• 《食品安全導刊》刊號:CN11-5478/R 國際:ISSN1674-0270

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    橘子皮中檸檬烯閃式提取工藝的優化

    2021-10-17 10:24:04 來源: 食品安全導刊

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    王曉雯,楊姍姍,奚 瑋,徐 慧

    (青島市食品藥品檢驗研究院,山東青島 266071)

    摘 要:以檸檬烯提取率為評價指標,優化橘子皮中檸檬烯的閃式提取工藝。通過單因素試驗和正交試驗,考察不同工藝條件下檸檬烯的得率。最佳工藝條件為正己烷作提取溶劑,料液比為1︰10(g/mL),提取時間1.5 min,提取次數3次。用優化后的工藝條件對干橘子皮進行提取,平均得率2.13%,為1.14%。

    關鍵詞:檸檬烯;閃式提取工藝;正交試驗

    檸檬烯是天然物質,具有無毒特性,經FDA批準可以食用,FAO和WHO對檸檬烯的ADI(每日允許攝入量)也不作限量規定。檸檬烯具有多種生理活性和生物功效,有殺蟲、抑菌、抗菌消炎和抗腫瘤的功效。檸檬烯是一種單萜類化合物,具有抗氧化活性,在氧氣和光照環境中不穩定,易氧化,快速、高效的提取方法是提高提取率的關鍵。本實驗以檸檬烯得率為評價指標,通過單因素正交試驗確定提取橘子皮中檸檬烯的最佳閃式提取條件[1-6]。

    1 材料與方法

    1.1 儀器與試劑

    Agilent 7890型氣相色譜儀,帶火焰離子化檢測器;閃式提取儀,無錫廣蘊生化科技有限公司;高速離心機,美國Tomas公司;渦漩混合器,金壇市億通電子有限公司;均質器,德國IKA公司;固相萃取裝置,Supelco公司;石墨化碳黑固相萃取SPE小柱(6 mL,500 mg),Supelco公司。

    1.2 提取影響因素分析

    影響提取效率的因素主要有提取溶劑種類、料液比、提取時間、提取次數等,本研究在固定其他因素的前提下,以檸檬烯得率為評價指標進行研究,分析以上單因素工藝條件對檸檬烯得率的影響,采用正交設計優化最佳工藝條件。

    1.3 實驗方法

    (1)橘子皮中檸檬烯提取的實驗室工藝流程。干橘子皮→粉碎→閃式提取→離心→石墨化;碳黑固相萃取SPE小柱凈化→旋轉蒸發濃縮至無正己烷→正己烷溶解殘渣定容至10 mL,氣相色譜測定。

    (2)檸檬烯得率的測定。檸檬烯得率(%)=c×v/m×100%,其中 c- 提取液中檸檬烯濃度(g/mL),v- 定容體積(mL),m- 試樣質量(g)。

    (3)氣相色譜儀器條件。色譜柱:DB-1柱30 m×0.32 mm×1.0 μm;柱箱溫度:100 ℃(2 min)以10 ℃/min的速度升至200 ℃,保持10 min;進樣口溫度:250 ℃;檢測器溫度:250 ℃;載氣:高純氮氣,1 mL/min;進樣方式:分流進樣,分流比10︰1;進樣量:1 μL;檸檬烯標準曲線的回歸方程為A=1.016 33C-0.172 5,r=0.998 9,A 為吸光度,C 為檸檬烯的含量,據此計算橘子皮中檸檬烯的含量。

    2 結果與分析

    2.1 單因素試驗

    2.1.1 提取溶劑的選擇

    稱取6份粉碎的橘子皮樣品各2.000 g(每份之間誤差不超過5%)置于100 mL閃式提取器中,分別加入10 mL乙醇、丙酮、甲醇、正己烷、三氯甲烷、乙醚、石油醚和6號溶劑油作為溶劑,提取1次,提取時間為1 min,進行閃式提取。提取液按1.3(1)步驟處理,按1.3(3)的氣相色譜條件測定,計算檸檬烯得率,每組實驗重復3次,取平均值。提取溶劑對檸檬烯得率的影響如圖1所示。結果表明,提取溶劑為正己烷時,得率達到最大值。因為檸檬烯類物質是脂溶性強的物質,在烴類、醚類溶劑中溶解效果較好,醇類溶劑提取效率低一些。

    2.1.2 料液比的確定

    稱取6份粉碎的橘子皮樣品各2.000 g(每份之間誤差不超過5%),置于100 mL閃式提取器中,分別加入體積為2 mL、5 mL、10 mL、15 mL和20 mL的正己烷作為溶劑,提取1次,提取時間為1 min。提取液1.3(1)步驟處理,按1.3(3)的氣相色譜條件測定,每組實驗重復3次,計算檸檬烯得率,結果如圖2所示。結果表明,檸檬烯的提取效率隨著正己烷添加量即料液比的增加而逐漸增加,正己烷添加量為10 mL,即料液比1︰5后趨于平緩。

    2.1.3 提取時間的確定

    準確稱取6份粉碎的橘子皮樣品各2.000 g(每份之間誤差不超過5%),置于100 mL閃式提取器中,加入10 mL正己烷作溶劑,提取1次,分別控制提取時間0.5 min、

    1.0 min、1.5 min、2.0 min、2.5 min和3.0 min進行閃式提取。提取液按1.3(1)步驟處理,按1.3(3)的氣相色譜條件測定,計算檸檬烯得率,結果如圖3所示。

    結果表明,1 min以前,隨著提取時間增加,得率增大,1 min之后,得率隨時間的延長不再增加,可能由于隨著時間的延長,提取過程產生熱量,導致少量的檸檬烯揮發,并且檸檬烯受熱更易于氧化,導致得率反而會微弱下降。

    2.1.4 提取次數的確定

    準確稱取6份粉碎的橘子皮樣品各2.000 g(每份之間誤差不超過5%),置于100 mL閃式提取器中,加入10 mL正己烷作為溶劑,提取時間為1 min,分別提取1、2、3、4、5及6次。提取液按1.3(1)步驟處理,按1.3(3)的氣相色譜條件測定,計算得率,結果如圖4所示。

    結果表明,隨著提取次數的增加,檸檬烯的得率逐漸增大且趨于平緩。

    2.2 正交試驗

    2.2.1 正交試驗設計和結果

    為獲得橘子皮中檸檬烯的最佳提取工藝條件,根據單因素實驗結果,正己烷作為提取溶劑,以檸檬烯含量為考察目標,選取影響橘子皮中檸檬烯提取效率的料液比、提取時間、提取次數,設計3因素3水平正交試驗,每個實驗條件做3次重復實驗,結果取平均值。正交水平因素設計見表1,正交試驗結果見表2。

    由表2可知,極差A> C > B,因此影響因素料液比>提取次數>提取時間。最佳條件為:A3B3C3,即最佳提取條件為:提取溶劑正己烷,料液比1 ︰ 10(g/mL),提取時間 1.5 min,提取 3 次。

    2.2.2 提取工藝驗證

    按以上最佳工藝條件,用橘子皮樣品 2.000 g,重復實驗 6 次, 檸檬烯得率分別為 2.15%、2.14%、2.11%、2.12%、2.15% 和 2.09%,平均值為 2.13%,為 1.14%,證明工藝是可行的。

    2.3 結論

    本實驗通過正交試驗得出橘子皮中檸檬烯的最優提取條件為提取溶劑正己烷,料液比1∶10(g/mL),提取時間1.5 min,提取3次,平均得率為2.13%,為1.14%,建立了一種簡單、高效的檸檬烯提取工藝條件。

    參考文獻

    [1]張迪,王勇,王彥兵,等.閃式提取法提取棗果皮中多酚的工藝研究[J].食品工業科技,2013,34(4):259-262.

    [2]范成杰,江道峰,凌宗士.響應面法優化黃芩中黃芩苷閃式提取工藝[J].中國實驗方劑學雜志,2012,18(6):48-51.

    [3]趙蕾,唐輝,董瓊,等.組織破碎提取法及閃式提取器的研究進展及應用[J].現代中藥研究與實踐,2014,28(3):74-76.

    [4]王瑾,楊義雄,林海,等.閃式提取無患子中長春藤皂苷元的最優工藝[J].福建中醫藥大學學報,2012,22(1):50-51.

    [5]劉娟,李楠,王昌濤.牡丹花粉黃酮的提取及抗氧化性研究[J].食品研究與開發,2012,33(10):39-44.

    [6]謝捷,周萍萍,朱興一,等.竹葉黃酮的閃式提取及抗氧化活性研究[J].食品科技,2010,35(5):194-198.

    基金項目:國家自然科學基金資助項目(26607102-3869-6)。

    作者簡介:王曉雯(1986—),女,山東青島人,碩士,主管藥師。研究方向:食品營養學、藥理學、分子生物學等檢驗檢測。

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