三地香蕉皮中多酚提取工藝及含量對比

李德華，王豐銀，周祝安，劉 林

（阿壩師范學院 資源與環境學院，四川 汶川 623002）

香蕉是芭蕉科芭蕉屬植物，廣泛栽培在熱帶和亞熱帶區域。我國也是主要香蕉生產國，在廣東、廣西、云南、福建、海南、四川和貴州等省均有大量栽培。香蕉皮占香蕉總質量的30%～40%[1]，而香蕉皮是香蕉產業的主要廢棄物，對香蕉皮沒有得到充分利用，資源浪費的同時還造成了環境污染。

香蕉皮中含有豐富的營養成分，如多糖、多酚、果膠、纖維素、蛋白質、有機酸、生物胺及多種礦物質[2-4]，具有較高的利用價值，其中香蕉皮中的多酚含量大約是果肉的兩倍[5]，多酚具有多種功效，如抗氧化性、抗菌、抗癌、抗腫瘤、預防心血管疾病及抑制血管增生等[6-8]，被廣泛應用于化妝品、醫藥、食品等行業[9]。

目前，對多酚的提取方法有很多，如溶劑提取法、超聲波提取法、微波提取法、生物酶法和膜技術提取等[10-12]，其中超聲波提取法對多酚的提取不僅簡單快捷，而且提取效率高。香蕉皮中含有大量的水分，不易保存及后續實驗的開展[13]，本工作采用香蕉皮干粉作為實驗材料，以超聲波提取法為基礎，以廣東香蕉皮為例探究提取香蕉皮多酚的最佳條件，并比較廣東、廣西和云南三個地區香蕉皮的多酚含量，為今后對香蕉皮的進一步研究和生產應用提供部分參考依據。

1 材料與方法

1.1 實驗材料和試劑

微黃無黑斑香蕉皮（廣東高州市長坡鎮高腳遁地蕾香蕉皮、廣西南寧市西鄉塘區雙定鎮威廉斯香蕉皮、云南紅河個舊市蔓耗鎮威尼斯香蕉皮）；試劑分別有沒食子酸標準品（上海麥克林生化科技有限公司）；福林酚試劑（Folin-Ciocalte 試劑，成都市科隆化學品有限公司）；無水碳酸鈉（AR）；無水乙醇（AR）和活性炭。

1.2 實驗儀器

實驗儀器見表1。

表1 實驗儀器

1.3 實驗方法

本實驗選取廣東高州市長坡鎮高腳遁地蕾香蕉皮探究多酚提取的最佳條件，將該條件作為參照，分別探究廣東高州市長坡鎮高腳遁地蕾香蕉皮、廣西南寧市西鄉塘區雙定鎮威廉斯香蕉皮、云南紅河個舊市蔓耗鎮威尼斯香蕉皮的多酚含量，并對比三地香蕉皮的多酚含量。

1.3.1 樣品處理

將香蕉皮清洗干凈，切去兩端，并將其剪成小塊，置于沸水中熱燙2～3 min，以鈍化香蕉皮中氧化酶的活性，再撈出浸泡于60℃左右的溫水中約20 min，最后用溫水洗滌2～3次，晾干后在50℃條件下恒溫烘干至恒重，粉碎后過60目篩制得干粉，裝瓶備用。

1.3.2 繪制多酚標準曲線

稱取0.0100 g 沒食子酸標準品，用適量蒸餾水將其溶解，定容至100 mL 容量瓶中，得到100 mg/L 的標準品，分別移取0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 ml 系列體積至10 mL 比色管中，配制質量濃度為1、2、3、4、5、6 mg/L 的系列標準溶液，加入0.3 mL 10%福林酚試劑，振蕩均勻后靜置3～5 min 加入0.6 mL 的10%碳酸鈉溶液，定容后搖勻，置于室溫下避光反應1 h，用10 mm 比色皿在紫外可見分光光度計下掃譜，得最大吸收波長為765 nm。測定標樣在765 nm下的吸光度，平行測定3次，取其平均值。以沒食子酸標準溶液的濃度為橫坐標x，以吸光度為縱坐標y，繪制多酚標準曲線如圖1所示。得到吸光度與沒食子酸濃度的回歸線方程為：

圖1 多酚標準曲線

1.3.3 多酚含量測定

實驗采用福林酚紫外法測定香蕉皮中多酚含量，以乙醇作為溶劑在超聲波下提取，結束后減壓過濾殘渣，得到的濾液用活性炭脫色，在4 500 r/min 的條件下離心分離10 min，濾液旋轉蒸發有機溶劑，取上層清液0.5 mL 于10 mL 比色管，加入0.3 mL 的10%福林酚試劑，振蕩均勻，在3～5 min 后加入0.6 mL 的10%碳酸鈉溶液，定容后搖勻，在常溫下避光保存1 h 后于765 nm 處測定吸光度。同法配制空白樣品，于765 nm 處測吸光度。根據式（1）計算樣品中多酚濃度，按式（2）計算樣品中多酚的含量。

式（2）中，X為多酚含量（mg/g）；c為多酚質量濃度（mg/L）；v為提取液體積L；n為稀釋倍數；m為香蕉皮樣品質量（g）。

1.4 實驗設計

1.4.1 單因素實驗

在超聲6000 W，超聲頻率40 kHz 的條件下，分別考察了四個因素對多酚提取量的影響，分別為乙醇濃度、料液比、超聲溫度和超聲時間，研究1個因素對香蕉皮多酚提取量的影響，保持另外3個因素不變，每個樣品平行測定3次，取其平均值，初步確定最佳條件。

1.4.2 正交試驗

在單因素實驗結果的基礎上，進一步優化乙醇濃度、料液比、溫度和超聲時間四個因素，每個因素三個水平，即建立正交試驗L9（34），比較分析實驗結果得出最佳提取條件。

1.4.3 平行試驗

由正交試驗得出的最佳提取條件，開展平行試驗，即廣東、廣西和云南三個地區的樣品平行測定3次，求出三個地區香蕉皮多酚提取量的平均值和相對標準偏差（RSD）以衡量其重現性。

2 結果與分析

2.1 單因素實驗結果

2.1.1 乙醇濃度對多酚提取量的影響

分別稱取1.0000 g 香蕉皮粉于錐形瓶中，在料液比為1：20（g/mL），溫度為40℃，超聲時間為40 min 的條件下，分別考察乙醇濃度為40%、50%、60%、70%、80%時對香蕉皮多酚提取量的影響，如圖2所示。

圖2 乙醇濃度對多酚提取量的影響

由圖2 可知，乙醇濃度為50% 時香蕉皮中多酚提取量最大，當乙醇濃度在40%～50%時，香蕉皮多酚提取量隨乙醇濃度的增大而升高，當乙醇濃度在50%～80%時，香蕉皮多酚提取量隨乙醇濃度的增大反而呈現下降的趨勢，這是因為低濃度的乙醇溶液極性與多酚相似，可以進入細胞內部，帶出胞液中的多酚，多酚提取量升高，而高濃度的乙醇會造成蛋白質失活，阻礙溶出多酚類物質，從而降低多酚的提取量。因此乙醇濃度以50%為宜，并初步確定正交試驗中乙醇濃度的三個水平為40%、50%、60%。

2.1.2 料液比對多酚提取量的影響

分別稱取1.0000 g 香蕉皮粉于錐形瓶中，在乙醇濃度為50%，溫度為40℃，超聲時間為40 min 的條件下，分別考察料液比（g/mL）為1 ∶5，1 ∶10，1 ∶15，1 ∶20，1 ∶25時對香蕉皮多酚提取量的影響，結果如圖3所示。

圖3 料液比對多酚提取量的影響

由圖3可知，當料液比為1 ∶20（g/mL）時香蕉皮中多酚提取量最大，當料液比在（1 ∶5）～（1 ∶20）（g/mL）時香蕉皮中多酚提取量隨料液比的增大而增加，當料液比在（1 ∶20）～（1 ∶25）（g/mL）的范圍內時，多酚提取量反而隨料液比的增大而降低，這是因為料液比在（1 ∶5）～（1 ∶20）（g/mL）時乙醇體積逐漸增加，多酚溶解于乙醇的量增加，所以多酚提取量會增加，這時再增加料液比，除了提取出多酚，還會提取出部分醇溶性雜質，總體降低了多酚的提取量，但料液比為1 ∶25的提取量還是較高的，因此料液比以1 ∶20為宜，并初步確定正交試驗中料液比（g/mL）的三個水平為1 ∶15，1 ∶20，1 ∶25。

2.1.3 溫度對多酚提取量的影響

分別稱取1.0000 g 香蕉皮粉于錐形瓶中，在乙醇濃度為50%，料液比為1 ∶20（g/mL），超聲時間為40 min 的條件下，分別考察30℃、40℃、50℃、60℃、70℃的超聲溫度對香蕉皮多酚提取量的影響，結果如圖4所示。

圖4 溫度對多酚提取量的影響

由圖4可知，當溫度為60℃時多酚提取量最大，溫度在30～60℃多酚提取量隨溫度的升高而增加，當溫度高于60℃時再升高溫度多酚提取量反而下降。這是因為溫度過高時部分多酚發生了氧化或降解，導致多酚提取量降低。因此溫度以60℃為宜，在正交試驗中將超聲溫度初步確定為50℃、60℃、70℃三個水平。

2.1.4 超聲時間對多酚提取量的影響

分別稱取1.0000 g 香蕉皮粉于錐形瓶中，在乙醇濃度為50%，料液比為1 ∶20（g/mL），溫度為60℃的條件下，分別考察超聲時間為20 min、30 min、40 min、50 min、60 min 時對多酚提取量的影響，結果如圖5所示。

圖5 時間對多酚提取量的影響

由圖5可知，香蕉皮多酚提取量隨超聲時間增加先增加再減少，當超聲時間為50 min 時多酚提取量達到最大，當超聲時間大于50 min 后多酚提取量反而降低。這是因為時間過長多酚結構會遭到破壞，多酚與氧氣的接觸時間較長，多酚被氧化或分解，造成多酚提取量的降低。因此超聲時間以50 min 為宜，在正交試驗中將超聲時間初步確定為40 min、50 min、60 min 三個水平。

2.2 正交試驗結果

根據單因素實驗初步確定的范圍，選取乙醇濃度、料液比、溫度、超聲時間作為考察的4項因素，每因素設置3個水平，設計L9（34）正交試驗，以多酚提取量為指標，得到最佳條件。表2為正交試驗因素水平表，表3為正交試驗設計與結果表。

表2 正交試驗因素水平

表3 正交試驗設計與結果

由表3可知，對香蕉皮多酚提取量影響最顯著的是料液比，并且各因素影響多酚提取量的先后順序為：B ＞C ＞D ＞A，即料液比＞溫度＞時間＞乙醇濃度，得到香蕉皮多酚的最佳提取方案為：A2B2C2D2，即料液比1 ∶20（g/mL）、溫度60℃、超聲時間50 min、乙醇濃度50%。

2.3 平行試驗結果

在料液比1 ∶20（g/mL）、溫度60℃、超聲時間50 min、乙醇濃度50%的最佳提取條件下，測定廣東、廣西和云南的香蕉皮多酚提取量，由表4可知，多酚提取量的平均值分別為2.4574 mg/g、2.2463 mg/g和2.7357 mg/g，RSD 分別為3.40%、1.14%和2.86%，均小于5%，具有重現性。從平均含量可知，三個地方香蕉皮的多酚含量大小為：云南＞廣東＞廣西。

表4 平行試驗結果

3 結論

利用超聲波提取和福林酚紫外法，采用單因素和正交試驗考察了乙醇濃度、料液比、溫度、超聲時間對廣東高州市長坡鎮高腳遁地蕾香蕉皮中多酚提取量的影響。結果表明，影響最大的是料液比，多酚提取量各因素影響的先后順序為：料液比＞溫度＞時間＞乙醇濃度，得到香蕉皮多酚的最佳提取方案為：料液比1 ∶20（g/mL）、溫度60℃、超聲時間50 min、乙醇濃度50%，該條件下的廣東香蕉皮多酚提取量為2.4574 mg/g，廣西香蕉皮多酚提取量為2.2463 mg/g，云南香蕉皮多酚提取量為2.7357 mg/g，即三個地方香蕉皮的多酚含量大小為：云南＞廣東＞廣西，可為香蕉皮多酚的提取提供參考。