西番蓮果皮黃酮類物質提取工藝優化

楊翠鳳，滕 崢，吳明恩,2，侯憲斌

（1.百色學院農業與食品工程學院，廣西 百色 533000；2.北京農學院生物與 資源環境學院，北京 102206）

西番蓮（Passiflora eduliaSims）為木質藤本雙子葉植物，是近年來我國南方地區重點開發的特色經濟作物之一，其果實大多近圓形，果皮質硬、較厚，不僅可供食用還可入藥，具有較高的醫藥價值[1-2]，開發利用前景廣闊[3]。黃酮是一類具有強效氧化作用的生理活性物質，可清除體內的自由基，還具有優化內部血液循環、降低血糖與膽固醇等功效，適量的攝入黃酮對人體有一定的好處[4]。西番蓮是富含生物類黃酮的水果之一，其果皮較厚，約占新鮮西番蓮果實的50%[5]。將西番蓮果皮作為黃酮提取原料，可進一步提升西番蓮產業的價值，實現果皮廢棄物的再利用。筆者從社會需求與廢棄資源合理利用的角度出發，通過超聲波輔助手段，研究了西番蓮果皮中黃酮類物質的提取工藝，為開發利用西番蓮果皮、提升西番蓮產業價值提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選取新鮮成熟、表面光澤、無機械損傷、無蟲害病害的西番蓮，去汁去核后，以其果皮為試驗樣本。

主要試驗試劑有蘆丁標準樣品、無水乙醇、5%亞硝酸鈉溶液、5%氯化鋁溶液、10%氫氧化鈉溶液、不同濃度梯度乙醇。

主要儀器設備有L6S 紫外分光光度計、旭曼800研磨機、KQ-200KDB 超聲波輔助提取器、SHZ-Ⅲ型循環水真空泵、GZX-9030 電熱鼓風干燥箱等。

1.2 試驗方法

1.2.1西番蓮果皮粉末的制備將西番蓮果實洗凈后，去除果肉果汁，自然風干表面組織后置于鼓風干燥箱中，105 ℃殺青30 min，70℃烘干至恒重。利用粉碎機將干燥后的塊片狀果皮粉碎至粉末即可，封口袋保存在干燥器中備用。

1.2.2蘆丁標準曲線的繪制稱取10 mg 蘆丁標準樣品，置于50 mL 燒杯中，溶于無水乙醇后定容至100 mL。依次吸取蘆丁標準液0.0、1.0、3.0、5.0、7.0、9.0 mL 置于試管中，滴加5%亞硝酸鈉溶液0.5 mL，搖勻靜置6 min，再滴加5%氯化鋁溶液0.5 mL，搖勻靜置6 min，最后加入10%氫氧化鈉4.0 mL，將分析液用無水乙醇定容至25 mL，測定510 nm 處的吸光度值。以蘆丁濃度（mg/mL）為橫坐標、吸光度值為縱坐標，繪制標準曲線。

1.2.3提取工藝流程西番蓮→去核去汁→干燥、粉碎→稱取1.0 g 粉末→加入乙醇→超聲波提取→抽濾→取5 mL 于試管→加5%亞硝酸鈉溶液0.5 mL →靜置6 min →加5%氯化鋁溶液0.5 mL →靜置6 min →加10%氫氧化鈉4.0 mL →定容至25 mL →510 nm 波長處測定吸光度值。

1.2.4試驗設計（1）單因素試驗設計：以料液比1 ∶15、乙醇濃度70%、超聲波時間30 min、超聲波強度200 W 為固定參數，分別進行料液比（1 ∶5、1 ∶10、1 ∶15、1 ∶20、1 ∶25）、乙醇濃度（40%、50%、60%、70%、80%）、提取時間（10、20、30、40、50 min）的單因素試驗。在單因素試驗基礎上再進行3 因素3水平正交試驗，優化提取工藝。

2 結果與分析

2.1 蘆丁標準曲線

如圖1 所示，蘆丁濃度與吸光度值的回歸方程為y=0.564 2x+0.010 9，相關系數R2=0.998 6，線性關系良好，測定數據有效可靠。

2.2 單因素試驗結果

2.2.1料液比由圖2 可知，隨著提取液的增加，黃酮提取率呈先增加后下降的趨勢，當料液比1 ∶15 時，黃酮提取率最高。這是因為隨著提取液的增加，樣品中果皮粉末與乙醇接觸面積隨之增大，提取越來越充分，所以黃酮提取率增加；當提取溶劑過量時，超聲波持續作業負荷增大，達到提取完全所需時間延長，使得有限時間內提取不完全，故提取率呈下降趨勢。因此，西番蓮皮黃酮提取的最佳料液比為1 ∶15。

2.2.2乙醇濃度如圖3 所示，在40%～70%范圍內，黃酮提取率隨著乙醇濃度的增加呈上升趨勢；但當乙醇濃度高于70%時，黃酮提取率呈下降趨勢。當料液比與超聲時間不變時，在一定濃度范圍內，高濃度的乙醇可加速氫鍵的斷裂，有利于黃酮的提取；但當乙醇濃度過高，高濃度的乙醇使溶液中滲透壓變大，而且其他脂溶性物質如色素、糖類等副產物溶出[6]，直接導致黃酮提取率大幅度下降。

2.2.3超聲波提取時間由圖4 可知，在10～30 min范圍內，隨著提取時間的延長，黃酮提取率不斷增加；超聲波提取30 min 黃酮提取率達到最大值；繼續增加提取時間，黃酮提取率不但沒有增加反而有所下降。大量的試驗數據表明，隨超聲波時間的增加，黃酮的提取效率越來越高[7-9]。當超聲波持續時間過長，其擾動效應、空化效應等作用過于強烈，不僅將黃酮類物質釋放出來，同時也將果皮中其他無關物質一并破碎，在一定程度上降低了黃酮的濃度與純度[10]，因此黃酮提取率會小幅度下降。

2.3 正交試驗結果

根據單因素試驗結果設計正交試驗條件，因素水平如表1 所示。

表1 正交試驗設計

從表2 中的極差數據可以看出，各因素對西番蓮皮黃酮提取率的影響為料液比＞超聲波提取時間＞乙醇濃度；最優提取工藝是A2B2C3，即乙醇濃度為70%，料液比為1 ∶15；超聲波提取33 min，西番蓮皮黃酮提取率為1.321 %。

表2 正交試驗結果

3 討 論

隨著社會不斷發展，人們的主要矛盾已從“日益增長的物質文化需要”轉變為“日益增長的美好生活需要”，食品問題也從“基本解決溫飽”發展到“吃得健康、營養”上來。在這種轉變和發展過程中，存在許多資源未能完全利用的現象，由此引發對廢棄資源再利用的思考。筆者以西番蓮果皮為材料，提取對人體有益的黃酮類物質，既提升了西番蓮的附加值、增加了種植戶收益，又避免了資源的浪費，實現了經濟效益、社會效益和生態效益的有機結合。

黃酮類物質在水果中廣泛存在，試驗結果顯示西番蓮果皮中黃酮類物質含量較高。目前，普遍采用甲醇、乙醇等溶劑提取黃酮類物質。甲醇是由一氧化碳和氫氣合成，成本較高，且在試驗中不利于試驗人員的安全，也不利于工廠企業儲存和利用。相比之下，乙醇與甲醇具有類似的物理性質，但毒性遠低于甲醇，適于商業化使用，故選用乙醇作為該試驗的提取劑。目前，提取水果中黃酮的方法有醇提取法、有機溶劑提取法、超聲波提取法、酶提取法和堿液提取法。5 種方法中，超聲波具有方向性好、穿透力強等特點，與此同時還具有能耗低、效率高、有效保護提取物活性等優點，現如今在生產生活中各領域得到廣泛運 用[9]。該文結合醇提取法與超聲波提取法，不僅縮短了提取時間，還提高了黃酮的提取率。

以西番蓮果皮為材料，探究西番蓮果皮黃酮類物質提取的最優工藝條件。結果表明：在乙醇濃度70%、料液比1 ∶15 的條件下超聲波提取33 min，西番蓮果皮黃酮提取率最高，為1.321%。