一种提取甘蔗皮多酚的方法 |
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| 申请号 | CN201710767457.9 | 申请日 | 2017-08-31 | 公开(公告)号 | CN107522754A | 公开(公告)日 | 2017-12-29 |
| 申请人 | 浙江大学; | 发明人 | 罗自生; 黄皓; 李莉; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种提取 甘蔗 皮多酚的方法，属于 植物 多酚提取技术领域。所述的方法包括：以甘蔗皮粉末为原料，按照20-30mL/g液料比加入 质量 百分比浓度为0.8-1.2％的 柠檬酸 水 溶液，在60-65℃水浴中浸提1.5-2h，冷却后，分离收集滤液，获得甘蔗皮多酚提取液。本发明利用酸法进行甘蔗皮多酚的提取，有利于减少副产物，节约成本，同时降低有毒 试剂 带来的安全隐患。此外，提供酸性的提取环境，具有保护多酚的羟基基团，防止 氧 化，提高提取效率的作用。本发明操作简单，节约成本，提高了生产效率，促进了 食品安全 ，具有较好的经济效益和社会效益。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种提取甘蔗皮多酚的方法，其特征在于，包括：以甘蔗皮粉末为原料，按照20- |
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| 说明书全文 | 一种提取甘蔗皮多酚的方法技术领域背景技术[0002] 植物多酚是植物的次生代谢产物，主要存在于植物的皮、根、莲、叶、果实中，其含量仅次于纤维素、半纤维素和木质素。植物多酚具有清除机体内自由基、抗氧化、延缓机体衰老、抗肿瘤、减缓骨质疏松、预防心血管疾病、防癌、抗辐射等生物活性功能，在化工、医药、食品、材料、农业等领域应用广泛。 [0003] 甘蔗是我国亚热带地区特有的经济作物，有研究显示甘蔗皮中含有丰富的酚类化合物，是潜在的植物多酚提取原料。在工业上主要将甘蔗作为蔗糖的提取原料，甘蔗渣或甘蔗皮则常作为废料丢弃，对其中所含多酚的开发利用欠缺。 [0004] 专利文献CN 105816702 A公开了一种甘蔗多酚提取物及其制备方法和应用。所述制备方法为：取甘蔗或蔗渣，粉碎后过筛得粗粉，然后将粗粉用乙醇溶液提取，过滤除去滤渣，滤液减压浓缩至浸膏；所得的浸膏加水分散，采用石油醚进行萃取，得到石油醚相和水相，用乙酸乙酯对水相进行萃取，收集乙酸乙酯相，减压浓缩至浸膏；然后通过聚酰胺柱层析分离，乙醇梯度洗脱，收集30％乙醇体积浓度的洗脱物，浓缩干燥得到甘蔗多酚提取物。本发明来源于大宗农作物甘蔗，通过多级萃取及柱层析梯度洗脱分离纯化，产品具有更强的降血糖活性，可用于食品添加剂和功能食品。 [0005] 因此，开展对甘蔗皮多酚的提取研究，具有良好的经济效益。 [0006] 溶剂萃取法是目前国内使用最广泛的多酚提取方法之一，主要用于提取可溶性酚类化合物，现有报道中采用溶剂萃取法提取葡萄籽多酚、板栗壳多酚、香蕉皮多酚等酚类化合物，常用的溶剂有甲醇、乙醇、丙酮。多酚来源不同，其适宜的浸提条件、浸提剂、浸提时间、温度、次数等提取条件液有所不同，以体积分数为60-70％的乙醇最为常见。但是有机溶剂相对成本较高，回收困难，并且会带来一系列的副产物，有潜在的健康危害，而且有机试剂易燃、部分有毒，对安全生产十分不利。 [0007] 因此，为了合理高效地提取甘蔗皮中的多酚物质，亟需提供一种操作简单、成本较低、提取率高、安全绿色的提取方法。 发明内容[0008] 本发明的目的在于提供一种操作简单、安全绿色的，同时又能高效地从甘蔗皮中提取多酚的方法。 [0009] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： [0010] 一种提取甘蔗皮多酚的方法，包括：以甘蔗皮粉末为原料，按照20-30mL/g液料比加入质量百分比浓度为0.8-1.2％的柠檬酸水溶液，在60-65℃水浴中浸提1.5-2h，冷却后，分离收集滤液，获得甘蔗皮多酚提取液。 [0011] 本发明针对甘蔗皮进行开发，变废为宝，充分利用甘蔗资源，起到节约原料成本的作用，具有良好的社会效应和经济效应。所述甘蔗皮粉末由新鲜甘蔗皮在60-70℃条件下烘干，粉碎至60-80目制得。利用粉末进行浸提更有利于多酚物质的溶出。 [0012] 本发明利用响应面法对提取工艺进行优化，提取条件中的液料比、提取剂浓度、提取温度、提取时间相互交叉影响多酚的提取效率。作为优选，所述液料比为24-26mL/g。 [0013] 本发明利用酸法进行甘蔗皮多酚的提取，有利于减少副产物，酸性的提取环境，具有保护多酚的羟基基团，防止氧化，提高提取效率的作用。作为优选，所述柠檬酸水溶液的质量百分比浓度为1.0-1.2％。 [0014] 作为优选，所述的水浴温度为62-64℃。 [0015] 作为优选，浸提的时间为1.8-2.0h。 [0016] 作为优选，所述分离为真空抽滤。 [0017] 作为优选，利用响应面法优化后的工艺，包括：将新鲜甘蔗皮洗净，在60℃温度下烘36h，粉碎，过60目筛，得甘蔗皮粉末；按照25mL/g液料比加入质量百分比浓度为1.1％的柠檬酸水溶液，在63℃的恒温水浴中浸提1.9h，冷却后真空抽滤，收集滤液，获得甘蔗皮多酚提取液。 [0018] 本发明方法制得的甘蔗皮多酚提取液中不含有机溶剂，无需复杂的除溶剂操作，直接可用于生产，如食品加工领域。 [0019] 本发明具备的有益效果： [0020] (1)本发明利用酸法进行甘蔗皮多酚的提取，有利于减少副产物，节约成本，同时降低有毒试剂带来的安全隐患。此外，提供酸性的提取环境，具有保护多酚的羟基基团，防止氧化，提高提取效率的作用。 [0021] (2)与正交法相比，本发明采用Box-Behnken Designs(BBD)中心组合设计模型的响应面分析法，用4个变化因子、3个水平及少量的实验组(仅21组实验)就可以得出优化结果，获得最佳产率，在提高了提取效率的同时，降低了能耗和污染物的排放，具有工业化生产的实际意义。 [0023] 图1为本发明柠檬酸浓度变化对多酚得率影响图。 [0024] 图2为本发明提取温度变化对多酚得率影响图。 [0025] 图3为本发明液料比变化对多酚得率影响图。 [0026] 图4为本发明提取时间变化对多酚得率影响图。 [0027] 图5为本发明液料比与提取时间对多酚得率影响的响应面三维图。 [0028] 图6为本发明液料比与提取时间对多酚得率影响的响应面二维图。 [0029] 图7为本发明柠檬酸浓度与液料比对多酚得率影响的响应面三维图。 [0030] 图8为本发明柠檬酸浓度与液料比对多酚得率影响的响应面二维图。 [0031] 图9为本发明柠檬酸浓度与提取时间对多酚得率影响的响应面三维图。 [0032] 图10为本发明柠檬酸浓度与提取时间对多酚得率影响的响应面二维图。 [0033] 图11为本发明提取温度与液料比对多酚得率影响的响应面三维图。 [0034] 图12为本发明提取温度与液料比对多酚得率影响的响应面二维图。 [0035] 图13为本发明提取温度与柠檬酸浓度对多酚得率影响的响应面三维图。 [0036] 图14为本发明提取温度与柠檬酸浓度对多酚得率影响的响应面二维图。 [0037] 图15为本发明提取温度与提取时间对多酚得率影响的响应面三维图。 [0038] 图16为本发明提取温度与提取时间对多酚得率影响的响应面二维图。 具体实施方式[0039] 下面结合实施例对本发明作进一步说明。 [0040] 下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。 [0041] 甘蔗皮购自杭州市水果批发市场；烘干装置为电热鼓风干燥器(上海实验仪器厂有限公司)；粉碎装置为手提式高速万能粉碎机(温岭市林大机械有限公司)；恒温水浴装置为SHY-2水浴恒温振荡器(江苏金坛市佳美仪器有限公司)；离心机为TGL-16M台式高速冷冻离心机(湖南湘仪离心机仪器有限公司)；分光光度仪为UV-5800PC紫外可见分光光度计(上海元析仪器有限公司)。 [0042] 实施例1 [0043] 一种利用响应面法优化甘蔗皮多酚酸法提取工艺，包括以下步骤： [0044] (1)样品制备： [0045] 将新鲜甘蔗皮洗净，在60℃温度下烘36h，粉碎，过60目筛，准确称取1g甘蔗皮粉末样品于50mL带塞试管中，按定量液料比加入一定浓度的柠檬酸溶液，恒温水浴加热提取一定时间后，冷却。真空抽滤，将滤液加入50mL容量瓶中，定容，静置10min，得到对应于不同提取条件的提取液。 [0046] (2)福林-酚法测定提取液中总多酚含量 [0047] ①标准曲线制作： [0048] 准确称取10mg没食子酸，配制成浓度为0.1mg/mL的溶液，分别取0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6mL于10mL容量瓶中，加入4mL体积分数10％的福林酚试剂及5mL质量分数6％的Na2CO3溶液，用蒸馏水将总溶液定容至10mL。常温下反应1h，在765nm波长下测定吸光度，以没食子酸质量mg为横坐标，吸光值为纵坐标，绘制标准曲线。 [0049] ②样品中总多酚含量的测定： [0050] 准确吸取待测溶液0.05mL加入10mL容量瓶中，其余操作均与所述步骤①制作标准曲线相同，在765nm波长下比色，根据回归方程计算多酚质量。 [0051] (3)实验设计与统计分析： [0052] ①单因素试验： [0053] 依次改变柠檬酸浓度、提取温度、液料比和提取时间进行单因素试验，用福林-酚法测定所得甘蔗皮多酚提取物中总多酚质量，并按下式计算总多酚得率，每次处理重复三次： [0054] 多酚得率(％)＝样液中总多酚质量/甘蔗皮粉末质量×100％； [0055] 如图1-4所示，柠檬酸浓度、提取温度、液料比和提取时间对甘蔗皮多酚的提取效果影响较显著。 [0056] ②响应面法优化设计： [0057] 根据单因素试验结果，选取柠檬酸浓度、提取温度、液料比和提取时间四个因子适宜的零水平，利用Design Expert 8.0软件根据Box-Behnken设计原则进行实验设计(设定结果见表1)，以柠檬酸浓度X1、提取温度X2、液料比X3、提取时间X4为自变量，以多酚得率为响应值y(实验方案及结果见表2)，建立多元二次回归方程： [0058] y＝+3.03+0.14X1+0.15X2-5.7×10-3X3+0.10X4+0.045X1X2-0.035X1X3+0.075X1X4-0.043X2X3+0.096X2X4+0.048X3X4-0.39X12-0.38X22+0.081X32-0.040X42。 [0059] 各因子与响应值之间线性关系显著性，由F值检验来判定，P值越小，则说明变量的显著性越高。由方差分析表(表3)可知，其因变量和全体自变量之间的线性关系显著(R2＝0.9622)，模型显著水平小于0.05，所以该回归方程模型是显著的。 [0060] 表1实验因素与水平设定 [0061] [0062] [0063] 表2 Box-Behnken实验设计与结果 [0064]实验编号 X1 X2 X3 X4 多酚得率(％) 1 1.5 65 35 1.0 2.261 2 1.0 65 30 1.5 2.725 3 0.5 55 25 1.0 2.111 4 1.0 60 30 1.5 3.182 5 0.5 60 30 1.5 2.425 6 1.5 60 30 1.5 2.711 7 1.0 60 30 1.5 3.039 8 1.5 55 25 2.0 2.289 9 1.0 60 30 1.5 3.154 10 1.0 60 30 1.5 3.104 11 1.0 55 25 1.5 2.425 12 1.0 60 30 1.5 3.075 13 1.0 60 30 1.5 3.132 14 0.5 55 35 1.0 2.175 15 1.0 55 35 2.0 2.404 16 1.0 60 30 1.0 2.818 17 1.0 60 30 2.0 3.018 18 1.5 65 35 1.0 2.511 19 0.5 65 35 2.0 2.446 20 0.5 65 35 2.0 2.361 21 1.0 60 30 1.5 3.004 [0065] 表3实验数据的方差分析结果 [0066] [0067] 注:*表示差异显著，p<0.05；**表示差异极显著，p<0.01。 [0068] (4)实验结果分析与优化： [0069] 利用Design Expert 8.0软件根据多元二次回归方程进行绘图分析，得到回归方程的响应面及其等高线图(如图5-16)。 [0070] 由Design Expert 8.0软件得到酸法提取甘蔗皮多酚的最佳提取条件为：柠檬酸浓度为1.1％，温度为63℃，液料比为25mL/g，提取时间为1.9h，在此条件下，多酚得率预测值为3.22％。 [0071] 实施例2 [0072] 将新鲜甘蔗皮洗净，在60℃温度下烘36h，粉碎，过60目筛，得甘蔗皮粉末；按照25mL/g液料比加入质量百分比浓度为1.1％的柠檬酸水溶液，在63℃的恒温水浴中浸提 1.9h，冷却后真空抽滤，收集滤液，获得甘蔗皮多酚提取液。 [0073] 利用福林-酚法测定提取液中总多酚含量，得到多酚得率为3.19％，与预测值接近，证明实施例1的模型预测结果可靠。 [0074] 实施例3 [0075] 将新鲜甘蔗皮洗净，在60℃温度下烘36h，粉碎，过60目筛，得甘蔗皮粉末；按照20mL/g液料比加入质量百分比浓度为1.2％的柠檬酸水溶液，在60℃的恒温水浴中浸提 1.5h，冷却后真空抽滤，收集滤液，获得甘蔗皮多酚提取液。 [0076] 利用福林-酚法测定提取液中总多酚含量，得到多酚得率为2.82％。 [0077] 实施例4 [0078] 将新鲜甘蔗皮洗净，在60℃温度下烘36h，粉碎，过60目筛，得甘蔗皮粉末；按照30mL/g液料比加入质量百分比浓度为1.0％的柠檬酸水溶液，在65℃的恒温水浴中浸提 1.8h，冷却后真空抽滤，收集滤液，获得甘蔗皮多酚提取液。 [0079] 利用福林-酚法测定提取液中总多酚含量，得到多酚得率为3.05％。 [0080] 对比例1 [0081] 将新鲜甘蔗皮洗净，在60℃温度下烘36h，粉碎，过60目筛，得甘蔗皮粉末；按照25mL/g液料比加入质量百分比浓度为1.1％的盐酸水溶液，在63℃的恒温水浴中浸提1.9h，冷却后真空抽滤，收集滤液，获得甘蔗皮多酚提取液。 [0082] 利用福林-酚法测定提取液中总多酚含量，得到多酚得率为2.46％。 |
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