超聲波法提取葡萄籽甾醇的研究*

牛春艷，孫　靜，張　健，馬淑婷，谷　雨

(吉林農業科技學院食品工程學院，吉林　吉林　132101)

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超聲波法提取葡萄籽甾醇的研究*

牛春艷，孫靜，張健，馬淑婷，谷雨

(吉林農業科技學院食品工程學院，吉林吉林132101)

為了得到葡萄籽甾醇提取工藝的最佳條件，試驗以葡萄籽為原料，采用超聲波輔助法來提取植物甾醇。以甾醇的提取率為指標，研究了超聲溫度、超聲時間、料液比、超聲功率4個因素對葡萄籽甾醇提取率的影響。結果表明: 在超聲溫度50 ℃，超聲時間25 min，料液比 1:25、超聲功率500 W條件下葡萄籽甾醇的提取率最高。

葡萄籽；甾醇；提取；超聲波法

1　實　驗

1.1主要儀器

組織搗碎機，上海精密儀器儀表有限公司；電子分析天平，上海舜宇恒平科學儀器有限公司；高頻超聲波清洗器，深圳潔康有限公司；可見分光光度計，上海菁華科技儀器有限公司；離心機，上海安亭科學儀器廠。

1.2主要試劑

葡萄籽、谷甾醇，吉林市華鵬大藥房提供；乙酸乙酯、活性炭、無水乙醇、石油醚、氫氧化鉀、冰乙酸，均為天津市福晨化學試劑廠生產。

1.3工藝流程

葡萄籽→清洗→烘干→粉碎→超聲波輔助萃取→離心→過濾→脫色→過濾→粗甾醇。

1.4葡萄籽中甾醇提取率的計算

以谷甾醇為標品，在一定條件下繪制標準曲線，將試驗所得葡萄籽粗甾醇提取液移取適量，按下式計算出甾醇的提取率：

中國以煤為主的能源資源稟賦決定了中國經濟的高碳特性,但是,中國政府大力提高能效、開發非化石能源,在“十一五”規劃中明確提出了降低單位國內生產總值能耗的約束性指標,并在2009年聯合國哥本哈根氣候會議前,向國際社會作出公開承諾,在2020年將單位國內生產總值的二氧化碳排放量相對于2005年水平減少40%～45%。這些舉措充分展現了中國政府節能減排的政治意愿和堅定決心。

式中： C——根據標準曲線計算出的樣品溶液粗甾醇濃度，mg/mL

V——樣品溶液的總體積，mL

D——樣品溶液的稀釋倍數

m——葡萄籽樣品質量，g

2　結果與討論

2.1單因素試驗

選取超聲溫度、超聲時間、料液比、超聲功率為四個考察因素，提取率為考察目標，通過甾醇提取率變化進行分析，對提取工藝做初步探索。

2.1.1超聲溫度對葡萄籽植物甾醇提取率的影響

精密稱量研磨后的葡萄籽2 g，共五份，在超聲時間35 min，超聲功率400 W，料液比1:15的條件下，超聲溫度分別按照30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃；研究在相同的提取條件下，不同超聲溫度對葡萄籽粗甾醇提取率的影響。

圖1　超聲溫度對葡萄籽植物甾醇提取率的影響

由圖1可知，超聲溫度在40～60 ℃時，葡萄籽植物甾醇的提取率呈依次上升狀態。再繼續升高超聲溫度直至70 ℃時，葡萄籽植物甾醇的提取率反而不斷下降，其原因可能是由于葡萄籽中植物甾醇類化合物在高溫條件下不穩定，易受到破壞；過高的溫度也易導致溶劑揮發損失，過低的溫度不利于超聲波的空化作用，因此也會降低葡萄籽植物甾醇的提取效果。故選擇40 ℃、50 ℃、60 ℃進行正交試驗。

2.1.2超聲時間對葡萄籽植物甾醇提取率的影響

精密稱量研磨后的五味子樣品2 g，共五份，在超聲溫度50 ℃，超聲功率400 W，料水比1:15，超聲時間分別按照20 min、 25 min、30 min、35 min、 40 min，研究相同提取條件下不同超聲時間對葡萄籽植物甾醇提取率的影響。

圖2　超聲時間對葡萄籽植物甾醇提取率的影響

由圖2可知，樣品的超聲時間在20～30 min時，葡萄籽植物甾醇的提取率呈上升狀態。隨超聲時間繼續增加超聲時間直至35 min時，葡萄籽植物甾醇的提取率下降，可能是由于超聲時間太長會破壞植物甾醇的結構及生物活性，也使雜質的溶出量增加，同時還增加了能量消耗。因此選擇20 min、25 min、30 min進行正交試驗。

2.1.3料液比對葡萄籽植物甾醇提取率的影響

將精密稱量研磨后的北五味子2 g，共五份，超聲溫度50 ℃，超聲時間35 min，超聲功率500 W，料液比分別按照1:10、1:15、1:20、1:25、1:30，研究相同提取條件下不同料液比對葡萄籽植物甾醇提取率的影響。根據提取率的大小選擇最佳料液比。結果如圖3所示。

圖3　料液比對葡萄籽植物甾醇提取率的影響

由圖3可知，隨著料水比的增大，提取率逐漸升高。當料液比大于1:25時，多酚的提取率反而下降，可能是由于提取溶劑的增加，破壞植物甾醇的結構。因此選擇1:15、1:20、1:25進行正交試驗。

2.1.4超聲功率對葡萄籽植物甾醇提取率的影響

精密稱量研磨后的北五味子2 g，共五份，在超聲溫度50 ℃，超聲時間35 min，料液比1:15，超聲功率分別按照300 W、400 W、500 W、600 W、700 W，研究相同提取條件下不同超聲功率對葡萄籽植物甾醇提取率的影響。

圖4　超聲功率對葡萄籽植物甾醇提取率的影響

由圖4可知，超聲功率在300～500 W時，使得葡萄籽植物甾醇提取率不斷增加，當超聲波的功率大于 500 W 時，提取效果隨超聲波功率的升高反而下降。可能是由于當超聲波功率超過一定限度時，破壞植物甾醇物質的結構、生物活性，從而使提取率降低。因此，選擇400 W、500 W、600 W進行正交試驗。

2.2正交試驗

對超聲溫度、超聲時間、料液比、超聲功率4個因素進行正交試驗，采用L9(34)正交設計，研究北葡萄籽甾醇提取率的最優的提取工藝參數。試驗因素水平的設計見表1。

表1　正交試驗因素水平表Table 1　Factors and levels for orthogonal array design

表2　L9(34)正交試驗表Table 2　Range analysis and result of orthogonal experiment

續表2

K24.3833.8953.5773.936K34.0963.8904.1113.794k10.9661.1941.2261.262k21.4611.2981.1921.312k31.3651.2961.3701.264R0.4950.1040.1780.05

根據表2中正交試驗和極差分析結果可知，影響北葡萄籽甾醇提取率的主次因素是A>C>B>D，即主要因素是超聲溫度，其次是料液比、超聲時間，而超聲功率的影響因素最小。葡萄籽甾醇的最佳工藝參數為A2B2C3D2。

3　結　論

在使用超聲波法提取葡萄籽甾醇的試驗過程中，選用超聲溫度、超聲時間、料液比、超聲功率作為考察因素進行正交試驗。結果得知：影響葡萄籽甾醇的提取率的主要因素是超聲溫度，其次是料液比、超聲時間，超聲功率影響最小。確定最佳提取工藝條件為A2B2C3D2，超聲溫度為50 ℃，超聲時間為25 min，料液比為1:25，超聲功率為500 W，在此條件下提取葡萄籽甾醇的提取率最高。

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Optimization of Ultrasound Technology Extraction Parameters for Phytosterol from Grape Seed*

NIU Chun-yan, SUN Jing, ZHANG Jian, MA Shu-ting, GU Yu

(Jilin Agricultural Science and Technology College, Jilin Jilin 132101, China)

Using grape seed as raw material, through orthogonal test, optimum extraction was found as follows: extraction temperature of 50 ℃, extraction time of 25 min, solid to liquid ratio of 1:25 and ultrasonic power of 500 W. The extraction of crude Polyphenol rate was the best.

grape seed; phytosterol; extraction; ultrasound technology

吉林農業科技學院青年基金資助項目(吉農院合字[2015]第219號)；吉林農業科技學院2015年省級大學生科技創新項目(吉農院合字[2015]第035號)。

牛春艷(1981-)，女，碩士，講師，主要從事天然成分提取與應用方面研究。

TS201.2

A

1001-9677(2016)014-0065-03