超聲輔助提取柑橘皮中黃酮、酚酸及其抗氧化能力的研究.pdf

1、柑橘是世界上第一大宗水果，是中國第二大栽培水果，中國柑橘產(chǎn)量居世界第二。近年來，我國柑橘生產(chǎn)及加工業(yè)發(fā)展迅速，柑橘副產(chǎn)物資源豐富且用途廣泛。但由于研究的缺乏和技術(shù)的落后大部分未得到綜合利用，造成資源浪費(fèi)及環(huán)境污染。以前的研究發(fā)現(xiàn)柑橘皮中富含多種有益于人類健康和藥理功能的天然活性物質(zhì)。因此，柑橘副產(chǎn)物用于提取天然活性物質(zhì)是綜合利用的途徑之一。
　　 最近，超聲波技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于提取各種天然活性物質(zhì)，與傳統(tǒng)的提取方法比較，具有低

2、溫、快速、高效、環(huán)保等提取優(yōu)勢(shì)。本文以柑橘皮為研究材料，利用低頻高能超聲波(low—frequencyhigh—power ultrasound)研究了超聲輔助提取對(duì)柑橘皮中黃酮、酚酸類物質(zhì)以及抗氧化能力的影響，分析了超聲處理后提取物中總酚與抗氧化能力的相關(guān)性，探討了超聲輔助同時(shí)提取多組分酚酸類物質(zhì)其提取效果與化學(xué)結(jié)構(gòu)的關(guān)系，考察了局部聲場(chǎng)中超聲參數(shù)的特性。通過本文的研究，旨在獲取超聲輔助提取活性物質(zhì)的內(nèi)在和外在信息，為開發(fā)超聲輔助提取

3、天然活性物質(zhì)的工業(yè)化專用設(shè)備提供可靠的參數(shù)，以期構(gòu)建相應(yīng)的超聲設(shè)備模型。
　　 主要研究結(jié)果和結(jié)論如下：
　　 1．考察了超聲參數(shù)(提取溶劑、超聲時(shí)間、提取溫度、超聲頻率、超聲能量)對(duì)橙皮苷含量的影響。結(jié)果表明：提取溶劑、提取溫度和超聲頻率是最重要的超聲參數(shù)，但超聲能量的變化對(duì)橙皮苷含量表現(xiàn)出較小的影響。隨著超聲時(shí)間和提取溫度的增加橙皮苷的含量亦增加，延長(zhǎng)超聲時(shí)間并不造成橙皮苷的降解。并比較了超聲輔助提取和浸泡提取對(duì)椪柑

4、皮中橙皮苷提取效率的影響，認(rèn)為超聲處理方法較浸泡提取方法具有低溫、快速、高效提取的優(yōu)勢(shì)。此外，均勻聲場(chǎng)處理物料其提取物含量較非均勻聲場(chǎng)有顯著提高。最后利用單因素實(shí)驗(yàn)確定了提取橙皮苷的最佳超聲條件：提取溶劑為甲醇、超聲頻率為60kHz、提取溫度為40℃、超聲時(shí)間為60min。
　　 2．對(duì)比分析了20、60、100kHz三種超聲頻率下超聲參數(shù)(超聲時(shí)間、提取溫度、超聲能量)對(duì)溫州蜜柑皮中黃酮和酚酸類物質(zhì)及其抗氧化能力的影響。結(jié)果表

5、明：在相同的超聲條件下三種超聲頻率對(duì)酚酸含量的影響趨勢(shì)相似，表現(xiàn)為在低溫下隨超聲時(shí)間的延長(zhǎng)酚酸含量顯著增加，而在較高的溫度(40℃)下，隨著超聲處理時(shí)間的增加酚酸含量大幅度下降，其中60kHz的超聲波較20kHz和100kHz對(duì)提取橙皮苷含量的影響最大，分析發(fā)現(xiàn)單個(gè)酚酸含量的下降程度與其芳香環(huán)上取代基的類別和數(shù)目有關(guān)，羥基取代基數(shù)目越多、甲氧基取代基的數(shù)目越少越容易被降解；但是，三種超聲頻率對(duì)單個(gè)酚酸含量的影響存在一定的差異，具體表現(xiàn)為

6、超聲處理造成肉桂酸型酚酸含量的降低程度高于苯甲酸型酚酸。此外，黃酮糖苷在所研究的超聲條件下總體呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。
　　 確定了超聲輔助提取溫州蜜柑皮中酚酸的最佳超聲條件為：超聲頻率60kHz，超聲時(shí)間40min、超聲能量8W、提取溫度30℃；黃酮糖苷的最佳超聲條件為：超聲頻率60kHz，超聲時(shí)間60min、提取溫度40℃、超聲能量8W。最后測(cè)定了超聲處理后提取物中總酚和抗氧化能力的相關(guān)性。結(jié)果表明在20、60、100kHz三種頻率下

7、，15℃處理后，相關(guān)系數(shù)R2依次為0.8288、0.8354、0.8435；在30℃，R2依次為0.7706、0.8735、0.8895：在40℃，R2依次為0.8626、0.9248、0.8895；在3.2、8、30、56W的超聲能量水平下，R2依次為0.9143、0.9958、0.7971，表明溫州蜜柑皮提取物中總酚主要起抗氧化能力。
　　 3．研究了超聲輔助提取對(duì)琯溪蜜柚皮中黃酮、酚酸含量及抗氧化能力的影響。結(jié)果表明：超聲

8、頻率、超聲時(shí)間、提取溫度的變化顯著影響提取物的提取效率，而超聲能量對(duì)提取物含量有較小的影響，其中超聲頻率和提取溫度對(duì)琯溪蜜柚皮中提取物的影響與溫州蜜柑皮呈現(xiàn)出相似的趨勢(shì)，即60kHz具有最高的提取效率、較高的溫度易造成酚酸含量的顯著下降。并確定了超聲輔助提取珀溪蜜柚皮中提取物的最佳超聲條件：酚酸為超聲時(shí)間30min、超聲溫度30℃、超聲功率30W：柚皮苷為超聲時(shí)間30min、超聲溫度40℃、超聲功率8W。
　　 最后分析了琯溪蜜

9、柚皮中總酚與抗氧化能力的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)二者呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。在30℃處理后，20、60、100kHz的相關(guān)系數(shù)R2幫依次為0.7814、0.7648、0.8832：在40℃，R2依次為0.7686、0.8847、0.8874：在3.2、8、30、56W超聲能量水平下，R2依次為0.8752、0.8829、0.9397，表明琯溪蜜柚皮提取物中總酚主要起抗氧化能力。
　　 比較超聲輔助提取對(duì)溫州蜜柑皮和琯溪蜜柚皮中提取物的影響，其黃

10、酮的主要成分完全不同，前者為蕓香柚皮苷和橙皮苷，后者為柚皮苷；同樣，七種酚酸的含量也各不相同，前者阿魏酸的含量最高，后者為芥子酸，說明植物材料直接影響其提取物的含量。同樣，在相同的超聲條件下，提取兩種柑橘皮中相同的七種酚酸組分，提取效率亦不同，這說明植物材料的質(zhì)地特性很可能也會(huì)影響超聲波的傳質(zhì)作用，最終影響提取效率。此外，超聲處理兩種柑橘皮其提取物中總酚與抗氧化能力均表現(xiàn)出良好的線性關(guān)系，強(qiáng)調(diào)超聲波技術(shù)應(yīng)用于提取橘皮中活性物質(zhì)、增強(qiáng)其提

11、取物抗氧化能力具有一定的潛力，可以作為開發(fā)柑橘皮綜合利用的有效途徑。
　　 4．基于本文前面的研究，發(fā)現(xiàn)超聲能量的變化對(duì)柑橘皮中提取物的含量幾乎沒有影響。以前的研究報(bào)道了超聲能量隨超聲波傳播距離的增加而衰減，超聲能量的這一特性是否影響提取效率。本文以椪柑皮為研究材料，利用響應(yīng)面的方法分析了局部聲場(chǎng)中超聲參數(shù)(超聲能量、超聲時(shí)間、提取溫度)對(duì)椏柑皮中橙皮苷、總酚、抗氧化能力的影響。結(jié)果表明：當(dāng)處理物料與超聲換能器的距離較遠(yuǎn)(13.

12、4cm)則超聲能量的變化對(duì)椪柑皮中提取物的影響沒有顯著性差異；反之，距離近(2cm)則顯著性差異，并且通過多次回歸模型分析發(fā)現(xiàn)超聲參數(shù)的所有交互項(xiàng)具有較高的顯著性，表明很可能由于超聲能量強(qiáng)度的增大，與其他提取因子互作而產(chǎn)生更加復(fù)雜的變化。
　　 通過響應(yīng)面的方法評(píng)價(jià)了超聲變量對(duì)響應(yīng)值的影響，建立數(shù)學(xué)回歸模型。在高超聲輻射面得到橙皮苷、總酚含量和抗氧化能力的R2分別為0.9889、0.9854、0.9929：在低超射輻射面R2分別

13、為0.9578、0.9601、0.9713，表明預(yù)測(cè)值能很好的反映測(cè)定值。通過響應(yīng)面的方法優(yōu)化得到最佳的超聲條件為：超聲能量42～45W，超聲時(shí)間23～25min，提取溫度31～34℃。此外，在超聲換能器附近，超聲處理后具有更高的提取效率，這對(duì)設(shè)計(jì)專用型超聲波設(shè)備和開發(fā)大規(guī)模工業(yè)化超聲設(shè)備具有一定的參考價(jià)值。
　　 5．利用電鏡觀察了超聲波對(duì)三種柑橘皮結(jié)構(gòu)的影響。對(duì)于新鮮的柑橘皮，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)排列的很整齊，并且細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)比