芒果果皮沒食子酸提取工藝優化

趙仕花，楊曉菲，韋秋燕，何賢干，駱俞枝，覃雨薇，韋夢俏，樊燕萍,蔣德旗

(玉林師范學院 生物與制藥學院，廣西 玉林 537000)

芒果(MangiferaindicaL.)屬于漆樹科杧果屬，我國廣西、云南、海南地區廣泛種植，其果實為著名熱帶水果之一。研究報道，日常生活食用后丟棄的芒果果皮富含多糖、黃酮、多酚、花青素、芒果苷等有效成分[1-2]，具有抗氧化、抗炎癥、抑菌、降血脂等多種生物活性[3-4]。沒食子酸為化學結構最簡單的天然多酚類化合物，很多天然植物或中藥材中含有此種活性成分，如五倍子、余甘子、分心木、清茶、胡桃楸等[5-6]。沒食子酸具有抗炎、抗氧化、抗菌、抗病毒等多種生物活性，為心血管系統疾病、神經系統疾病、糖尿病、肝纖維化和腫瘤等治療提供了廣闊的應用前景[7]。研究報道，芒果葉及芒果核仁均含有一定量的沒食子酸[8]，但廢棄物芒果果皮是否也含有沒食子酸，還未見報道。本研究通過單因素試驗和正交試驗探索乙醇超聲提取芒果果皮沒食子酸的工藝條件，以期為芒果廢棄物開發與附加值提升提供一定的科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

芒果品種為市售桂七芒，本研究取其干燥果皮作為研究材料；沒食子酸標準品(≥98%)購自北京索萊寶科技有限公司；無水乙醇、碳酸鈉、乙酸乙酯等有機溶劑均為國產分析純。

BP211D電子分析天平 德國賽多利斯； FZ102微型粉碎機 天津泰斯特；RE-2000旋轉蒸發儀 上海亞榮；KQ5200DB數控超聲清洗器 昆山超聲儀器；DHG-9030電熱恒溫鼓風干燥箱 上海精宏； TU-1901紫外分光光度計 北京普析通用。

1.2 方法

1.2.1 樣品處理

將新鮮芒果果皮放入電熱恒溫鼓風干燥箱中干燥，設定溫度為60℃，烘干后用剪刀剪成碎塊，用微型粉碎機對剪碎的芒果果皮進行機械粉碎，過20目篩，稱取若干份，備用。

1.2.2 提取方法與沒食子酸含量測定

將稱好的藥粉放入100 mL錐形瓶，根據試驗設計的因素條件，加入乙醇，蓋上瓶蓋。固定超聲波頻率為20 kHz，設定超聲功率、提取時間和提取溫度，開啟超聲波。待水溫達到所調節溫度時，將裝有藥粉的錐形瓶放入超聲池進行提取。提取完畢后，將藥渣與藥液一起倒入布氏漏斗中，抽干，將濾液回收，蒸干濾液，冷卻后用蒸餾水溶解并定容至100 mL容量瓶。吸取上述10 mL溶液置燒杯中，滴加飽和碳酸鈉至pH值為9，用乙酸乙酯萃取2次，取水相定容至50 mL容量瓶，測270 nm波長處吸光度，進行重復試驗，取平均值。

1.2.3 標準曲線繪制

稱取適量沒食子酸標準品，用蒸餾水溶解，配制成終濃度分別為0.004、0.008、0.012、0.016、0.020、0.024 mg/mL的對照品溶液，測270 nm波長處吸光度，重復測定3次。以吸光度值為縱坐標，標準品濃度為橫坐標，做標準曲線，對數據進行線性回歸，得到標準曲線方程：Y=44.214x-0.004，式中：Y為沒食子酸濃度，mg/mL；相關系數R2=0.9968。

1.2.4 單因素試驗

單因素試驗提取工藝超聲頻率固定為20 kHz，分別研究超聲功率(250、300、350、400、450 W)，乙醇濃度(20%、30%、40%、50%、60%)，提取時間(20、40、60、80、100 min)，提取溫度(40、50、60、70℃)，料液比(1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50 g/mL)對芒果果皮中沒食子酸提取率的影響，其中各因素固定時的水平分別是超聲功率350 W，乙醇濃度30%，提取時間60 min，提取溫度50℃，料液比1∶30 g/mL。

1.2.5 正交試驗設計

在單因素試驗結果的基礎上，建立L9(34)正交實驗，擬定實驗方案(表1)，選取乙醇濃度、提取時間、提取溫度和料液比四個因素進一步優化，以沒食子酸提取率為指標進行考察。

表1 正交試驗因素水平Table 1 Factors and levels in the orthogonal experiment

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

圖1 超聲功率對芒果果皮沒食子酸提取率的影響Fig.1 Effects of ultrasonic power on the gallic acid extraction rate in Mangifera indica L.Rind

圖2 乙醇濃度對芒果果皮沒食子酸提取率的影響Fig.2 Effects of ethanol concentration on the gallic acid extraction rate in Mangifera indica L.Rind

由圖1可知，隨著超聲功率增大，沒食子酸提取率逐漸增大，考慮能耗成本，選擇功率350 W為最佳超聲功率，此時提取率為2.28%。從圖2可知，當乙醇濃度達到30%時，沒食子酸提取率趨于平穩，進一步增大乙醇濃度，提取率變化不明顯，故乙醇濃度優化為30%。由圖3可知，隨著提取時間從20 min延長至80 min，沒食子酸提取率逐漸增大，進一步增大至100 min，提取率反而降低，綜合考慮提取效率，將提取時間優化為60 min，此時提取率可達2.30%。

圖3 提取時間對芒果果皮沒食子酸提取率的影響Fig.3 Effects of extraction time on the gallic acid extraction rate in Mangifera indica L.Rind

從圖4可知，提取溫度在50℃時，沒食子酸提取率達到2.35%，進一步增大至70℃時，提取率反而減小為2.28%。由圖5可知，隨著料液比比值減小，沒食子酸提取率逐漸增大，但料液比太大給后續濃縮分離帶來較大困難，故綜合考慮，選擇1∶30 g/mL為最優料液比，此時沒食子酸提取率可到2.19%。

圖4 提取溫度對芒果果皮沒食子酸提取率的影響Fig.4 Effects of extraction temperature on the gallic acid extraction rate in Mangifera indica L.Rind

圖5 料液比對芒果果皮沒食子酸提取率的影響Fig.5 Effects of the ratio of material to water on the gallic acid extraction rate in Mangifera indica L.Rind

2.2 正交試驗結果

由表2極差分析可知，影響芒果果皮沒食子酸提取率的主次因素為C>B>A>D，即提取溫度影響最大，其次是提取時間和乙醇濃度，料液比對沒食子酸提取率影響最小。最佳組合為A2B3C2D3。即乙醇濃度30%，提取時間70 min，提取溫度50℃，料液比1∶40 g/mL。運用SPSS 17.0軟件進行方差分析，結果如表3所示，因素提取溫度和提取時間對芒果果皮沒食子酸提取的影響均具有顯著性(P<0.05)，因素乙醇濃度和料液比對其提取率的影響不具有顯著性(P>0.05)。

2.3 驗證試驗

在超聲功率350 W、乙醇濃度30%、提取時間70 min、提取溫度50℃、料液比1∶40 g/mL的條件下，進行3次驗證試驗，沒食子酸提取率分別為2.43%、2.38%、2.46%，平均達到2.42%，大于正交試驗中出現的最大提取率2.39%。

表2 正交試驗結果的直觀分析Table 2 Visual analysis of the orthogonal experiment results

表3 正交試驗結果的方差分析Table 3 Variance analysis of the orthogonal results

3 討論

本文采用乙醇超聲提取法首次提取芒果果皮中沒食子酸，在超聲頻率20 kHz、超聲功率350 W、乙醇濃度30%、提取時間70 min、提取溫度50℃及料液比1∶40 g/mL的條件下，對芒果果皮中沒食子酸可達到較好的提取效果，提取率為2.42%。袁葉飛等[8]使用超聲輔助10%甲醇提取芒果核仁中沒食子酸成分，采用高效液相色譜法測定其含量，結果發現樣品象牙芒核仁中沒食子酸提取率為2.04%、金煌芒核仁中沒食子酸提取率為1.98%、臺農一號芒核仁中沒食子酸提取率為2.45%。吳春燕[9]通過離子化萃取法提取芒果葉中沒食子酸，研究發現在浸提溫度100℃、NaHCO3濃度0.16%、溶劑倍量為90 mL/g、浸提時間60 min的條件下，芒果葉中沒食子酸提取率為1.74%。廢棄物芒果果皮、芒果葉及芒果核仁均含有一定的抗炎、抗氧化成分沒食子酸，變廢為寶，為將來開發其有效成分在食品、保健品等中的價值奠定基礎，農產品附加值也增加，而且還解決了環境污染問題。此外，本研究獲得的芒果果皮沒食子酸提取工藝，操作簡單，提取率高，為進一步放大化生產提供一定的前期基礎。