香蕉皮多酚的工藝研究范文

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《甘肅農業大學學報》2015年第六期

摘要：

以漳州天寶香蕉皮為原料，研究了料液比、超聲波溫度、超聲波時間、乙醇體積分數對香蕉皮粗多酚提取率的影響．在單因素試驗的基礎上，進行了正交試驗，最終確定最優的提取工藝條件為：以60％乙醇為萃取劑，料液比為1∶20、45℃的條件下超聲45min，香蕉皮多酚得率為1．0821％．結果表明：超聲波可以有效地強化香蕉皮粗多酚的提取，并且顯著縮短了提取時間，提高了香蕉皮多酚得率．

關鍵詞：

漳州天寶香蕉皮；多酚；提取工藝；超聲波

隨著香蕉深加工產業化進程的加快，副產物香蕉皮的累積量越來越大．香蕉果皮約占果質量的30％～40％，其中富含多酚物質、縮合鞣質和有機酸等成分，但大部分香蕉皮尚未得到合理的利用，被視為廢物扔掉，既浪費資源又污染環境［1］．植物多酚已經被人類稱為健康的“第7營養素”［2］，具有預防心血管疾病、抑制腫瘤等作用［3］，而且還有抗氧化的作用，可以去除活性氧的自由基．已有研究證實，水果皮當中的總酚含量大約是去皮水果的2倍［4］，所以從香蕉皮中提取多酚物質是切實可行的，既可以減輕環境污染，又可以提高經濟效益．目前，多酚物質的提取技術主要有溶劑浸提法［2］、螯合劑輔助提取法［1］、微波輔助提取法［5］、超聲波輔助提取［6］等．浸提法容易控制，工藝條件比較成熟且適用范圍廣，投資少，但是提取效果不理想，提取率比較低．微波萃取時提取液的溫度會急劇升高，甚至會出現沸騰的現象，使得酚類物質分解，導致提取率低［7］．超聲波是頻率大于20kHz的機械波，在溶劑浸提的基礎上，進行超聲波輔助處理，利用其機械效應、空化效應及熱效應加強胞內物質的釋放、擴散及溶解，提取時間短、溫度低、提取率高、氧化損耗小［8］．超聲波能使組織或細胞破裂得更充分，有效成份提取得更完全，從而使經濟效益得到顯著的提高，其操作簡便易行，是一種具有廣闊應用前景的提取新技術［9］．本研究以漳州天寶香蕉皮為原料，利用超聲波輔助提取香蕉皮中的粗多酚．主要研究了料液比、超聲時間、超聲溫度和體積分數對香蕉皮粗多酚提取率的影響，并通過正交試驗對提取工藝進行優化．旨在提高香蕉皮粗多酚的提取率，加快香蕉皮粗多酚提取的產業化進程，拓寬多酚資源的開發利用空間，為香蕉皮的深加工利用提供理論基礎．

1材料與方法

1．1試驗材料1．1．1原料新鮮、無黑斑的漳州天寶香蕉：購自洪瀨新華都超市．

1．1．2試劑95％乙醇、無水乙醇、無水碳酸鈉、鎢酸鈉、鉬酸鈉、磷酸、鹽酸、硫酸鋰、雙氧水等均為分析純．

1．1．3儀器B122－600A型超聲波清洗機；HC2003型電子天平；SHB－Ⅲ型循環水式多用真空泵；RV－10數顯型旋轉蒸發儀；JSP－100型高速多功能粉碎機；DHG－9070型電熱恒溫鼓風干燥箱；WFZUV－2802SH型紫外可見分光光度計．

1．2試驗方法

1．2．1香蕉皮粗多酚提取工藝新鮮漳州天寶香蕉皮在40℃下烘焙20h后粉碎，過40目試驗篩，用一定體積分數的乙醇溶液在4℃左右低溫（下同）浸提30min后，進行超聲波處理，過濾除渣，濾液用旋轉蒸發儀濃縮（40℃、80r／min、40min），適當稀釋定容后測定粗多酚含量［10］．

1．2．2單因素試驗設計分別考察料液比（1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30）、超聲波處理溫度（35、40、45、50、55℃）、超聲波處理時間（30、35、40、45、50min）和乙醇體積分數（50％、60％、70％、80％、90％）對漳州天寶香蕉皮粗多酚提取率的影響．

1．2．3正交試驗設計在單因素試驗的基礎上進行四因素三水平的正交試驗，選用L9（34）正交表進行組合搭配，以香蕉皮粗多酚提取率為指標，篩選出最優的提取工藝參數．正交設計表如下．

1．2．4香蕉皮粗多酚含量的測定采用福林酚法［11］測定．多酚提取率計算公式如下。

2結果與分析

2．1標準曲線的繪制以沒食子酸為標樣，制作標準曲線如下．式中：Y為沒食子酸標準溶液在波長為765nm處所測定的吸光度；X為沒食子酸標準溶液質量濃度（μg／mL）．

2．2不同料液比對漳州天寶香蕉皮粗多酚提取率的影響由圖2可知，當料液比從1∶10變化到1∶15時，香蕉皮與溶劑的接觸面積逐漸增大，多酚類物質更加容易溶解到溶劑之中，使得多酚的提取率隨之增加．在料液比為1∶15時，提取率為1．0604％，達到最大值．但是，由于多酚物質在香蕉皮中的含量是一定的，如果繼續增加提取劑的量，那么多酚的提取率不會再增加，反而是下降．原因可能是溶劑量增大，使得溶劑和物料中的有效成分的濃度差增大，擴散推動力大；而當料液比繼續增大時，提取率反而下降，說明多酚的溶出量已飽和［12］．所以，增加提取劑的用量只會增加溶劑回收成本和造成溶劑的浪費．因此，選擇較合適的料液比為1∶15．

2．3超聲波處理溫度對漳州天寶香蕉皮粗多酚提取率的影響由圖3可以看出，當溫度較低時，超聲波所產生的作用較小．同時不利于粗多酚的提取，從而導致提取率也較低．超聲波溫度在35～45℃，隨著溫度的不斷升高，加速了粗多酚的擴散溶出，增加了粗多酚在乙醇溶液中的溶解度，從而粗多酚提取率也不斷增加．其原因可能是隨著溫度的升高，加快了植物中可溶性物質的運動速度，香蕉皮中多酚物質的滲透、溶解能力也增強了，從而使其更容易從原料中浸出．溫度升高使得氫鍵更容易斷裂，同時也加快了多酚的滲透、擴散、溶解速度．此時酚類物質也更容易從原料中溶出［1］．超聲波溫度在45℃時，粗多酚的提取率為0．8592％，達到最大值．當超聲波溫度繼續上升時，多酚類物質在較高溫度下不穩定，容易被氧化，還可能破壞了多酚的物質結構，故粗多酚的提取率也開始下降．當溫度高時，果膠、色素等雜質的析出也會比較多．所以，選擇較合適的超聲波處理溫度為45℃.

2．4超聲波處理時間對漳州天寶香蕉皮粗多酚提取率的影響由圖4可以看出，當超聲波處理時間在30～40min，隨著超聲波處理時間的延長，粗多酚的提取率也不斷加大；當超聲波處理時間為40min時，粗多酚的提取率為0．8994％，達到了最大值．然而，隨著超聲波處理時間的延長，所提取的粗多酚的含量不但沒有繼續增加，反而是下降了．原因可能是當超聲處理時間達到40min時，香蕉皮中的粗多酚類物質已基本溶出，若繼續延長提取的時間，可能使已經溶出的粗多酚類化合物發生氧化或結構被破壞，而且香蕉皮細胞中的其他物質的溶出也會增加，使提取物中的粗多酚含量偏低，且不利于純化［13］．因此，較合適的超聲波處理時間為40min．

2．5乙醇體積分數對漳州天寶香蕉皮粗多酚提取率的影響由圖5可以看出，當乙醇體積分數在50％～70％，隨著乙醇體積分數的增加，香蕉皮粗多酚的提取率也逐漸增加．當乙醇體積分數達到70％時，粗多酚提取率為0．9128％，此時達到最大值．隨著乙醇體積分數的繼續增加，粗多酚的提取率反而下降，這可能是溶劑與多酚極性的相似程度降低所致［1］．當乙醇體積分數較低時，其溶液中溶解較多的水溶性蛋白和糖類；當乙醇體積分數較高時，香蕉皮中的色素等脂溶性的物質也逐漸增加，也有可能引起了較多蛋白質等物質的沉淀，間接影響了多酚物質的溶出，從而導致了提取率呈明顯的下降趨勢．水是多酚的良好溶劑，但其氫鍵卻不能被水破壞．若加入乙醇反而可以破壞其中的氫鍵，因此提高了多酚的提取率．所以，選取合適的乙醇體積分數，便可提高多酚的提取率．由圖5可知，70％的乙醇比較適宜．

2．6正交試驗結果分析在單因素試驗基礎上，進行正交試驗，結果表2所示．為進一步確定各因素對漳州天寶香蕉皮中粗多酚提取效果的影響，對表2的試驗結果進行方差分析以及顯著性檢驗．由于超聲波處理時間（因素C）的R值最小，將其作為空白列進行計算，結果見表3．從表3可以看出，料液比對漳州天寶香蕉粗多酚提取率影響極顯著，乙醇體積分數和超聲波處理溫度對粗多酚提取率影響顯著．由表2中極差分析可知，影響漳州天寶香蕉皮粗多酚提取率的各因素主次順序為A＞D＞B＞C，即對粗多酚的提取率影響最大的是料液比，乙醇體積分數次之，然后是超聲波處理溫度，而超聲波處理時間的影響最小，最優水平組合為A3B2C3D1．表2中9組試驗結果可以看出，提取效果最佳的組合為試驗5，即A2B2C3D1，其粗多酚的提取率為1．0782％．為驗證結果，分別用A2B2C3D1和A3B2C3D1兩種組合提取香蕉皮粗多酚．得到香蕉皮中粗多酚的提取率分別為1．0782％和1．0821％．故最優組合為A3B2C3D1，即料液比1∶20、超聲波溫度45℃、超聲波時間45min、乙醇體積分數為60％．

3結論

漳州天寶香蕉皮粗多酚提取的最佳工藝條件為以60％乙醇為萃取劑，料液比為1∶20、45℃的超聲45min，香蕉皮粗多酚得率為1．0821％．

參考文獻

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作者：劉蒙佳 潘露冰 張寶善 單位：福建師范大學閩南科技學院 陜西師范大學