富华仪器XX公司）；SH2-K型循环水真空泵（上海亚荣生化 仪器厂）；电子天平（赛多利斯科学仪器 XX公司）。试验方法莲藕节中多酚提取流程 称取 10 g 莲藕节并粉碎成渣f加入一定料液比的乙醇溶液f置于控温超声场中浸提f真空 抽滤f旋蒸至10 mLf定容至25 mf混匀后测定多酚含量。1.3.2测定莲藕节中多酚含量 精密量取1.0 mL莲藕藕节样 品溶液于 10 mL 刻度试管中，加 5 mL 去

9、离子水，摇匀 1 min 后 加1.5 mL 20% Na2CO3溶液，加入0.5 mL福林酚试剂，用去离 子水定容至10 mL，室温反应2 h，以去离子水为空白对照，在 760 nm 波长处测定样品溶液的吸光度 3 。多酚提取率计算 莲藕节中多酚提取率按公式 （1）计 算：X=x 100% （ 1）式中，X为多酚提取率（% ; n为稀释倍数；C为多酚质量 浓度（mg/mL） ； V为提取液体积（mL）； m为莲藕节质量（g）。莲藕节多酚提取工艺优化 在其他条件一致时，分别以乙醇体积分数、料液比、pH温度和时间作为试验因素，每个 因素分别设置 5 个水平进行单因素试验， 并根据试验数据分析每

10、个因素对莲藕节中多酚提取的影响。 通过单因素试验， 得出每个 因素条件下莲藕节多酚的提取率， 从中选出对莲藕节多酚提取率 影响较大的 3 个因素，进行三因素三水平响应面试验。1.3.5莲藕节多酚清除DPPH自由基能力取不同稀释度的 莲藕节多酚提取液 2 mL和 2X 10-4 mol/L的DPPH甲醇溶液2 mL, 加入同一具塞试管中， 摇匀，在室温避光反应 30 min 后于 515 nm 处测定其吸光度，并用维生素C溶液作为阳性对照，去离子水为 空白对照，计算莲藕节多酚对 DPPH的清除率4 , DPPH自由基 清除率按公式（ 2）计算：P= （1-）x 100% （ 2）式中， A0 为

11、去离子水空白试剂的吸光度； A1 为不同浓度提 取液的吸光度。2 结果与分析多酚含量标准曲线制作精确称取干燥至恒重的没食子酸 10.0 mg ，溶解后加水定容 到100 mL,配成0.1 mg/mL的没食子酸标准溶液。移液管依次 准确吸取 0、0.1 、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL 没食子酸标准 溶液于10 mL刻度试管中，按照“132 ”方法测定吸光度，以 没食子酸的质量为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线（图 1）。计算回归方程为 y=0.994 9x-0.075 4， R2=0.995 4。通过线性方程计算样品中多酚含量， 并根据公式折算出莲藕节多酚提 取率。单因素试验

12、结果2.2.1 乙醇体积分数对莲藕节多酚提取率的影响 在提取时 间20 min、料液比1 : 15 （g : mL下同）、提取温度 40 C和 pH4.0 的条件下， 测定不同乙醇体积分数 （ 30%、 40%、 50%、 60%、 70%）对莲藕节多酚提取效果的影响。如图2所示，不同体积分数的乙醇溶液对莲藕节中多酚提取率有影响， 随着乙醇体积分数 的增加，提取率逐渐增大，当乙醇体积分数为60%时，莲藕节中多酚的提取率最大， 但随着乙醇体积分数的继续增加， 多酚提取 率呈下降趋势，故莲藕节中多酚提取的乙醇体积分数选为50%-70%。料液比对莲藕节多酚提取率的影响 在提取时间 20 min、60

13、%乙醇、提取温度40 C和pH 4.0的条件下，测定不同 料液比（1 : 5、1 : 10、1 : 15、1 : 20、1 : 25）对莲藕节多酚提 取效果的影响。如图 3 所示，随着料液比的增加，莲藕节多酚的 提取率逐渐增加，当料液比为1 : 20时，莲藕节多酚提取率达到 最大值，在料液比1 : 15以下和1 : 25以上时多酚提取率变化不 明显，故莲藕节多酚提取的料液比范围选定为1 : 151 : 25。pH 对莲藕节多酚提取率的影响 在提取时间 20 min 、 60%乙醇、提取温度40 C、料液比1 : 15的条件下，将pH分别 调为2.0、3.0、4.0、5.0、6.0，分析不同pH

14、对莲藕节多酚提 取效果的影响。如图4所示，在pH为2.06.0时，莲藕节多酚 提取率变化不大，所以pH的变化对莲藕节多酚提取率影响不大。温度对莲藕节多酚提取率的影响 在提取时间 20 min、 60%乙醇、 pH 4.0 和料液比 1: 15 的条件下，测定不同提 取温度（20、30、40、50、60 C）对莲藕节多酚提取效果的影 响。如图 5所示，温度对莲藕节多酚提取率的影响不明显，在2060 C莲藕节多酚提取率变化不明显。据文献报道 5，温度 的升高有利于植物中多酚类物质的溶出和扩散， 从而提高多酚的 浸提效率， 但由于本试验采用超声浸提的方法， 超声作用掩盖了 温度的影响，所以使得温度对

15、多酚提取率的影响较小。提取时间对莲藕节多酚提取率的影响 在提取温度 40 C、60%乙醇、pH 4.0和料液比1 : 15的条件下，测定不同 提取时间（ 5、 10、 20、 40、 60 min ）对莲藕节多酚提取效果的 影响。如图 6 所示，随着超声提取时间的增加，莲藕节中多酚提 取率明显增大，但在超声处理 20 min 后，多酚提取率增加较缓 慢。随着提取时间的延长，多酚提取率基本不变，由于超声处理 时耗能较大，从经济、节能的角度综合考虑，将较为理想的莲藕 节多酚提取时间选为 20、 40、 60 min 。2.3 莲藕节中多酚提取的响应面试验结果2.3.1 响应面试验设计 根据单因素试

16、验选择 3个关键因素乙醇体积分数（XI）、料液比（X2）和提取时间（X3）为研究对象，以莲藕节 多酚提取率为响应值， 进行三因素三水平响应面试验。 响应面试 验因素与水平如表 1 所示，响应面试验结果如表 2 所示，在 17 组处理组合中 12组为分析因素试验， 5组为零点。2.3.2 响应面试验结果的方差分析 试验数据采用 Design-Expert 9.0 统计软件对响应面结果进行回归分析，得出 乙醇体积分数（XI）、料液比（X2）和提取时间（X3）对莲藕节 多酚提取率的影响可以用二次多项回归方程表示为Y=6.20+0.21X1+0.16X2+0.39X3-0.09X1X2-0.16X1X3-0.019X2X3 -0.75X12-0.66X22-0.71X32 。对超声波辅助乙醇提取莲藕节中多 酚的数学模型进行方差分析，结果见表3。从表 3可以看出，模型一次项 XI、X3,二次项 X12、X22、X32均极显著，一次项 X2 影响显著，交互项 X1X2 X1X3 X2X3均不显著，因素影响的顺序为 X3X1X2。其中二次