螯合剂协同微波双辅助提取核桃青皮多酚

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 螯合剂协同微波双辅助提取核桃青 皮多酚 摘要：以山西核桃青皮为原料， 采用螯合剂微波双辅助优化红枣中多糖 的提取工艺，以微波功率、提取时间、 液料比、乙醇体积分数、螯合剂添加量 5 个因素为自变量，多酚提取率为因变 量，在单因素试验的基础上，利用微波 功率、提取时间、螯合剂添加量 3 个因 素进行了响应面试验优化研究。用 Design Expert 8.06 软件对多糖提取率进 行了多元回归模型拟合分析。分析结果 表明：微波功率为 830 W，提取时间为 7.4 min，最佳螯合剂为六偏磷酸钠，添 加量 0.22%，多酚的提取率为 4.115%。 中国论文网 /7/view-12959470.htm -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 关键词：螯合剂；微波；核桃青 皮；多酚 中图分类号：S664 文献标识码：A 文章编号： 16749944（2017）12025205 1 引言 核桃，又名胡桃，为胡桃科植物， 核桃富含蛋白质、脂肪、碳水化合物、 人体必需的钙、磷、铁等多种微量元素、 矿物质以及胡萝卜素、核黄素等多种维 生素，具有极高的营养价值和药用价值。 而核桃青皮作为核桃作物废弃的副产物， 含有丰富的多酚类物质，植物多酚由于 其独特的生物活性，广泛应用于制革、 医药、保健品、化妆品等领域，与人们 的日常生活密切相关13。为了充分 利用核桃资源，将核桃青皮变废为宝， 本文以山西核桃为研究材料，采用螯合 剂微波双辅助提取核桃青皮多酚，采用 Design-Expert 软件设优化核桃青皮多酚 提取最佳工艺参数，以期为核桃青皮的 进一步深加工提供理论信息。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 2 材料与方法 2.1 材料与仪器 核桃；没食子酸、无水乙醇、7.5%碳 酸钠溶液、福林酚（12） 、六偏磷酸 钠（SHMP） 、柠檬酸钠（CAS） 、乙二 胺四乙酸（EDTA ）等试剂皆为市售国 产分析纯。 BS110S 型电子天平，北京赛多 利斯仪器系统有限公司；GZX-9246 鼓 风干燥箱，上海博讯事业有限公司医疗 设备厂；LSY 电热恒温水浴锅，北京医 疗设备厂；WP800BS 微波炉，格兰仕 电器有限公司；UV-1100 紫外可见分光 光度计，上海美谱达仪器有限公司； RJ-TDL-40C 低速台式离心机，无锡市 瑞江分析仪器有限公司。 2.2 实验方法 2.2.1 原料预处理 核桃青皮于 60鼓风干燥箱 12 h，粉碎过 60 目筛后备用。 2.2.2 标准曲线的制作 以 X 轴为没食子酸浓度，Y 轴为 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 吸光度，制作标准曲线。 2.2.3 单因素实验 以微波功率、提取时间、液料比、 乙醇体积分数、螯合剂添加量 5 个因素 进行单因素设计，设定微波功率 450 W、550 W、650 W、 750 W、850 W、950 W；设定提取时间 1 min、3 min、5 min、7 min、9 min；液料比 151、201、251、301、351 、401；乙醇体积分数 40%、 50%、 60%、70%、 80%、90%； 螯合 SHMP、CAS、EDTA 添加量 分别 0.1%、 0.2%、 0.3%、0.4%、0.5%。分 析各单因素对核桃青皮多酚提取率的影 响。 2.2.4 核桃青皮多酚提取响应面优 化 在单因素试验的基础上，选取对 核桃青皮多酚提取率影响显著的微波功 率、浸提时间、六偏磷酸钠（SHMP） -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 添加量 3 个因素，进行三因素三水平响 应面试验优化研究，用 Design Expert 8.06 软件对多酚提取率进行二次多元回 归模型拟合分析。 3 结果与分析 3.1 标准曲线的绘制及回归方程 的建立 从图 1 可知，其吸光度在 765 nm 处与没食子酸浓度高度相关，其相关系 数 R2=0.9996。 3.2 单因素实验 3.2.1 微波功率对核桃青皮多酚提 取率的影响 由图 2 可知，随着微波功率的增 大，核桃青皮多酚的提取率不断增加， 当微波功率达到 750 W 时，多酚提取率 达到最大，微波功率 850 W 时，多酚提 取率趋于平缓，继续增大微波功率到 950 W 时，多酚提取率降低。这主要是 因为随着微波功率的逐渐增大，加热速 度逐渐升高，使得多酚与多糖、蛋白质 等一些大分子物质结合稳定性性变差， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 使多酚溶解度增大，提取率增加；但微 波功率过大时，会使多酚结构发生严重 破坏，而且高功率的微波使得提取液挥 发导致乙醇浓度降低而使多酚提取率降 低4。 3.2.2 提取时间对核桃青皮多酚提 取率的影响 由图 3 可知，无论是微波辅助提 取，还是微波螯合剂双辅助提取，均随 着提取时间的延长多酚提取率呈上升趋 势，达到最大值后呈下降趋势。这主要 是因为提取时间太短，多酚不能充分溶 解在提取液乙醇中；而提取时间太长， 容易使得多酚发生一些不可逆的化学反 应，如氧化、聚合等等，使溶液中多酚 含量降低5。 3.2.3 液料比对核桃青皮多酚提取 率的影响 由图 4 可知，无论是微波辅助提 取、螯合剂辅助提取还是微波螯合剂双 辅助提取，液料比 30：1 时，多酚提取 率达到最大。这主要因为液料比太小时， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 多酚很容易就达到饱和，使得多酚不能 充分溶解出来，在 301 时，多酚溶解 度达到最大饱和，继续增大液料比，多 酚提取率趋于平缓6，因此液料比 301 比较合适。 3.2.4 乙醇体积分数对核桃青皮多 酚提取率的影响 由图 5 可知，乙醇体积分数为 70%时， 多酚提取率最大，继续加大乙醇体积分 数，多酚提取率反而下降。这主要是因 为提取液乙醇溶液可以使多酚与核桃青 皮组织中一些大分子物质如蛋白质、多 糖等之间的氢键和疏水键断裂，从而使 多酚溶解在乙醇溶液中；当乙醇体积分 数 70%时，乙醇极性与多酚极性差异极 小，多酚溶出最多；但如果乙醇体积分 数太大，一些其他脂溶性物质溶出增加， 反而影响多酚的溶出7。 3.2.5 螯合剂对核桃青皮多酚提取 率的影响 由图 6 可知，3 种螯合剂均能提 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 高核桃青皮多酚的提取率，并且都随着 螯合剂添加量的增加呈上升趋势，达到 最大值后均呈下降趋势。这主要因为金 属离子螯合剂能够螯合提取液中与多酚 结合的金属离子，使多酚溶解在提取液 乙醇中；但随着螯合剂添加量的进一步 增加，螯合剂会与提取液中的水分子结 合，从而使提取液乙醇的极性发生改变， 多酚溶解度降低8。从图中也可以看出 SHMP 添加量 0.2%，CAS 添加量 0.3%， EDTA 添加量 0.4%时，核桃青 皮多酚提取率最大，且 SHMP 添加量 0.2%多酚提取率与 CAS 添加量 0.3% 、EDTA 添加量 0.4%多酚提取率基本持 平；因此从经济、工艺合理性等多方面 考虑，其最佳螯合剂添加量为 0.2%的 SHMP。 3.3 核桃青皮多酚提取 工艺参数优化 3.3.1 响应面试验设计 结合单因素的实验结果，采用三 因素三水平（微波功率：650 W、750 W、850 W；提取时间：5 min、7 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 min、9 min；六偏磷酸钠添加量： 0.1%、 0.2%、 0.3%）的响应面分析，采 用软件 Design Expert 8.06 来处理分析数 据，共 17 组试验，试验设计及结果见 表 1。 3.3.2 模型的建立及其显著性检验 利用 Design Expert 8.06 软件对表 1 的数据进行多元回归拟合分析，得出 多酚提取率对微波功率（A） 、提取时间 （B） 、六偏磷酸钠添加量（C）的二次 多项回归模型为： 多酚提取 =+3.93+0.32A+0.27B+0.073C+0.37AB+0.0 52AC+0.25BC-0.64A2-1.11B2-0.67C2。 对该二次多元回归模型进行方差 分析，结果如表 2。 由表 2 方差分析可知，F 回归 =11.7F0.05=6.94，P0.05，表明失拟不 显著，说明该方程对试验拟合情况较好， 实验误差较小，可以用该回归方程对试 验结果进行分析。由单因素 F 值可知单 因素对多酚提取量的影响顺序为 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 ABC，即微波功率提取时间六偏 磷酸钠添加量；由 P 值可知，单因素 B 和 C 对测定多糖提取率的实验结果显著， 而 A 不显著；二次型 A2、B2 和 C2 均 对测定多酚提取量的实验结果显著；交 互项 AB 和 AC 显著，而 BC 不显著。 R2=0.9816，可知该模型的拟合 度良好，校正拟合度 R2Adj=0.9739 与 预测拟合度 R2Pred=0.9698 值比较相近， Adeq Precision=11.615 其值远大于 4， 表明采用该响应面法所得的回归方程模 型是可行的，可以对核桃青皮多酚提取 优化试验进行预测9。 3.3.3 两因素间的交互影响 根据表 3 的结果，做微波功率与 提取时间、微波功率与六偏磷酸钠、提 取时间与六偏磷酸钠之间交互作用的三 维空间响应面图和等高线图，如图 7- 图 8。 由图 7 可知，微波功率与提取时 间、微波功率与六偏磷酸钠添加量等高 线图的形状是椭圆形，说明这几个因素 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 之间交互作用显著，而提取时间与六偏 磷酸钠添加量等高线图的形状是圆形， 说明这两个因素交互作用不显著10。 由图 8 可知，拟合曲面有最大值， 对回归方程进行分析，求出其核桃青皮 多酚提取率理论最佳值为 4.115%，其 所对应的最佳提取参数为：微波功率 830 W，提取时间 7.4 min，六偏磷酸钠 添加量为 0.22%。 3.4 验证性试验 为了验证模型结果的可靠性，在 模型得到的最优条件下进行三次平行试 验，核桃青皮多酚提取率为 4.202%、4.118%、4.109% ，平均得率为 4.143%，与理论值相差 0.028%，说明 该模型得到的