藍(lán)莓果渣中熊果苷提取工藝的研究1）

王玉潔，陳敏，張揚(yáng)，賈琢，趙玉紅

（東北林業(yè)大學(xué)林學(xué)院食品科學(xué)系，哈爾濱 150040）

藍(lán)莓（Vaccinium uliginosum）為杜鵑花科（Ericaceae）越橘屬（Vacciniumspp.）多年生落葉或常綠灌木，俗稱藍(lán)莓［1］，大量生長(zhǎng)在我國(guó)東北地區(qū)。藍(lán)莓果實(shí)中除了常規(guī)的糖、酸和 VC外，富含 VE、VA、VB、SOD、熊果苷、蛋白質(zhì)、花青苷、膳食纖維以及豐富的K、Fe、Zn、Ca等礦物質(zhì)元素［2］。熊果苷（arbutin），又名熊果甙、熊果素、熊果葉甙、熊果酚甙或楊梅甙，化學(xué)名稱分別為4－羥基苯－α－D－吡喃葡萄糖苷和4－羥基苯－β－D－吡喃葡萄糖苷［3－5］，具有抗炎、抑菌，鎮(zhèn)咳、祛痰、平喘，美白去色素和利尿作用［6－7］。超聲波是一種彈性機(jī)械波，利用超聲振動(dòng)能量，可以改變物質(zhì)組織結(jié)構(gòu)、狀態(tài)、功能及加速這些改變的過(guò)程。若將其運(yùn)用在固液萃取過(guò)程中，則可使細(xì)胞周圍和細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生環(huán)流，從而提高細(xì)胞壁和細(xì)胞膜的通透性，起到強(qiáng)化萃取過(guò)程、有利于細(xì)胞內(nèi)有效成分浸出的作用［8］。超聲法在植物有效成分提取中，已經(jīng)被較廣泛的應(yīng)用［9－12］。目前市售熊果苷均為化學(xué)合成，而藍(lán)莓果渣中含有重要數(shù)量的熊果苷，且對(duì)于藍(lán)莓果渣中熊果苷的提取研究尚未見(jiàn)報(bào)道。因此，本研究以藍(lán)莓果渣為原料，采用超聲波輔助提取法提取藍(lán)莓果渣中熊果苷，確定適宜的提取條件，為藍(lán)莓果渣的深度開(kāi)發(fā)和綜合利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 原料

藍(lán)莓果渣：由哈爾濱本色生物科技有限公司提供，為生產(chǎn)飲料后的果渣，－40℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 試劑

熊果苷標(biāo)準(zhǔn)品：黑龍江格睿思科技開(kāi)發(fā)有限公司；乙醇、鹽酸等均為分析純。

1.3 儀器

超聲波破碎儀，哈爾濱市松花江醫(yī)療器械廠；恒溫水浴鍋，上海一恒科技有限公司；酸度計(jì)，北京哈納科儀科技有限司；紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，深圳市怡華新電子有限公司；電熱恒溫干燥箱，上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠；電子天平，沈陽(yáng)龍騰電子秤量?jī)x器公司。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 工藝流程。藍(lán)莓果渣→解凍→干燥→粉碎→40目過(guò)篩→加入提取液→超聲波輔助提取→過(guò)濾→稀釋、定容→測(cè)吸光值。

1.4.2 熊果苷最大吸收波長(zhǎng)的測(cè)定。精密稱取干燥至恒重的熊果苷標(biāo)準(zhǔn)品，置于25mL容量瓶中（棕色瓶），加入少量蒸餾水，振蕩使其充分溶解，定容至25mL，搖勻。對(duì)熊果苷標(biāo)準(zhǔn)品溶液進(jìn)行測(cè)定。

1.4.3 熊果苷的提取。稱取2g藍(lán)莓果渣粉，按1∶20（g／mL）的料液比加入酸性乙醇提取液，用超聲波破碎儀輔助提取。超聲波輔助提取條件定為：頻率30kHz。超聲波輔助提取40min后過(guò)濾得到熊果苷提取液，用紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)在最大吸收波長(zhǎng)下測(cè)定吸光值，因吸光值與熊果苷含量成正比例關(guān)系，所以，以吸光值為考察指標(biāo)，確定提取效果。

1.4.4 超聲波輔助提取藍(lán)莓果渣中熊果苷

1.4.4.1 乙醇濃度對(duì)藍(lán)莓果渣熊果苷提取率的影響。分別稱取藍(lán)莓果渣粉2g，用0.1%的鹽酸乙醇溶液提取，乙醇濃度分別為30%，40%，50%，60%，70%，料液比為1∶20，超聲波功率為200W，超聲控溫為不超過(guò)50℃，超聲30min后冷卻，對(duì)提取液進(jìn)行抽濾，然后將提取液稀釋10倍，用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)吸光值。

1.4.4.2 料液比對(duì)藍(lán)莓果渣熊果苷提取率的影響。分別稱取藍(lán)莓果渣粉2g，用0.1%的鹽酸乙醇溶液提取，乙醇濃度為60%，料液比分別為1∶10，1∶15，1∶20，1∶25，1∶30，超聲功率為200W，超聲控溫為不超過(guò)50℃，超聲30min后冷卻，對(duì)提取液進(jìn)行抽濾，然后將提取液稀釋10倍，用紫外分光光度計(jì)分別測(cè)吸光值。

1.4.4.3 超聲時(shí)間對(duì)藍(lán)莓果渣熊果苷提取率的影響。分別稱取藍(lán)莓果渣粉2g，用0.1%的鹽酸乙醇溶液提取，乙醇濃度為60%，料液比為1∶15，超聲功率為200W，超聲控溫不超過(guò)50℃，超聲時(shí)間分別為20min，30min，40min，50min，60min。冷卻后對(duì)提取液進(jìn)行抽濾，然后將提取液稀釋10倍，用紫外分光光度計(jì)分別測(cè)吸光值。

1.4.4.4 超聲功率對(duì)藍(lán)莓果渣熊果苷提取率的影響。分別稱取藍(lán)莓果渣粉2g，用0.1%的鹽酸乙醇溶液提取，乙醇濃度為60%，料液比為1∶15，超聲控溫不超過(guò)50℃，超聲功率分別為200W、300W、400W、500W、600W，超聲40min后冷卻，對(duì)提取液進(jìn)行抽濾，然后將提取液稀釋10倍，用紫外分光光度計(jì)分別測(cè)吸光值。

1.4.4.5 正交試驗(yàn)

表1 正交試驗(yàn)因素水平表L9（34）

2 結(jié)果與分析

2.1 最大吸收波長(zhǎng)的確定

圖1 熊果苷標(biāo)準(zhǔn)品最大吸收波長(zhǎng)掃描圖

對(duì)熊果苷標(biāo)準(zhǔn)品在波長(zhǎng)范圍為190～900nm進(jìn)行全波長(zhǎng)掃描，得到4個(gè)最大吸收波長(zhǎng)，結(jié)果如圖1所示，最大吸收波長(zhǎng)分別為。峰1：365.00nm；峰2：296.00 nm；峰3：259.00nm；峰4：235.00nm。

根據(jù)方法1.4.3對(duì)原料粗提后，用提取液進(jìn)行全光譜掃描，結(jié)果如圖2所示：

圖2 藍(lán)莓果渣提取液全光譜掃描圖

從圖2可以看出，藍(lán)莓果渣提取液的全波長(zhǎng)掃描圖有2個(gè)峰，峰1為541nm，吸收值較低；峰2為236nm，吸收值較高。根據(jù)文獻(xiàn)［13］和標(biāo)準(zhǔn)品全波長(zhǎng)掃描圖譜，確定熊果苷最大吸收波長(zhǎng)為235.00nm。以下實(shí)驗(yàn)均在235nm條件下進(jìn)行。

2.2 超聲波輔助提取藍(lán)莓果渣中熊果苷實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 乙醇濃度對(duì)藍(lán)莓果渣中熊果苷提取效果的影響

圖3 乙醇濃度對(duì)提取效果的影響

由圖3可知，吸光值隨乙醇濃度的增加而升高，超過(guò)60%后，吸光度降低。所以在相同條件下提取，最佳乙醇濃度為60%，此時(shí)吸光值最高，即提取效果最好。

2.2.2 料液比對(duì)藍(lán)莓果渣熊果苷提取效果的影響

圖4 料液比（g／mL）對(duì)提取效果的影響

由圖4可知，料液比在1∶10～1∶15時(shí)，吸光值隨料液比的增大而增大，當(dāng)料液比在1∶15～1∶30時(shí)，吸光值又隨著料液比的增大而逐漸減小。所以，料液比在1∶15時(shí)，吸光值最大，即提取效果最好。但實(shí)際考慮到減少溶劑用量，降低濃縮負(fù)荷，提取效果等方面考慮，用量不宜過(guò)大，料液比在1∶10～1∶15即可。

2.2.3 超聲時(shí)間對(duì)藍(lán)莓果渣熊果苷提取效果的影響

圖5 超聲時(shí)間對(duì)提取效果的影響

由圖5可知，超聲時(shí)間在20～40min時(shí)，吸光值隨超聲時(shí)間的增加而增大，當(dāng)超聲時(shí)間超過(guò)40min后，吸光值又隨超聲時(shí)間的增加而減小。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，熊果苷溶出增加，但是其并不穩(wěn)定，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)因發(fā)生氧化反應(yīng)而有所分解，導(dǎo)致吸光度值下降。所以，超聲時(shí)間在40min，吸光值最大，即提取效果最好。

2.2.4 超聲功率對(duì)藍(lán)莓果渣熊果苷提取效果的影響。超聲功率對(duì)提取效果有明顯的影響，且該條件易控制，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用性較強(qiáng)［14］，本實(shí)驗(yàn)選擇超聲功率對(duì)藍(lán)莓果渣熊果苷提取效果進(jìn)行研究，結(jié)果如圖6所示。

圖6 超聲功率對(duì)提取效果的影響

由圖6可知，超聲功率在200～400W時(shí)，吸光值隨超聲功率的增加而增大，當(dāng)超聲功率超過(guò)400W后，吸光值又隨超聲功率的增加而減小，原因可能是功率過(guò)大時(shí)會(huì)在提取時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生并聚集大量的熱量，破壞熊果苷的結(jié)構(gòu)，使其熱分解，從而降低熊果苷的提取效果，且超聲功率越大，耗能越多，從成本考慮應(yīng)盡可能在保證提取效果的情況下降低超聲功率。所以，選擇超聲功率為300～400W最佳。

2.2.5 正交試驗(yàn)結(jié)果。由于提取效果受到乙醇濃度、料液比、超聲時(shí)間和超聲功率4個(gè)因素影響，為確定更適宜的提取條件，采用4因素3水平正交試驗(yàn)L9（34）對(duì)超聲波輔助提取藍(lán)莓果渣中熊果苷的工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，具體結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 L9（34）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)分析結(jié)果表

從表中可以看出K1、K2、K3反映了因子各水平對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，因而最大的K值對(duì)應(yīng)于最好的水平，所以本實(shí)驗(yàn)較適宜的配比為A2B3C2D2，即乙醇濃度60%，料液比1∶20，超聲時(shí)間40min，超聲功率400W。驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果表明，在此條件下吸光值達(dá)1.010。

比較各因子極差大小：極差越大，說(shuō)明該因子的水平變動(dòng)時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的變動(dòng)越大，即該因子對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響越大，從而可以按極差的大小來(lái)決定因子的主次順序。本實(shí)驗(yàn)各因素對(duì)提取效果的影響主次順序?yàn)椋毫弦罕龋疽掖紳舛龋境暪β剩境晻r(shí)間。

3 結(jié)論

采用超聲波輔助提取法能有效地從藍(lán)莓果渣中提取熊果苷，適宜的提取工藝條件為：采用0.1%的鹽酸乙醇溶液，乙醇濃度60%，料液比1∶20，超聲時(shí)間40min，超聲功率400W。

［1］高暢，程大海，高欣等.藍(lán)莓果渣提取物總酚含量及抗氧化活性研究［J］.植物研究，2010，30（2）：253－256

［2］孟凡軍，劉德福，遲聰.黑龍江墾區(qū)藍(lán)莓產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展對(duì)策［J］.現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2008（7）：26－28.

［3］程鵬，陳梅蘭，朱巖.高效液相色譜法測(cè)定化妝品中α－、β－熊果苷及煙酰胺［J］.色譜，2010，28（1）：89－92.

［4］閻雪瑩，唐曉飛，王雪瑩等，熊果苷的研究及應(yīng)用進(jìn)展［J］.中國(guó)醫(yī)藥信息，2007，24（4）：18－22.

［5］Jacek E.Nycz，Grzegorz Malecki，Monika Morag，et al.Arbutin：Isolation，X－ray structure and computional studies ［J］.Journal of Molecular Structure.1999，2010（3）：13－17.

［6］Frohne et al.Urinary disinfectant activity of bearberry leaf extracts［J］.Planta Med.1969，18（1）：1－25.

［7］M aeda K.Fukuda M.In vitro effectiveness of several whitening cosmetic components in human m elanocytes［J］.J.Soc.Cosmet.Chem.1991，42：361－368.

［8］Maricela Toma，M Vinatoru，L Paniwnyk，et a1.Investigation of the effects of ultrasound on vegetal tissues during solvent extraction ［J］.Ultrasonics sonochemistry，2001，8：137－142.

［9］李穎暢，宣景宏，孟憲軍.藍(lán)莓中花色素苷的研究進(jìn)展.食品研究與開(kāi)發(fā)，2007，28（1）：178－81.

［10］孟凡麗，蘇曉田，李亞?wèn)|.紅豆越桔果實(shí)中3－半乳糖－矢車菊色素提、分離及結(jié)構(gòu)鑒定.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，26（5）：529－30.

［11］佟琳琳，孟凡麗，李亞?wèn)|等.超聲波提取法提取越橘果實(shí)花色苷的研究［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工，2009（5）：73－74.

［12］顧文秀，謝為明，夏文水等.超聲波提取烏飯樹(shù)葉色素及其穩(wěn)定性的研究［J］.林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)，2005，25（3）：74－78.

［13］Demetrios Petkou，Grigorios Diamantidis，Miltidis Vasilakakis.Arbutin oxidation by pear（Pyrus communis L.）peroxidases.Plant Science.2002，162（1）：115－119.

［14］王振宇，趙鑫.超聲波提取大花葵色素的工業(yè)研究［J］.林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)，2003，23（2）：65－67.