柑橘中橙皮苷提取工藝研究

柑橘中橙皮苷提取工藝研究

本文以柑橘果皮為原料，采用堿浸酸析方法來(lái)研究橙皮苷的提取工藝，經(jīng)試驗(yàn)得到的最佳條件為：在20℃條件下，將25 g純橘皮粉末加入到700 g蒸餾水中，再加入1.75 g氫氧化鈣，充分?jǐn)嚢?.5 h，調(diào)節(jié)溶液pH為3時(shí)，最終的產(chǎn)品收率為2.0%。

橙皮苷；堿浸酸析法；單因素試驗(yàn)；提取

柑橘果皮的提取物主要有黃酮類化合物、柑橘油等，黃酮類化合物成分主要有橙皮苷、川陳皮素、柚皮素、橙皮素、桔皮素等重要的天然產(chǎn)物，其中橙皮苷的用途非常廣泛，如其具有低毒、廉價(jià)、強(qiáng)抗氧化性等優(yōu)點(diǎn)，可作為食品天然抗氧化劑適量的添加在飲料、奶粉、糖果制品、植物油等食品中，以防止食品腐敗變質(zhì)；橙皮苷氫化后得到二氫查爾酮，其甜度大約是蔗糖的千余倍，甜度非常大，口感特別好，并且性質(zhì)穩(wěn)定，可以作為功能性食品甜味添加劑使用。

我國(guó)具有豐富的柑橘資源，來(lái)源廣，價(jià)格低廉，有很好市場(chǎng)開發(fā)前景，把產(chǎn)量較高的天然產(chǎn)物提取出以及合成更具生理活性的衍生物或藥物，體現(xiàn)了對(duì)天然產(chǎn)物以及具有生物價(jià)值資源的合理利用，不僅在環(huán)境保護(hù)和有效利用自然資源方面有重要意義，還在藥物的研究開發(fā)方面具有重要貢獻(xiàn)。

本文以柑橘果皮為原料，采用堿浸酸析方法對(duì)橙皮苷的提取工藝進(jìn)行了研究，對(duì)開發(fā)和利用柑桔皮、增加經(jīng)濟(jì)效益具有重要的意義，為橙皮苷有效開發(fā)利用提供了參考。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)原料及試劑。新鮮紅橘，購(gòu)自安陽(yáng)市水果批發(fā)市場(chǎng)；碳酸鈉、碳酸鈣、氫氧化鈉、氫氧化鈣、氫氧化鉀、鹽酸均為分析純。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備。FW-100型高速萬(wàn)能粉碎機(jī)(天津市泰斯特儀器有限公司)，YP-200N型電子天平(上海精密科學(xué)儀器有限公司)，JJ-I型精密定時(shí)電動(dòng)攪拌器(江蘇省金壇榮華儀器制造有限公司)，SHZ-D(in)型循環(huán)水式真空泵(鞏義市英谷予華儀器廠)，X-4型顯微熔點(diǎn)測(cè)量?jī)x(北京泰克儀器有限公司)。

2 單因素試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 提取工藝中堿種類的確定。通過試驗(yàn)確定不同堿種類對(duì)于橙皮苷提取率的影響，見表1。

由于橘皮粉成分比較復(fù)雜，且?guī)в蓄伾虼撕茈y準(zhǔn)確地測(cè)定其pH大小。因此，此工藝釆用加入定量堿的方法來(lái)準(zhǔn)確控制體系中堿的濃度。試驗(yàn)表明：在加入1.5 g堿的條件下，選擇強(qiáng)堿Ca(OH)2的收率最高，這可能是因?yàn)殡S著工藝中強(qiáng)堿的加入，增加了橘皮中的果膠在水相中的溶解度；而在酸性條件下，果膠進(jìn)一步析出，因而會(huì)降低產(chǎn)品的純度。選擇弱堿的話，產(chǎn)品收率很小。這可能是因?yàn)槿鯄A的堿性太弱，無(wú)法使橘皮中的橙皮苷開環(huán)形成橙皮苷查爾酮。而中強(qiáng)堿Ca(OH)2卻使收率和純度達(dá)到了一個(gè)很好的平衡。因此選擇價(jià)格便宜的Ca(OH)2作為試驗(yàn)用堿種類。

2.2 提取工藝中堿用量的確定。室溫下堿用量對(duì)于橙皮苷提取率的影響，見表2。試驗(yàn)表明：Ca(OH)2添加量大小對(duì)于橙皮苷的收率有一定的影響。隨著Ca(OH)2添加量的增加，橙皮苷的收率出現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)。這主要是因?yàn)殡S著Ca(OH)2量的增加，橘皮中更多的橙皮苷開環(huán)而溶解在水中，當(dāng)達(dá)到一定的平衡狀態(tài)后，再增加Ca(OH)2量，產(chǎn)品的收率不僅沒有上升反而略有下降。最終選擇在體系中添加1.75 g的Ca(OH)2。

表1 堿種類的添加對(duì)提取工藝的影響

表2 堿用量的添加對(duì)提取工藝的影響

表3 提取時(shí)間對(duì)提取工藝的影響

表4 料液比的添加對(duì)提取工藝的影響

表5 體系pH值對(duì)提取工藝的影響

表6 提取溫度對(duì)提取工藝的影響

2.3 提取工藝中提取時(shí)間的確定。室溫下提取時(shí)間對(duì)橙皮苷提取率的影響，見表3。

試驗(yàn)表明：室溫下提取0.5 h時(shí)收率最高，而隨著提取時(shí)間的延長(zhǎng)并不能明顯增加收率，反而有所降低。這是因?yàn)閴A液中的橙皮苷查爾酮對(duì)氧氣較為敏感，提取的時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致大量橙皮苷查爾酮被氧化，從而降低其產(chǎn)品收率。因此，最終提取時(shí)間確定為0.5 h。

2.4 提取工藝中料液比的確定。研究料液對(duì)于橙皮苷提取率的影響，見表4。

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：料液比的增加對(duì)于橙皮苷的收率影響不大，考慮到試驗(yàn)時(shí)溶液的濃度恰當(dāng)和提取率較優(yōu)，最終選擇料液比較好的1∶30。

2.5 提取工藝中體系pH的確定。pH值對(duì)于橙皮苷提取率的影響，見表5。

由于橙皮苷查爾酮在酸性條件下可以關(guān)環(huán)生成橙皮苷，因此對(duì)反應(yīng)體系中pH值大小對(duì)橙皮苷收率的影響做了進(jìn)一步研究。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：體系pH值大小對(duì)橙皮苷的收率影響不大，試驗(yàn)時(shí)選擇較優(yōu)提取率，最終pH值選擇3。

2.6 提取工藝中體系溫度的確定。提取溫度于橙皮苷提取率的影響，見表6。

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：室溫下(20℃)橙皮苷產(chǎn)品的收率較高。但隨著溫度的升高，橙皮苷產(chǎn)品的收率反而降低。當(dāng)提取溫度達(dá)到50℃時(shí)，收率非常低。這是因?yàn)閴A液中的橙皮苷查爾酮對(duì)于溫度比較敏感，隨著提取溫度的升高，加速了橙皮苷查爾酮的氧化，從而降低了產(chǎn)品的收率。因此提取溫度確定為20℃。

2.7 橙皮苷提取的正交試驗(yàn)結(jié)果。通過單因素優(yōu)化試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)料液比和體系pH值對(duì)于試驗(yàn)提取率影響不大，選擇三個(gè)較明顯因素，設(shè)置三因素三水平試驗(yàn)，如表7。

表7 正交試驗(yàn)因素水平表

設(shè)計(jì)編號(hào)分別提取成品，對(duì)成品進(jìn)行提取率分析。按正交表進(jìn)行試驗(yàn)，正交試驗(yàn)安排及結(jié)果如表8。

表8 橙皮苷提取工藝正交試驗(yàn)及結(jié)果

由表8可知：各因素對(duì)指標(biāo)的影響順序?yàn)椋篈＞B＞C；直觀最優(yōu)組合為A2B2C2，優(yōu)化單因素試驗(yàn)的最優(yōu)組合為A2B2C2，與正交結(jié)果相同。所以確定最終組合為A2B2C2，提取率為2.0%。此條件即為提取橙皮苷的最佳試驗(yàn)條件。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)采用堿浸酸析法，確定了試驗(yàn)采用堿種類為Ca(OH)2，并且在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)料液比和體系pH值對(duì)試驗(yàn)提取率影響不大。經(jīng)過試驗(yàn)獲得了從柑橘果皮中提取橙皮苷最佳條件：在20℃條件下，將25 g純橘皮粉末加入到700 g蒸餾水中，再加入1.75 g氫氧化鈣，充分?jǐn)嚢?.5 h，調(diào)節(jié)溶液pH為3時(shí)，最終的產(chǎn)品收率為2.0%。

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31201315)；農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏工程安陽(yáng)工學(xué)院重點(diǎn)學(xué)科。通訊作者：周民生

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455000安陽(yáng)工學(xué)院生物與食品工程學(xué)院 路志芳 周民生 郝貴增 袁 超 郟亞光