桂皮多酚的提取及穩定性研究

李利華,宋鳳敏，郭豫梅

(陜西理工大學 化學與環境科學學院,陜西 漢中 723000)

桂皮，又稱香桂，是樟科樟屬肉桂組植物樹皮的通稱，主要分布在我國廣東、福建、浙江、四川等省[1]。桂皮中含有桂皮油、多酚類、黃烷醇及其多聚體、萜類、木脂素、多糖等多種活性成分，既是常用的芳香烹飪調味品，又是重要的食品工業香料，亦可入藥，具有溫脾胃、暖肝腎、散瘀止痛、溫通經脈等功效[2-4]。

目前，對桂皮的研究主要集中在桂皮醛、揮發油等脂溶性活性成分的分析檢測[5-7]；而有關桂皮中多酚類化合物的提取及性質研究報道較少[8，9]。據文獻報道，桂皮多酚的主要成分是原花青素，且原花青素含量豐富，高于葡萄籽，具有抗氧化及抗血管生成、降血糖、抗炎及免疫調節、抗癌等生物活性[10-12]，具有較好的開發應用前景。本研究選取乙醇作為桂皮多酚提取劑，利用正交實驗設計法優化桂皮多酚的提取工藝條件，并考察了介質溫度、pH、氧化還原劑濃度的變化對桂皮多酚穩定性的影響；旨在為桂皮多酚的進一步研究和開發利用提供一定的理論指導。

1 實驗部分

1.1 材料與主要儀器

桂皮：購于當地大藥房，將桂皮洗凈，低溫烘干水分，研成細粉，置于密閉容器備用。

沒食子酸標準品：優級純；福林試劑、無水碳酸鈉、30%雙氧水、亞硫酸鈉等試劑：均為分析純。

UV型紫外-可見分光光度計 日本島津儀器公司；TD-214型光電分析天平 北京梅特勒精密儀器公司；PHS-3C 酸度計 北京天創尚邦儀器公司；SHB-III循環水式真空泵 開封市宏興科教儀器廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 標準曲線的繪制

采用Folin-酚法[13]。準確稱取沒食子酸標準品0.10 g，用蒸餾水溶解并定容至1 L，即得0.10 mg/mL沒食子酸標準溶液。分別吸取0,0.20,0.40,0.60,0.80,1.00,1.20,1.40,1.60 mL置于不同25 mL棕色容量瓶中，加蒸餾水補至6.0 mL，分別依次加入福林試劑1 mL， 20% Na2CO3溶液3 mL，混勻并定容至刻度線，避光顯色30 min，于760 nm下測定吸光度值。繪制沒食子酸標準品濃度x(mg/mL)和吸光度值y的標準曲線，所得回歸方程為：y=0.6954x+0.0881(R2=0.9998)。

1.2.2 桂皮多酚的提取及提取率的測定

精密稱取桂皮粉末2.0 g，按照一定的料液比加入一定體積分數的乙醇，在恒溫條件下提取一定時間，趁熱抽濾，濾液即為桂皮多酚提取液。

將提取液轉移并定容至容量瓶中，準確移取 1.0 mL，根據1.2.1的方法測定吸光度值，代入標準曲線方程，求出多酚濃度，并計算桂皮多酚的提取率。

多酚提取率(%)=(測得濃度×提取液體積×稀釋倍數)/稱樣質量。

1.2.3 單因素實驗

以桂皮多酚提取率為衡量指標，分別考察桂皮多酚提取的主要影響因素：提取溫度(40，50，60，70，80 ℃)、料液比(1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1∶60)、乙醇體積分數(40%、50%、60%、70%、80%)、提取時間(20，40，60，80，100 min)對桂皮多酚提取率的影響，篩選出各因素的最佳水平范圍。每個處理做3份平行。

1.2.4 正交實驗

根據篩選出的各因素最佳水平范圍，采用L9(34)正交實驗設計法，優化桂皮多酚的提取工藝，實驗因素水平見表1。

表1 正交實驗因素水平

1.2.5 桂皮多酚的穩定性研究

1.2.5.1 溫度對桂皮多酚的影響

移取桂皮多酚提取液10.0 mL，分別置于不同溫度(20，30，40，50，60，70，80 ℃)水浴中保溫1 h，取出，冷卻至室溫，于760 nm下測其吸光度，考察溫度變化對桂皮多酚穩定性的影響。

1.2.5.2 pH對桂皮多酚的影響

移取桂皮多酚提取液10.0 mL，分別加入不同pH值(2，4，6，8，10，12)的緩沖溶液1.0 mL，搖勻，室溫下靜置10 min，于760 nm下測其吸光度，考察pH變化對桂皮多酚穩定性的影響。

1.2.5.3 還原劑對桂皮多酚的影響

移取桂皮多酚提取液10.0 mL，分別加入不同濃度(0%、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%)的Na2SO3溶液1.0 mL，搖勻，室溫下靜置10 min，于760 nm下測其吸光度，考察還原劑Na2SO3濃度變化對桂皮多酚穩定性的影響。

1.2.5.4 氧化劑對桂皮多酚的影響

移取桂皮多酚提取液10.0 mL，分別加入不同濃度(0%、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%)的H2O2溶液1.0 mL，搖勻，室溫下靜置10 min，于760 nm下測其吸光度，考察氧化劑H2O2濃度變化對桂皮多酚穩定性的影響。

2 結果與分析

2.1 單因素實驗結果分析

2.1.1 提取溫度對桂皮多酚提取率的影響

圖1 提取溫度的影響

由圖1可知，提取溫度由40～70 ℃變化過程中，桂皮多酚提取率隨提取溫度的升高而增加，且70 ℃時多酚提取率達最大值，為3.66%；隨溫度繼續升高，多酚提取率開始下降，這可能是高溫易使溶出的多酚化合物鍵斷裂。因此，提取溫度選取70 ℃左右為宜。

2.1.2 料液比對桂皮多酚提取率的影響

圖2 料液比的影響

由圖2可知，在料液比由1∶20～1∶40變化過程中，隨著溶劑量的增大，桂皮多酚提取率逐漸升高，在料液比為1∶40時，桂皮多酚提取率達最大值，說明桂皮多酚的溶解度達到飽和；之后溶劑量繼續增加，多酚提取率有所下降；考慮后續還需要對提取液濃縮、提純，溶液過多，能耗較大等；因此，料液比選取1∶40左右為宜。

2.1.3 乙醇體積分數對桂皮多酚提取率的影響

圖3 乙醇體積分數的影響

由圖3可知，乙醇體積分數在40%～60%時，桂皮多酚提取率隨著乙醇體積分數的增大而上升，在乙醇體積分數為40%時，多酚提取率達最大值，為3.27%；當乙醇體積分數高于60%時，多酚提取率開始下降，這是由于酚類物質在乙醇溶液中溶解性較好，且濃度越大，多酚溶出率越高，但乙醇體積分數過高會使其他脂溶性雜質溶出增多，導致多酚溶出率下降。因此，乙醇體積分數選取60%左右為宜。

2.1.4 提取時間對桂皮多酚提取率的影響

圖4 提取時間的影響

由圖4可知，桂皮多酚的提取率隨提取時間的延長呈先上升后下降的趨勢；在20～60 min內，提取時間越長，多酚提取率越高，且在60 min時，提取率達最大值，為2.82%；在60～100 min內，多酚提取率驟然下降，這是由于提取時間過長會引起已溶出的多酚裂解，導致提取率下降。因此，提取時間選取60 min左右為宜。

2.2 正交實驗結果分析

表2 正交實驗設計及結果

由表2中R值可知，4個因素中對桂皮多酚提取率影響最大的因素是A(提取溫度)，其次是C(乙醇體積分數)，D(提取時間)和B(料液比)對桂皮多酚提取率的影響不明顯，優化得到的最佳工藝條件為A2B2C2D3，即：提取溫度70 ℃，料液比1∶40(g/mL)，乙醇體積分數60%，提取時間70 min。

2.3 驗證實驗

在優化得到的桂皮多酚提取最佳工藝條件下，按照1.2.2流程提取桂皮多酚，制作3份平行試樣，得到桂皮多酚平均提取率為3.87%(RSD≤2.21)，高于正交實驗列表中的9組提取率，說明優化的桂皮多酚最佳提取工藝條件合理、穩定、可行，可作為桂皮多酚提取的最佳工藝條件。

2.4 桂皮多酚穩定性結果分析

2.4.1 溫度對桂皮多酚穩定性的影響

圖5 溫度對多酚穩定性的影響

由圖5可知，在20～40 ℃范圍內，隨著溫度的升高，桂皮多酚的吸光度值變化不大，溫度高于40 ℃，多酚的吸光度值明顯下降，說明桂皮多酚對高溫較敏感，在40 ℃以下穩定性較好。

2.4.2 pH對桂皮多酚穩定性的影響

圖6 pH對多酚穩定性的影響

由圖6可知，當介質pH為6時，桂皮多酚吸光度值較高，表明多酚在中性偏弱酸條件下比較穩定，當pH<6或pH>8時，多酚吸光度值均逐漸下降，表明桂皮多酚在強酸、強堿環境下不穩定，這可能是由于強酸、強堿條件易使多酚結構遭到破壞。

2.4.3 還原劑Na2SO3對桂皮多酚穩定性的影響

圖7 還原劑Na2SO3對桂皮多酚穩定性的影響

由圖7可知，Na2SO3濃度在0%～0.06%范圍內，隨著還原劑Na2SO3濃度的增大，桂皮多酚吸光度值呈上升趨勢，說明還原劑Na2SO3對桂皮多酚有一定的保護作用，桂皮多酚在低濃度的Na2SO3中穩定性較好。

2.4.4 氧化劑H2O2對桂皮多酚穩定性的影響

圖8 氧化劑H2O2對桂皮多酚穩定性的影響

由圖8可知，在實驗濃度范圍內，隨著氧化劑H2O2濃度的增大，桂皮多酚吸光度值變化不明顯，說明低濃度的H2O2對桂皮多酚的穩定性影響不大，桂皮多酚具有一定的抗氧化性能。

3 結論

在單因素實驗的基礎上，利用正交實驗設計法對桂皮多酚的提取工藝進行優化，并考察了溫度、pH、氧化劑濃度和還原劑濃度的變化對桂皮多酚穩定性的影響。正交實驗結果表明，各因素對桂皮多酚提取率影響的先后順序為：提取溫度>乙醇體積分數>提取時間>料液比，優化得到的桂皮多酚最佳提取工藝參數為：提取溫度70 ℃，料液比1∶40(g/mL)，乙醇體積分數60%，提取時間70 min。在此工藝參數條件下進行3次驗證實驗，得到桂皮多酚的平均提取率為3.87%(RSD≤2.21)，說明該工藝條件穩定、可行；桂皮多酚穩定性研究結果表明，桂皮多酚對高溫較敏感，在40 ℃以下穩定性較好；桂皮多酚在中性偏弱酸條件下比較穩定；低濃度的還原劑Na2SO3對桂皮多酚有一定的保護作用，桂皮多酚穩定性較好；低濃度的氧化劑H2O2對桂皮多酚的穩定性影響不大，桂皮多酚具有一定的抗氧化性能。本研究結果可為桂皮多酚的進一步開發利用提供一定的科學依據和理論參考。