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沙棘籽粕原花青素提取纯化工艺研究

发布日期:2018-11-15 中国油脂网

 梅金龙1,胡长鹰2,唐年初1,徐德平1

(1.江南大学 食品学院,江苏 无锡 214122; 2.暨南大学 食品科学与工程系,广州 510632)


摘要:对沙棘籽粕原花青素的提取工艺进行了研究。结果表明:以水作为提取溶剂,最佳提取工艺条件为料液比1∶ 10,提取温度50 ℃,提取时间1 h;静态和动态吸附解吸试验表明,AB-8大孔吸附树脂对沙棘籽粕原花青素有较好的吸附解吸能力,60%乙醇洗脱液经浓缩至干后原花青素含量为7832%。

关键词:沙棘籽粕;原花青素;提取;纯化

 

中图分类号:TS229;TS202   文献标志码:A   文章编号:1003-7969(2010)07-0050-04

 


 

Extraction and purification of procyanidine from sea buckthorn seed meal

 

MEI Jinlong1, HU Changying2 , TANG Nianchu1, XU Deping1

(1. School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, Jiangsu,China; 

2. Department of Food Science and Engineering, Jinan University, Guangzhou 510632, China)


Abstract:Extraction condition of procyanidine from sea buckthorn seed meal was studied. The results showed that using water as a extractant, the optimum conditions were obtained as follows: temperature 50 ℃, solid-liquid ratio 1∶ 10, extraction time 1 h. The static and dynamic adsorption-desorption experiment showed that AB-8 resin had a good adsorption-desorption capacity for procyanidine, and the procyanidine content was 78.32% in the condensate of 60% ethanol eluate.

Key words:sea buckthorn seed meal; procyanidine; extraction; purification

    沙棘又名醋柳,系胡颓子科灌木或小乔木,在我国西北、西南、华北和东北大量分布[1],沙棘在我国有着悠久的食用、药用历史[2]。目前对沙棘的利用主要集中在饮料、饲料、油脂和黄酮的提取等方面,而去除果肉后的沙棘籽主要用于提取沙棘籽油[3]。提油后的沙棘籽粕大多作为废弃物,造成资源的浪费。据报道沙棘籽中原花青素含量远高于黄酮含量,沙棘籽提取物的抗氧化活性、DPPH·清除活力和还原力与原花青素含量之间均有良好的相关性[4]。因此,若能把沙棘籽粕中的原花青素提取分离,不仅可以大大提高沙棘籽粕的附加值,而且能带来较大的经济效益和社会效益,同时也符合现今资源综合利用的要求。

 

1 材料与方法

 

1.1 试验材料

    沙棘籽粕,青海康普生物制品有限公司;95%乙醇、丙酮、香草醛、甲醇、浓硫酸等均为分析纯;儿茶素标准品,Sigma公司。大孔吸附树脂AB-8、D101,南开大学化工厂;LSA-21、LSA-30大孔吸附树脂,西安蓝深特种树脂有限公司。

1.2 主要仪器

    TU1900双光束紫外可见分光光度计,HH-4数显恒温水浴锅,RE5-300旋转蒸发仪,SHB-Ⅲ循环多用真空泵,AB104-N电子天平。

1.3 试验方法

1.3.1 原花青素的提取 称取粉碎并过60目筛的沙棘籽粕,分别用水、70%乙醇和70%丙酮为溶剂进行浸提,选择合适的提取剂。然后在选定的提取剂下,研究提取温度、提取时间、料液比、提取次数等单因素对原花青素提取效果的影响,并根据单因素试验结果,以原花青素得率为指标,采用L9 (34)正交设计优化提取工艺条件。

1.3.2 大孔吸附树脂的选择 根据沙棘籽粕原花青素的化学性质,选择AB-8、 D101、 LSA-21、LSA-30 4种树脂,采用静态和动态吸附解吸试验对4种大孔吸附树脂进行筛选[5]。

1.3.3 大孔树脂对原花青素的分离提纯 取沙棘籽粕15 kg,放入200 L的提取罐中,加入150 L水,按正交试验优化的工艺条件提取3次,合并提取液并浓缩至30 L ,用乙酸乙酯反复萃取,合并乙酸乙酯萃取液浓缩至无乙酸乙酯味,再加适量水溶解,离心,取上清液经筛选出的大孔树脂吸附,用15 L水洗脱,弃去水洗液,然后用30%乙醇洗脱,再用60%乙醇洗脱,收集60%乙醇洗脱液并浓缩至干,得原花青素干粉。

1.4 原花青素测定方法

    采用香草醛/硫酸比色法测定[6,7]。将各样品液用水稀释10倍,取1 mL加入2.5 mL 1%香草醛甲醇溶液及2.5 mL 20%硫酸甲醇溶液,30 ℃水浴反应15 min,然后测306 nm处的吸光度。以儿茶素为标样,制作标准曲线。

     原花青素得率=c×V/(1 000 m)×100%

式中:c——提取液原花青素质量浓度,由吸光度经标准曲线回归方程计算所得,mg/mL;

V——提取液体积,mL;

m——沙棘籽粕质量,g。

 

2 结果与讨论

 

2.1 提取剂的选择

    称取20.0 g沙棘籽粕9份,分成3组,每组3份,按1∶ 10的料液比分别加入水、70%乙醇和70%丙酮,30 ℃下搅拌提取2 h,原花青素得率见图1。由图1可知,丙酮提取的得率最高,为135%,而乙醇和水提取的得率基本相近,为100%和0.91%。丙酮的提取效果最佳,这一点与相关文献报道相符[8,9]。但是丙酮挥发性较强,在提取和浓缩时很容易损失,并且可能带来环境污染和产品有毒有机物残留。在保证一定得率的同时还要考虑成本和操作的难易程度,以及工业化生产实际需要,因此乙醇和水提取是可行的。从成本上考虑,水的成本最低并且使用方便,故本试验采用水作为提取剂进行后续试验。

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图1 提取剂对原花青素得率的影响

 

2.2 单因素试验

2.2.1 提取温度对提取效果的影响 称取20.0 g沙棘籽粕18份,分成6组,每组3份,在料液比1∶ 10,提取时间2 h,提取1次的条件下,提取温度对提取效果的影响如图2所示。由图2可知,在20~40 ℃,随着温度升高,原花青素得率增大,当温度达到40 ℃以上时,曲线趋于平缓;50 ℃时可获得最大得率(0.98%),超过50 ℃后得率有下降趋势,原因可能是温度过高对原花青素的结构造成破坏。

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图2 提取温度对原花青素得率的影响

 

2.2.2 提取时间对提取效果的影响 称取20.0 g沙棘籽粕18份,分成6组,每组3份,在料液比1∶ 10,提取温度50 ℃,提取1次的条件下,提取时间对原花青素得率的影响如图3所示。由图3可知,随着提取时间的延长,原花青素得率增大,在1~2 h中,得率增长较快; 2 h后增长趋势逐渐平缓;提取时间大于4 h,得率基本不再增加。

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图3 提取时间对原花青素得率的影响

 

2.2.3 料液比对提取效果的影响 称取20.0 g沙棘籽粕14份,分成7组,每组2份,在提取温度50 ℃,提取1次,提取2 h的条件下,料液比对原花青素得率的影响如图4所示。由图4可知,溶剂用量越大,原花青素得率越高,提取效果越好,但当料液比大于1∶ 10时,再增加溶剂用量,得率无显著提高。因此,选择料液比1∶ 6~1∶ 10为进一步优化范围。

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图4 料液比对原花青素得率的影响

 

2.2.4 提取次数对提取效果的影响 称取20.0 g沙棘籽粕12份,分成4组,每组3份,在料液比1∶ 10,提取时间2 h,提取温度50 ℃的条件下,提取次数对原花青素得率的影响如图5所示。由图5可知,随着提取次数的增加,原花青素得率逐渐增加,提取3次后得率变化趋于平缓。综合考虑各方面的条件,选择提取3次比较合适。

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图5 提取次数对原花青素得率的影响

 

2.3 正交试验

    根据单因素试验结果,采用L9(34 )正交设计,考察提取温度、提取时间、料液比3个因素对原花青素得率的影响,因素水平见表1,正交试验结果见表2。

 

表1 因素水平

 

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表2 正交试验结果

 

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    由表2可知,3个因素对原花青素得率的影响大小依次为A>C>B,即提取温度>料液比>提取时间。提取温度和料液比为影响试验结果的主要因素,选择最好水平,即提取温度50 ℃,料液比1∶ 10。提取时间为影响试验的次要因素,从能源消耗和工作效率等考虑,可以选择提取时间为1 h。即最佳提取条件为:提取温度50 ℃,提取时间1 h,料液比1∶ 10。在最佳工艺条件下所提取的原花青素得率为1.12%,提取物中原花青素含量为8.14%。

2.4 大孔吸附树脂的选择

    采用静态和动态吸附解吸试验对4种大孔吸附树脂进行筛选,试验结果见表3和表4。

 

表3 大孔树脂静态吸附解吸试验结果

 

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表4 大孔树脂动态吸附解吸试验结果

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    由表3可以看出,4种型号的树脂中D101的静态吸附量最大,其次是AB-8,而LSA-30的最小。比较静态解吸率可以发现,AB-8虽然吸附量不是最大但解吸率是最好的,其次是D101,而LSA-21的解吸率最低。大孔树脂D101和AB-8在静态吸附解吸试验中效果较好。

    由表4可以看出,4种型号的树脂中D101的动态吸附量最大,其次是AB-8,而LSA-30的最小。比较动态解吸率可以发现,D101虽然动态吸附量最大但解吸率远不及AB-8,AB-8的解吸效果是最好的。因此,综合考虑大孔树脂静态、动态吸附解吸结果,选择AB-8用于原花青素的分离。

2.5 大孔树脂对原花青素的分离提纯

    按133操作方法,按正交试验优化的工艺条件提取,乙酸乙酯萃取,经大孔树脂AB-8层析柱(100 mm×1 500 mm)吸附,收集60%乙醇洗脱液,浓缩成干粉,得原花青素,经检测原花青素含量为78.32%。

 

3 结 论

 

    经单因素和正交试验得到沙棘籽粕原花青素的最佳提取工艺条件为:提取温度50 ℃,料液比1∶ 10,提取时间1 h。在最佳工艺条件下所提取的原花青素得率为1.12%,原花青素含量为8.14%;大孔树脂AB-8对沙棘籽粕原花青素有较好的吸附和解吸能力,可作为沙棘籽粕原花青素分离纯化使用;在本试验条件下经AB-8分离提纯后可得到含量为78.32%的原花青素。

 

参考文献:

 

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[3] 李永海,忻耀年.沙棘产品的研究与开发[J]. 国际沙棘研究与开发,2008,6(3):4-9.

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