高值利用蘋果渣中多酚的提取制備技術(shù)應(yīng)用研究

通過索氏提取技術(shù)和超聲波輔助提取技術(shù)，利用高效液相色譜（HPLC）、紫外可見光譜（UV-VIS）和傅里葉變換紅外光譜（FTIR）等技術(shù)，高值利用蘋果渣中多酚的提取制備技術(shù)及其應(yīng)用對提取物進(jìn)行定性定量分析。蘋果多酚-玉米醇溶蛋白納米膠囊是以玉米醇溶蛋白為載體制備而成的。研究結(jié)果顯示，該技術(shù)方案為蘋果殘渣中的多酚利用提供了高價值的新思路，提取效率高、純度好、綠色環(huán)保。

作為天然抗氧化劑的潛在來源，蘋果殘留物中富含的多酚類物質(zhì)具有顯著的抗氧化作用。但傳統(tǒng)的提取技術(shù)限制了蘋果殘渣中多酚的高利用，導(dǎo)致效率低，成本高，對環(huán)境的污染大。該研究旨在探索高效、環(huán)保的提取技術(shù)，同時結(jié)合先進(jìn)的納米膠囊技術(shù)來實(shí)現(xiàn)蘋果多酚的穩(wěn)定性和生物利用率的提高。通過優(yōu)化索氏提取和超聲波輔助提取技術(shù)，以及應(yīng)用高效液相色譜、紫外可見光譜和傅里葉變換紅外光譜等分析手段，本研究能為蘋果渣中多酚的高值化利用提供技術(shù)支持和理論指導(dǎo)。

1.提取技術(shù)

1.1 索氏提取技術(shù)

索氏提取技術(shù)是一種傳統(tǒng)的物質(zhì)提取方法，以溶劑的極性差異為基礎(chǔ)，利用溶劑在樣品和萃取物之間的分配平衡來提取目標(biāo)化合物。利用索氏提取技術(shù)來提取蘋果殘渣中的多酚具有操作簡便、費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn)。該方法是將蘋果渣浸入適當(dāng)?shù)娜軇┲校缫掖蓟蛞宜嵋阴ィ缓笫褂酶鞣N方法來促進(jìn)目標(biāo)化合物與溶劑之間的遷移和平衡，如加熱或攪拌。多酚類化合物的提取物是利用分液漏斗等設(shè)備將提取的溶液和殘渣分離出來，經(jīng)過蒸餾或濃縮等步驟得到的。索氏提取技術(shù)適用于實(shí)驗(yàn)室，規(guī)模較小，設(shè)備條件有限，經(jīng)過條件優(yōu)化，可以實(shí)現(xiàn)更高的提取效率和純度。

1.2 超聲波輔助提取技術(shù)

利用超聲波在溶劑中產(chǎn)生的機(jī)械振蕩和微流動作用來加速溶劑與樣品間的質(zhì)量傳遞，提高提取效率，是超聲波輔助提取技術(shù)的一種高效、快速的提取方法。就提取蘋果渣中的多酚而言，超聲波輔助提取技術(shù)具有操作簡便、快速提取等特點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，利用超聲波的作用，可使溶劑中的溫度和壓力發(fā)生變化，從而促進(jìn)多酚類化合物的釋放和溶解。相對于傳統(tǒng)的提取方式，超聲波輔助提取技術(shù)無需經(jīng)過長時間的浸潤過程，便可以在短時間內(nèi)獲得更高的提取率。同時，該技術(shù)能避免高溫破壞多酚類化合物，以助力后續(xù)的分析工作。就蘋果渣中提取多酚來說，超聲波輔助提取技術(shù)的應(yīng)用前景十分廣闊。

2.定性定量分析

2.1 高效液相色譜（HPLC）分析

高效液相色譜分析（HPLC）是一種高效、精確的色譜分析技術(shù)，在定性定量分析蘋果渣中的多酚類物質(zhì)方面非常有用。該技術(shù)是根據(jù)溶液中物質(zhì)在液相載體上的分配平衡原理，對多酚類化合物進(jìn)行分離檢測，通過不同組份在固定相份上的分配系數(shù)的差異。在實(shí)驗(yàn)過程中，可以先在HPLC系統(tǒng)中注入適當(dāng)?shù)那疤幚硖崛∥铮缓笸ㄟ^多酚類化合物在色譜柱中分離出來的一系列流動相的作用，使不同的成分在色譜圖譜中呈現(xiàn)不同的峰形。多酚類化合物的有效分離和定量分析可以通過控制組成流相、流速、色譜柱溫度等條件來實(shí)現(xiàn)。利用UV-VIS、熒光和質(zhì)譜等HPLC聯(lián)用不同的檢測器，多酚的種類和含量也能得到進(jìn)一步確定。HPLC分析適用于對復(fù)雜樣品中的多成分進(jìn)行定性定量分析，具有分離效率高、分析速度快、靈敏度高、精度好等優(yōu)點(diǎn)。HPLC技術(shù)在分析蘋果殘留物中的多酚類化合物的過程中發(fā)揮著重要的作用。

2.2 紫外-可見光譜（UV-VIS）分析

紫外可見光譜分析是一種常用的光譜分析技術(shù)，對于定性定量分析蘋果渣中的多酚類物質(zhì)具有重要意義。該技術(shù)能利用樣品在紫外光和可見光區(qū)域內(nèi)的吸收特性對其化合物的種類和含量進(jìn)行測定，同時對其進(jìn)行分析。在實(shí)驗(yàn)過程中，將提取的溶液置于UV-VIS分光度計中，根據(jù)不同波長光線的吸收程度，經(jīng)試樣光線照射后，即可得出吸收光譜圖譜。在UV-VIS光譜中，多酚類化合物通常以特征性的吸收峰為特征，其吸收峰的位置和強(qiáng)度能夠提供有關(guān)化合物結(jié)構(gòu)和含量的資料。通過與標(biāo)準(zhǔn)曲線或文獻(xiàn)資料進(jìn)行比較，可對提取物中多酚的含量進(jìn)行精確的定量分析。UV-VIS光譜還可提供進(jìn)一步確定其存在和濃度的芳環(huán)和羥基團(tuán)吸收峰位置和形狀等多酚類化合物結(jié)構(gòu)的信息。UV-VIS分析是評價提取物中多酚含量和結(jié)構(gòu)的重要手段之一，具有操作簡便、分析速度快、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)下，UV-VIS技術(shù)被廣泛應(yīng)用于定性定量分析蘋果殘留物中的多酚類化合物，為鑒定多酚類化合物和評估活性提供了重要的技術(shù)支撐。

2.3 傅里葉變換紅外光譜（FTIR）分析

常用的光譜技術(shù)傅里葉變換紅外光譜（FTIR）分析對定性定量分析蘋果渣中的多酚具有重要意義，該技術(shù)能對其中的化學(xué)鍵類型和含量進(jìn)行分析，通過測量樣品的吸收特性。在實(shí)驗(yàn)過程中，需抽取樣品置于FTIR儀器中，經(jīng)紅外線光線照射后，吸收特定波長的紅外線輻射，形成光譜圖譜。多酚類化合物在FTIR光譜中表現(xiàn)出與羥基、芳環(huán)等不同化學(xué)鍵振動方式相對應(yīng)的特征性吸收峰。其中的化合物種類和含量可以通過比較樣品的光譜圖譜與標(biāo)準(zhǔn)庫的光譜圖譜或已知化合物的光譜圖譜來確定。FTIR光譜還可提供進(jìn)一步確定其存在和濃度的官能團(tuán)和側(cè)鏈的位置以及替代基的種類等多酚類化合物的結(jié)構(gòu)信息。FTIR分析適用于定性定量分析復(fù)雜樣品中的多成分，具有非破壞性、快速、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。就分析蘋果殘留物中的多酚類化合物而言，F(xiàn)TIR技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景，提供了重要的技術(shù)支持，能有效鑒別多酚類化合物，評估其活性。

3.合成蘋果多酚-玉米醇溶蛋白納米膠囊

3.1 制備過程概述

制備蘋果多酚-玉米醇溶蛋白納米膠囊需要經(jīng)過多道復(fù)雜的步驟，包括精確的配比科學(xué)操作等。為成功制備，保證玉米醇溶蛋白與果膠兩種溶液的均勻分散是必不可少的。對于玉米醇溶蛋白的配制，為使形成均一的溶液，一般要選用適宜的溶劑，如水或乙醇；而果膠溶液的配制也是如此，目的是保證溶解度和濃度的精確性。在向玉米醇溶蛋白與果膠的混合溶液中加入蘋果多酚提取物后，需進(jìn)行充分的攪拌。由于這一步驟十分關(guān)鍵，因此，必須保證蘋果多酚在玉米醇溶蛋白溶液中的分散性，以達(dá)到后續(xù)包裹的目的。在整個制備過程中，要保證操作步驟的精確性和操作力度的到位。先將果膠溶液緩慢地滴加到混懸液中，使兩者充分混合均勻，再通過攪拌保證果膠與玉米醇溶蛋白的均勻混合，使多酚得到有效的包裹。其間，需對滴加速度和攪拌強(qiáng)度進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂疲源_保果膠與玉米醇溶蛋白的均勻混合。果膠的添加不僅提高了納米膠囊的穩(wěn)定性，而且使其生物相容性得到了增強(qiáng)。此外，可通過透析或超濾等手段去除未包裹的蘋果多酚和多余的溶劑，以得到最終的蘋果多酚-玉米醇溶蛋白納米膠囊。以合理的配比和工藝條件為基礎(chǔ)，能制備出粒徑分布均勻的、穩(wěn)定性好的蘋果多酚-玉米醇溶蛋白納米膠囊，為多酚類化合物的應(yīng)用提供重要的技術(shù)支撐。此制備過程不僅能應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室研究，而且能作為有關(guān)產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)的重要參考依據(jù)。

3.2 膠囊粒徑和粒徑分布的調(diào)控

膠囊粒徑和粒徑分布的調(diào)控對于蘋果多酚-玉米醇溶蛋白納米膠囊的制備至關(guān)重要，納米膠囊的粒徑會直接影響其在應(yīng)用過程中的穩(wěn)定性、釋放速率和生物活性。粒徑的精確控制是保證納米膠囊質(zhì)量和功能的關(guān)鍵步驟。

原料配比的精確控制，玉米醇溶蛋白與果膠的濃度與比例對納米膠囊粒徑具有重要影響，溶液濃度與溶劑的選擇會影響納米膠囊的形成與生長速度及粒徑的大小和分布，因此，適當(dāng)調(diào)節(jié)溶液的濃度和選擇合適的溶劑可以實(shí)現(xiàn)對納米膠囊粒徑的有效控制。在進(jìn)行納米膠囊的制備之前，要對以上四個方面進(jìn)行嚴(yán)格的控制和調(diào)節(jié)。同時，可以根據(jù)上述工藝參數(shù)對納米膠囊的形成速率和生長速率進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對粒徑和粒徑分布的調(diào)控，如改變攪拌速度，以控制膠囊顆粒的大小和均勻程度；提高溫度可使膠囊生長速度加快；通過調(diào)整pH值，可影響膠囊的形成和生長過程，從而實(shí)現(xiàn)對粒徑的調(diào)控。

對納米膠囊粒徑的精確控制除以上工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)之外，還可借助一些先進(jìn)的技術(shù)手段。第一，可利用超聲波輔助技術(shù)或高壓均質(zhì)化技術(shù)對溶液的分散性和穩(wěn)定性進(jìn)行調(diào)控，從而實(shí)現(xiàn)對納米膠囊粒徑的控制。第二，可利用納米顆粒的表面修飾技術(shù)來改變表面活性劑或功能性修飾劑的種類和濃度，從而實(shí)現(xiàn)對納米膠囊表面性質(zhì)和粒徑的相應(yīng)調(diào)節(jié)。

4.技術(shù)應(yīng)用

4.1 提高提取效率和純度

目前，研究重點(diǎn)是提高蘋果渣中多酚的提取效率和純度，而新型提取技術(shù)和納米膠囊技術(shù)能為其提供支持。對索氏提取技術(shù)和超聲波輔助提取技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化應(yīng)用，可有效提高多酚類化合物的提取率，并降低非目標(biāo)物質(zhì)的提取量，從而在提高提取物的純度上取得明顯成效。納米膠囊技術(shù)能將多酚類化合物包裹在堅固的膠囊中，以防它們在環(huán)境中氧化和分解。這使多酚的穩(wěn)定性和純度得到了進(jìn)一步提高。這些技術(shù)的應(yīng)用不僅能提高蘋果渣中多酚的利用率，而且能為多酚類化合物的純化和應(yīng)用提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持，具有十分重要的科研和應(yīng)用前景。

4.2 抗氧化成分的鑒定及活性評價

蘋果殘留物中的多酚類化合物被廣泛認(rèn)為具有強(qiáng)大的抗氧化作用。為實(shí)現(xiàn)高價值的利用，它們的準(zhǔn)確鑒定和評估是至關(guān)重要的。通過對提取物中多酚類化合物進(jìn)行定性定量分析，可進(jìn)一步確定其具體成分和結(jié)構(gòu)特征，如高效液相色譜（HPLC）、紫外可見光譜（UV-VIS）和傅里葉變換紅外光譜（FTIR）等。通過與標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的對比，提取物中的多酚成分能夠得到準(zhǔn)確的鑒別，從而對其抗氧化活性進(jìn)行評估。萃取物的抗氧化能力可使用DPPH自由基清除法、FRAP鐵離子還原法定量進(jìn)行評估。應(yīng)用這些方法，可深入了解多酚類化合物在蘋果殘留物中的抗氧化作用機(jī)理，為其應(yīng)用于食品、保健品等領(lǐng)域提供科學(xué)依據(jù)。

4.3 生物活性的保護(hù)與應(yīng)用拓展

蘋果渣中的多酚類化合物具有抗氧化、抗炎、抗腫瘤等多種生物活性，但在外界環(huán)境條件下易發(fā)生氧化反應(yīng)，使其生物活性降低，穩(wěn)定性降低。而在穩(wěn)定的膠囊結(jié)構(gòu)中包裹多酚類化合物，結(jié)合納米膠囊技術(shù)，可隔離外部環(huán)境的影響，使其生物活性得到有效保護(hù)。通過調(diào)控納米膠囊的顆粒和大小分布，能夠控制體內(nèi)生物活性持續(xù)發(fā)揮的多酚釋放速度和釋放方式。因此，有望開發(fā)更多具有生物活性和營養(yǎng)保健功能的產(chǎn)品。這將為多酚類化合物在醫(yī)藥、保健品和化妝品領(lǐng)域的應(yīng)用提供新思路。

結(jié)語

本次研究了蘋果渣中多酚的提取方法、定性定量分析方法以及納米膠囊制備方法，這些技術(shù)為蘋果渣中多酚的高價值利用提供了技術(shù)支持和理論指導(dǎo)。最佳的提取方法和精確的分析方法為提取和鑒別多酚提供了可靠的方法。

基金項(xiàng)目

山東外事職業(yè)大學(xué)2024年校級課題“高值利用蘋果渣中多酚提取制備技術(shù)研究”（2024YB10）。