乙醇提取黃瓜丙醇二酸工藝研究

徐立俐，李延輝，戴增，王洋（吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院食品工程學(xué)院，吉林吉林132101）

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乙醇提取黃瓜丙醇二酸工藝研究

徐立俐，李延輝*，戴增，王洋
（吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院食品工程學(xué)院，吉林吉林132101）

摘要：利用溶劑萃取法分離提取黃瓜中的丙醇二酸，采用高效液相色譜法（HPLC）檢測(cè)丙醇二酸的含量，通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)優(yōu)化提取條件，得到的最佳提取條件為：料液比1∶60（g/mL），乙醇濃度50%，萃取時(shí)間2.0 h，萃取溫度35℃，此條件下黃瓜中丙醇二酸的提取率為62%。

關(guān)鍵詞：黃瓜；丙醇二酸；分離與提?。桓咝б合?/p>

黃瓜果實(shí)中除了含有蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、葡萄糖、果糖等營(yíng)養(yǎng)成分外，還含有綠原酸、檸檬酸、蘋果酸及丙醇二酸等多種低分了有機(jī)酸［1］，其中丙醇二酸，是一種小分子有機(jī)酸，又名羥丙二酸［2］，可抑制人體內(nèi)糖類轉(zhuǎn)化為脂肪，阻止體內(nèi)脂肪堆積，具有減肥和預(yù)防冠心病的功效，只有黃瓜等極少數(shù)果蔬中含有這種化學(xué)物質(zhì)［3］。

如今，人們?cè)谙硎芙】瞪畹耐瑫r(shí)，也在不斷追求著美麗。黃瓜中存在的丙醇二酸物質(zhì)可以抑制糖類在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為脂肪，起到減肥的作用［4-5］，是很多具有肥胖癥人選取食物的最佳選擇之一。我們所選取的提取物質(zhì)——丙醇二酸為肥胖癥人提供了方便減肥的前提條件，為健康減肥提供了安全保證，同時(shí)也為加工功能性減肥食品奠定了基礎(chǔ)。

目前越來(lái)越多的人們選擇食用減肥藥來(lái)保持體型，在他們獲取美麗的同時(shí)，也同樣給他們帶來(lái)了一些安全隱患，對(duì)身體產(chǎn)生一些副作用，通過(guò)在黃瓜中提起丙醇二酸減肥成分，能夠?yàn)槿藗兲峁┌踩⒎奖愕臏p肥方式。

1　材料與方法

1.1材料與設(shè)備

1.1.1材料

黃瓜：市售；丙醇二酸標(biāo)準(zhǔn)品、稀硫酸、碳酸鈣、氯化鈣、乙醇、乙醚：均為分析純，吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院實(shí)驗(yàn)室提供。

1.1.2試驗(yàn)儀器與設(shè)備

ACCULAB型電子天平：上海精天電子儀器廠；HR1704型磨漿機(jī)：PHILIPS電子儀器廠；試驗(yàn)室用200型板框式過(guò)濾機(jī)：新鄉(xiāng)市利達(dá)輕工釀酒設(shè)備有限公司；DCD-176TD GA型電冰箱：青島海爾股份有限公司；RE-3000旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海亞榮生化儀器廠；HH-6恒溫水浴鍋：金壇市華城開元實(shí)驗(yàn)儀器廠；DGU-20A3型高效液相色譜儀：日本島津化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器廠；5415R型Eppendort離心分離機(jī)：德國(guó)艾本德股份公司。

1.2操作要點(diǎn)

1.2.1原料預(yù)處理

用清水將新鮮的黃瓜清洗干凈后，將黃瓜果實(shí)去除兩端和種腔部分［6］，放入磨漿機(jī)進(jìn)行研磨。

1.2.2有機(jī)酸的提取

稱取研磨好的黃瓜漿5.000 g放置于貼好標(biāo)簽的100 mL的燒杯中，加入50%乙醇400 mL，移至500 mL的容量瓶中，混勻，靜置30 min，過(guò)濾，（濾液移入容量瓶中備用）。取10 mL濾液裝入離心管中，平衡后放入離心分離機(jī)中進(jìn)行離心分離（4 000 r/min，10 min），取上清液，將上清液移入100 mL的錐形瓶中，邊攪拌邊加入CaCO3調(diào)pH至7.0［7］，觀察濾液中的轉(zhuǎn)化反應(yīng)，待反應(yīng)平衡后，過(guò)濾，收集有機(jī)酸鈣鹽沉淀，向?yàn)V液中加入適量的氯化鈣溶液，靜置30 min，過(guò)濾，棄去上清液，合并兩次的沉淀物質(zhì)，邊攪拌邊將去離子水倒入沉淀中，攪拌洗滌10 min，放置30 min后棄去上清液，如此重復(fù)3次后，將沉淀在50℃的恒溫水浴鍋中迅速烘干。將烘干后的沉淀加入4倍量的去離子水進(jìn)行攪溶，然后用0.5 mol/L的稀硫酸進(jìn)行滴定，至沉淀完全溶解靜置4 h，進(jìn)行離心分離，取上清液（有機(jī)酸溶液），將其放入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中進(jìn)行減壓濃縮，再冷卻結(jié)晶［8］。

1.2.3分離檸檬酸

將有機(jī)酸晶體投入到適量的4℃的冷水中［9］，充分搖勻，靜置30 min，過(guò)濾，取濾液進(jìn)行離心分離，取上清液，將其放入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中進(jìn)行減壓濃縮，冷卻結(jié)晶。

1.2.4分離蘋果酸

將結(jié)晶體放于燒杯中，在60℃的恒溫水浴鍋中加熱30 min，使丙醇二酸失去結(jié)晶水后，冷卻至室溫，加入適量的乙醚溶劑，搖勻后在25℃的恒溫水浴鍋中靜置30 min，取上清液［10］。

1.2.5蒸餾濃縮得到丙醇二酸

將上清液加入蒸餾瓶中，使上清液占蒸餾瓶體積的1/3～1/2，加入2～3塊沸石（蒸餾液冷卻后再蒸餾，沸石失效，應(yīng)重新加入沸石），然后將蒸餾頭裝上，加上空心塞或有溫度計(jì)的塞子，連接冷凝管、尾接管和接收瓶，將冷凝管通水，再進(jìn)行水浴加熱，蒸餾時(shí)注意不能密封，可以在抽氣尾接管上接一橡皮管通入下水道，或乙醇吸收，直至乙醚被完全蒸餾出來(lái)，得到較純的丙醇二酸。

1.2.6高效液相色譜法測(cè)定丙醇二酸含量

將得到的丙醇二酸裝入1.5 mL離心管中，稱質(zhì)量，12 000 r/min離心3 min，取上清液過(guò)0.45 μm濾膜，取濾液進(jìn)行檢測(cè)。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)3次，取平均值，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

色譜條件［11］：紫外檢測(cè)器、流動(dòng)相為硫酸鈉、流速：1.0 mL/min、進(jìn)樣量：10 μL。

1.3單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1料液比對(duì)丙醇二酸提取率的影響

準(zhǔn)確稱取搗碎混勻的黃瓜漿10.000 g 5份，分別采用1∶20、1∶40、1∶60、1∶80、1∶100（g/mL）的料液比，用50%乙醇30℃萃取60 min，測(cè)不同料液比對(duì)丙醇二酸含量的影響。

1.3.2乙醇濃度對(duì)丙醇二酸提取率的影響

準(zhǔn)確稱取搗碎混勻的黃瓜漿10.000 g 5份，采用1∶40（g/mL）的料液比，用體積分?jǐn)?shù)分別為35%、50%、65%、80%、95%乙醇30℃萃取60 min，測(cè)不同乙醇濃度對(duì)丙醇二酸含量的影響。

1.3.3萃取溫度對(duì)丙醇二酸提取率的影響

準(zhǔn)確稱取搗碎混勻的黃瓜漿10.000 g 5份，采用1∶40（g/mL）的料液比，用體積分?jǐn)?shù)為50%、乙醇分別在20、25、30、35、40℃萃取60 min，測(cè)不同萃取溫度對(duì)丙醇二酸含量的影響。

1.3.4萃取時(shí)間對(duì)丙醇二酸提取率的影響

準(zhǔn)確稱取搗碎混勻的黃瓜漿10.000 g 5份，采用1∶40（g/mL）的料液比，用體積分?jǐn)?shù)為50%、乙醇在30℃分別萃取0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 h，測(cè)不同萃取時(shí)間對(duì)丙醇二酸含量的影響。1.4黃瓜中提取丙醇二酸的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以料液比、乙醇濃度、萃取溫度、萃取時(shí)間為考察因素，每個(gè)因素取3個(gè)水平，設(shè)計(jì)L9（34）的正交試驗(yàn)，以提取的丙醇二酸含量為指標(biāo)，選出最優(yōu)的提取丙醇二酸的工藝條件。正交試驗(yàn)因素水平方案見表1。

表1　正交試驗(yàn)因素與水平表Table 1　Factors and levels of orthogonal test

2　結(jié)果與分析

2.1單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1料液比對(duì)丙醇二酸提取率的影響

不同料液比對(duì)丙醇二酸提取率的影響見圖1。

圖1　料液比對(duì)丙醇二酸含量影響Fig.1　Effects of ratio of material to liquid on tartronic acid content

由圖1可知，隨著溶劑量的增加，丙醇二酸提取含量呈先升高后降低的趨勢(shì)。其中，當(dāng)料液比為1∶60（g/ mL）時(shí)，提取的丙醇二酸含量達(dá)最大，為4.09 g/kg。因此，料液比適宜選擇為1∶60（g/mL）。

2.1.2乙醇濃度對(duì)丙醇二酸提取率的影響

乙醇濃度對(duì)丙醇二酸提取率的影響結(jié)果見圖2。

圖2　乙醇濃度對(duì)丙醇二酸含量的影響Fig.2　Effects of ethanol concentration on tartronic acid content

由圖2可知，隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加，提取的丙醇二酸含量呈先升高后降低的趨勢(shì)。當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)為50%時(shí)，丙醇二酸含量達(dá)最大為3.59 g/kg，與其他處理在0.01水平上差異顯著。因此，乙醇體積分?jǐn)?shù)適宜為50%。

2.1.3萃取時(shí)間對(duì)丙醇二酸提取率的影響

萃取時(shí)間對(duì)丙醇二酸提取率的影響見圖3。

圖3　萃取時(shí)間對(duì)丙醇二酸含量的影響Fig.3　Effects of extraction time on tartronic acid content

由圖3可知，隨著提取時(shí)間的延長(zhǎng)，丙醇二酸的提取含在0.5 h～1.0 h變化不大；當(dāng)提取時(shí)間由1.5 h延長(zhǎng)至2.0 h時(shí)，蘋果酸的提取量顯著增加，且2.0 h時(shí)的含量顯著高于其他處理；2.0 h后，繼續(xù)延長(zhǎng)提取時(shí)間，提取量開始下降。因此，適宜的提取時(shí)間為2.0 h。

2.1.4萃取溫度對(duì)丙醇二酸提取率的影響

萃取溫度對(duì)丙醇二酸提取率的影響見圖4。

圖4　萃取溫度對(duì)丙醇二酸含量的影響Fig.4　Effects of extraction temperature on tartronic acid content

由圖4可知，隨著提取溫度的升高，丙醇二酸含量呈逐漸升高的趨勢(shì)。當(dāng)提取溫度為35℃時(shí)，丙醇二酸含量達(dá)3.75 g/kg，且顯著高于其他處理水平。因此，適宜的提取溫度為35℃。

2.2正交試驗(yàn)結(jié)果

正交試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2　 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果與分析Table 2　Results in L9（34）orthogonal tests

續(xù)表2　正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果與分析Continue table 2　Results in L9（34）orthogonal tests

由表2可知，影響黃瓜丙醇二酸提取含量的因素大小順序?yàn)镃＞A＞D＞B，即提取時(shí)間＞料液比＞萃取溫度＞乙醇濃度；最佳工藝條件：A2B1C3D3，即以料液比1∶60（g/mL），50%乙醇為溶劑，提取時(shí)間2.0 h，提取溫度35℃。

3　結(jié)論

從黃瓜中提取丙醇二酸的最佳提取工藝為：以50%乙醇為溶劑，提取溫度35℃，料液比1∶60（g/mL），提取時(shí)間2.0 h，提取的丙醇二酸含量為4.09 g/kg，提取率為62%。

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DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.11.022

基金項(xiàng)目：吉林省大學(xué)生科技創(chuàng)新科研項(xiàng)目（［2014］第037號(hào)）

作者簡(jiǎn)介：徐立俐（1993—），女（漢），本科生，研究方向：食品分離提取技術(shù)。

*通信作者：李延輝（1969—），男（漢），教授，碩士，主要從事食品加工及安全方面的研究與教學(xué)工作。

收稿日期：2015-05-06

Research on Ethanol Extraction of Tartronic Acid in Cucumber

XU Li-li，LI Yan-hui*，DAI Zeng，WANG Yang

（School of Food Technology，Jilin Agriculture Science and Technology College，Jilin 132101，Jilin，China）

Abstract：An ethanol extraction method was presented to extract tartronic acid in cucumber.Using HPLC method to determine the content of tartronic acid，the best extraction conditions was studied by single factor and orthogonal experiments.It was proved that the best conditions for the extraction was 1∶60（g/mL）of the ratio of material to water，50%of ethanol concentration，extracting for 2 hours，35℃of the extraction temperature.Under this condition，extraction yield of tartronic acid was 62%.

Key words：cucumber；tartronic acid；extraction；high performance liquid chromatography（HPLC）