香蕉皮多酚的工艺研究范文

《甘肃农业大学学报》2015年第六期

摘要：

以漳州天宝香蕉皮为原料，研究了料液比、超声波温度、超声波时间、乙醇体积分数对香蕉皮粗多酚提取率的影响．在单因素试验的基础上，进行了正交试验，最终确定最优的提取工艺条件为：以60％乙醇为萃取剂，料液比为1∶20、45℃的条件下超声45min，香蕉皮多酚得率为1．0821％．结果表明：超声波可以有效地强化香蕉皮粗多酚的提取，并且显著缩短了提取时间，提高了香蕉皮多酚得率．

关键词：

漳州天宝香蕉皮；多酚；提取工艺；超声波

随着香蕉深加工产业化进程的加快，副产物香蕉皮的累积量越来越大．香蕉果皮约占果质量的30％～40％，其中富含多酚物质、缩合鞣质和有机酸等成分，但大部分香蕉皮尚未得到合理的利用，被视为废物扔掉，既浪费资源又污染环境［1］．植物多酚已经被人类称为健康的“第7营养素”［2］，具有预防心血管疾病、抑制肿瘤等作用［3］，而且还有抗氧化的作用，可以去除活性氧的自由基．已有研究证实，水果皮当中的总酚含量大约是去皮水果的2倍［4］，所以从香蕉皮中提取多酚物质是切实可行的，既可以减轻环境污染，又可以提高经济效益．目前，多酚物质的提取技术主要有溶剂浸提法［2］、螯合剂辅助提取法［1］、微波辅助提取法［5］、超声波辅助提取［6］等．浸提法容易控制，工艺条件比较成熟且适用范围广，投资少，但是提取效果不理想，提取率比较低．微波萃取时提取液的温度会急剧升高，甚至会出现沸腾的现象，使得酚类物质分解，导致提取率低［7］．超声波是频率大于20kHz的机械波，在溶剂浸提的基础上，进行超声波辅助处理，利用其机械效应、空化效应及热效应加强胞内物质的释放、扩散及溶解，提取时间短、温度低、提取率高、氧化损耗小［8］．超声波能使组织或细胞破裂得更充分，有效成份提取得更完全，从而使经济效益得到显著的提高，其操作简便易行，是一种具有广阔应用前景的提取新技术［9］．本研究以漳州天宝香蕉皮为原料，利用超声波辅助提取香蕉皮中的粗多酚．主要研究了料液比、超声时间、超声温度和体积分数对香蕉皮粗多酚提取率的影响，并通过正交试验对提取工艺进行优化．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产业化进程，拓宽多酚资源的开发利用空间，为香蕉皮的深加工利用提供理论基础．

1材料与方法

1．1试验材料1．1．1原料新鲜、无黑斑的漳州天宝香蕉：购自洪濑新华都超市．

1．1．2试剂95％乙醇、无水乙醇、无水碳酸钠、钨酸钠、钼酸钠、磷酸、盐酸、硫酸锂、双氧水等均为分析纯．

1．1．3仪器B122－600A型超声波清洗机；HC2003型电子天平；SHB－Ⅲ型循环水式多用真空泵；RV－10数显型旋转蒸发仪；JSP－100型高速多功能粉碎机；DHG－9070型电热恒温鼓风干燥箱；WFZUV－2802SH型紫外可见分光光度计．

1．2试验方法

1．2．1香蕉皮粗多酚提取工艺新鲜漳州天宝香蕉皮在40℃下烘焙20h后粉碎，过40目试验筛，用一定体积分数的乙醇溶液在4℃左右低温（下同）浸提30min后，进行超声波处理，过滤除渣，滤液用旋转蒸发仪浓缩（40℃、80r／min、40min），适当稀释定容后测定粗多酚含量［10］．

1．2．2单因素试验设计分别考察料液比（1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30）、超声波处理温度（35、40、45、50、55℃）、超声波处理时间（30、35、40、45、50min）和乙醇体积分数（50％、60％、70％、80％、90％）对漳州天宝香蕉皮粗多酚提取率的影响．

1．2．3正交试验设计在单因素试验的基础上进行四因素三水平的正交试验，选用L9（34）正交表进行组合搭配，以香蕉皮粗多酚提取率为指标，筛选出最优的提取工艺参数．正交设计表如下．

1．2．4香蕉皮粗多酚含量的测定采用福林酚法［11］测定．多酚提取率计算公式如下。

2结果与分析

2．1标准曲线的绘制以没食子酸为标样，制作标准曲线如下．式中：Y为没食子酸标准溶液在波长为765nm处所测定的吸光度；X为没食子酸标准溶液质量浓度（μg／mL）．

2．2不同料液比对漳州天宝香蕉皮粗多酚提取率的影响由图2可知，当料液比从1∶10变化到1∶15时，香蕉皮与溶剂的接触面积逐渐增大，多酚类物质更加容易溶解到溶剂之中，使得多酚的提取率随之增加．在料液比为1∶15时，提取率为1．0604％，达到最大值．但是，由于多酚物质在香蕉皮中的含量是一定的，如果继续增加提取剂的量，那么多酚的提取率不会再增加，反而是下降．原因可能是溶剂量增大，使得溶剂和物料中的有效成分的浓度差增大，扩散推动力大；而当料液比继续增大时，提取率反而下降，说明多酚的溶出量已饱和［12］．所以，增加提取剂的用量只会增加溶剂回收成本和造成溶剂的浪费．因此，选择较合适的料液比为1∶15．

2．3超声波处理温度对漳州天宝香蕉皮粗多酚提取率的影响由图3可以看出，当温度较低时，超声波所产生的作用较小．同时不利于粗多酚的提取，从而导致提取率也较低．超声波温度在35～45℃，随着温度的不断升高，加速了粗多酚的扩散溶出，增加了粗多酚在乙醇溶液中的溶解度，从而粗多酚提取率也不断增加．其原因可能是随着温度的升高，加快了植物中可溶性物质的运动速度，香蕉皮中多酚物质的渗透、溶解能力也增强了，从而使其更容易从原料中浸出．温度升高使得氢键更容易断裂，同时也加快了多酚的渗透、扩散、溶解速度．此时酚类物质也更容易从原料中溶出［1］．超声波温度在45℃时，粗多酚的提取率为0．8592％，达到最大值．当超声波温度继续上升时，多酚类物质在较高温度下不稳定，容易被氧化，还可能破坏了多酚的物质结构，故粗多酚的提取率也开始下降．当温度高时，果胶、色素等杂质的析出也会比较多．所以，选择较合适的超声波处理温度为45℃.

2．4超声波处理时间对漳州天宝香蕉皮粗多酚提取率的影响由图4可以看出，当超声波处理时间在30～40min，随着超声波处理时间的延长，粗多酚的提取率也不断加大；当超声波处理时间为40min时，粗多酚的提取率为0．8994％，达到了最大值．然而，随着超声波处理时间的延长，所提取的粗多酚的含量不但没有继续增加，反而是下降了．原因可能是当超声处理时间达到40min时，香蕉皮中的粗多酚类物质已基本溶出，若继续延长提取的时间，可能使已经溶出的粗多酚类化合物发生氧化或结构被破坏，而且香蕉皮细胞中的其他物质的溶出也会增加，使提取物中的粗多酚含量偏低，且不利于纯化［13］．因此，较合适的超声波处理时间为40min．

2．5乙醇体积分数对漳州天宝香蕉皮粗多酚提取率的影响由图5可以看出，当乙醇体积分数在50％～70％，随着乙醇体积分数的增加，香蕉皮粗多酚的提取率也逐渐增加．当乙醇体积分数达到70％时，粗多酚提取率为0．9128％，此时达到最大值．随着乙醇体积分数的继续增加，粗多酚的提取率反而下降，这可能是溶剂与多酚极性的相似程度降低所致［1］．当乙醇体积分数较低时，其溶液中溶解较多的水溶性蛋白和糖类；当乙醇体积分数较高时，香蕉皮中的色素等脂溶性的物质也逐渐增加，也有可能引起了较多蛋白质等物质的沉淀，间接影响了多酚物质的溶出，从而导致了提取率呈明显的下降趋势．水是多酚的良好溶剂，但其氢键却不能被水破坏．若加入乙醇反而可以破坏其中的氢键，因此提高了多酚的提取率．所以，选取合适的乙醇体积分数，便可提高多酚的提取率．由图5可知，70％的乙醇比较适宜．

2．6正交试验结果分析在单因素试验基础上，进行正交试验，结果表2所示．为进一步确定各因素对漳州天宝香蕉皮中粗多酚提取效果的影响，对表2的试验结果进行方差分析以及显著性检验．由于超声波处理时间（因素C）的R值最小，将其作为空白列进行计算，结果见表3．从表3可以看出，料液比对漳州天宝香蕉粗多酚提取率影响极显著，乙醇体积分数和超声波处理温度对粗多酚提取率影响显著．由表2中极差分析可知，影响漳州天宝香蕉皮粗多酚提取率的各因素主次顺序为A＞D＞B＞C，即对粗多酚的提取率影响最大的是料液比，乙醇体积分数次之，然后是超声波处理温度，而超声波处理时间的影响最小，最优水平组合为A3B2C3D1．表2中9组试验结果可以看出，提取效果最佳的组合为试验5，即A2B2C3D1，其粗多酚的提取率为1．0782％．为验证结果，分别用A2B2C3D1和A3B2C3D1两种组合提取香蕉皮粗多酚．得到香蕉皮中粗多酚的提取率分别为1．0782％和1．0821％．故最优组合为A3B2C3D1，即料液比1∶20、超声波温度45℃、超声波时间45min、乙醇体积分数为60％．

3结论

漳州天宝香蕉皮粗多酚提取的最佳工艺条件为以60％乙醇为萃取剂，料液比为1∶20、45℃的超声45min，香蕉皮粗多酚得率为1．0821％．

参考文献

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作者：刘蒙佳 潘露冰 张宝善 单位：福建师范大学闽南科技学院 陕西师范大学