正交設(shè)計(jì)優(yōu)化油橄欖果渣多酚提取工藝

謝碧秀，馬建英，劉滕，劉捷，何強(qiáng)，朱華榮，楊澤身（.眉山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川眉山6000；.涼山州中澤新技術(shù)開發(fā)有限責(zé)任公司，四川西昌65000）

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正交設(shè)計(jì)優(yōu)化油橄欖果渣多酚提取工藝

謝碧秀1，馬建英1，劉滕1，劉捷2，何強(qiáng)1，朱華榮1，楊澤身2
（1.眉山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川眉山620020；2.涼山州中澤新技術(shù)開發(fā)有限責(zé)任公司，四川西昌615000）

摘要：以丙酮為溶劑，采用加熱回流提取法，通過單因素試驗(yàn)考察了浸提溫度、丙酮濃度、料液比和浸提時(shí)間對油橄欖果渣多酚提取率的影響，并在此基礎(chǔ)上，通過正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)得到了油橄欖果渣中多酚的最優(yōu)提取工藝：浸提溫度為60℃，丙酮濃度為75%，料液比為1∶13（g/mL），浸提時(shí)間為4h，優(yōu)選工藝提取的多酚含量為0.2448%。

關(guān)鍵詞：油橄欖；果渣；多酚；提取

油橄欖（Olea europaea L.）又名洋橄欖，齊敦果，屬木犀科木犀欖屬常綠喬木，是世界著名的木本油料樹種［1］，產(chǎn)量居世界植物油產(chǎn)量的第6位［2］，主要分布地中海沿岸地區(qū)，后經(jīng)引種廣泛栽植于我國甘肅隴南、四川西昌、云南西北部金沙江流域等地［3］。油橄欖全身都是寶，其果實(shí)含油量可高達(dá)40.07%［4］，而橄欖油是食用植物油中少有的未經(jīng)提煉的，其含有固醇類、維生素、多酚等生物活性物質(zhì)，能降低人體內(nèi)低密度脂蛋白的含量［5-7］；油橄欖果榨油后產(chǎn)生的果渣及廢水富含三萜類、黃酮類、多酚類物質(zhì)，油橄欖葉富含橄欖苦苷、羥基酪醇、山楂酸、黃酮等抗氧化物［8］。多酚類化合物是指分子結(jié)構(gòu)中有若干個(gè)酚性羥基的植物成分的總稱，廣泛存在于許多植物中［8-9］，主要存在于植物的皮、根、莖和果實(shí)中，多酚的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使其具有較強(qiáng)的抗氧化以及清除自由基的能力［10-11］。目前國內(nèi)對油橄欖果渣中多酚提取的研究較少，因而本文以阿布桑娜油橄欖果渣為原料，以丙酮為溶劑，采用加熱回流提取法，研究不同因素對多酚提取得率的影響規(guī)律，并通過正交試驗(yàn)優(yōu)化提取工藝，以期為油橄欖加工副產(chǎn)物的綜合利用提供技術(shù)參考。

1　材料與方法

1.1材料

油橄欖果渣：由涼山州中澤新技術(shù)開發(fā)有限責(zé)任公司提供，油橄欖果實(shí)采用常溫壓榨后產(chǎn)生的果渣立即裝袋、真空包裝、-20℃下保藏。

1.2試劑

蒸餾水；正己烷、丙酮、碳酸鈉、Folin-Ciocalteu試劑等：均為分析純試劑，成都市科龍化工試劑廠；沒食子酸標(biāo)品：中國醫(yī)藥上?；瘜W(xué)試劑公司。

1.3儀器

UV-754紫外可見分光光度儀：上海分析儀器總廠；HH-4恒溫水浴鍋：常州國華儀器有限公司；ATL-124分析天平：德國賽多利斯。

1.4方法

1.4.1單因素試驗(yàn)

1.4.1.1浸提溫度對提取率的影響

精確稱取3.0 g經(jīng)解凍的原果渣4份，分別加入50%丙酮30 mL，分別在20、35、50、65℃下浸提2 h，離心、過濾，收集上清液，定容到50 mL。

1.4.1.2丙酮濃度對提取率的影響

精確稱取3.0 g經(jīng)解凍的原果渣4份，分別加入30%、50%、70%、90%丙酮30 mL，50℃下浸提2 h，離心、過濾，收集上清液，定容到50 mL。

1.4.1.3料液比對提取率的影響

精確稱取3.0 g經(jīng)解凍的原果渣4份，分別加入50%丙酮10、20、30、40 mL，50℃下浸提2 h，離心、過濾，收集上清液，定容到50 mL。

1.4.1.4浸提時(shí)間對提取率的影響

精確稱取3.0 g經(jīng)解凍的原果渣4份，加入50%丙酮30 mL，50℃下分別浸提1、2、3、4 h，離心、過濾，收集上清液，定容到50 mL。

以上各處理均重復(fù)2次。

1.4.2正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)與分析結(jié)果，對各因素進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以獲得更優(yōu)、更合理的提取工藝。

1.4.3含量測定［12］

1.4.3.1標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

精確稱取0.025 0 g的干燥沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品，用蒸餾水溶解，定容于50 mL的容量瓶中，配成濃度為0.5 mg/mL的沒食子酸溶液。然后分別精密吸取0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5 mL沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液定容于10 mL容量瓶內(nèi)，配成濃度為0～0.225 mg/mL的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液。再從各標(biāo)準(zhǔn)溶液中分別吸取1 mL加人25 mL容量瓶內(nèi)，加10 mL蒸餾水，搖勻，再加1.5 mL Folin-Ciocalteu試劑，充分搖勻30 s后加入6 mL 10%Na2CO3溶液，450 s內(nèi)加完，混勻，加水定容，再混勻，然后在30℃下避光放置反應(yīng)2 h，以0樣為空白，在765 nm波長處測定吸光值，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.4.3.2多酚含量的測定

取1 mL橄欖果渣多酚提取稀釋液于25 mL容量瓶內(nèi)，加10 mL蒸餾水，搖勻，再加1.5 mL Folin-Ciocaheu試劑，搖勻，在放置30 s后加入6 mL 10%Na2CO3溶液，450 s內(nèi)加完，混勻，加水定容，再混勻，然后在30℃下避光反應(yīng)2 h，在相關(guān)波長處測定吸光值，根據(jù)測得的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計(jì)算橄欖葉提取液中多酚含量（以沒食子酸計(jì)），經(jīng)進(jìn)一步計(jì)算即得多酚提取得率。

提取得率y/%= CV/M×100/1 000

式中：y為提取得率，%；C為提取原液中多酚的濃度，mg/mL；V為提取多酚液總體積，mL；M為橄欖果渣質(zhì)量，g。

2　結(jié)果與分析

采用EXCEL2003、SPSS19.0和正交設(shè)計(jì)助手V3.1對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2.1沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線

沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖1。

圖1　沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 Standard curve of gallic acid

以吸光度值（y）為縱坐標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度（x）為橫坐標(biāo)，進(jìn)行線性回歸，得到回歸方程式為y=4.850 1x，R2=0.999 2。結(jié)果表明，沒食子酸標(biāo)品在0～0.225 mg/mL濃度范圍內(nèi)與吸光度呈良好線性關(guān)系。

2.2多酚提取工藝的單因素試驗(yàn)

2.2.1浸提溫度對多酚提取率的影響

浸提溫度對多酚提取率的影響見圖2。

圖2　浸提溫度對多酚提取率的影響Fig.2 Influence of extraction temperature on polyphenols extraction rate

從圖2可以看出，油橄欖果渣中多酚類物質(zhì)的提取率隨著溫度的升高而提高，當(dāng)浸提溫度增加到50℃時(shí)，提取率達(dá)到最高，為0.205 5%；這是因?yàn)殡S著溫度的升高，分子運(yùn)動加速，多酚的溶解度和擴(kuò)散率增大。當(dāng)溫度超過50℃后，高溫促進(jìn)了油橄欖多酚的氧化，因而提取率開始下降。

2.2.2丙酮濃度對多酚提取率的影響

丙酮濃度對多酚提取率的影響見圖3。

從圖3可知，當(dāng)丙酮的濃度從30%增大至70%時(shí)，多酚的提取率逐漸增大并達(dá)到最高0.211 3%；當(dāng)丙酮的濃度超過70%時(shí)，多酚的提取率呈現(xiàn)下降的趨勢。這是因?yàn)殡S著丙酮溶液濃度的提高，溶劑中水分含量降低，糖類、水溶性蛋白質(zhì)等雜質(zhì)的浸出率也隨之降低，多酚的得率就逐漸提高；隨著丙酮溶液濃度的進(jìn)一步提高，其不能破壞多酚與蛋白質(zhì)或其他物質(zhì)連接的能力下降，因而多酚的提取率也就降低。

2.2.3料液比對多酚提取率的影響

料液比對多酚提取率的影響見圖4。

圖4　料液比對多酚提取率的影響Fig.4 Influence of solid-liquid ratio on polyphenols extraction rate

從圖4可知，料液比從3∶10（g/mL）增至3∶40（g/mL），油橄欖果渣中多酚提取率也隨之上升，但上升的趨勢逐漸變緩，得率從0.124 6%上升為0.193 9%。料液比過大，溶劑中溶解的多酚易達(dá)到飽和，多酚提取不完全；料液比過小，不僅造成了溶劑的浪費(fèi)，而且增加了溶劑回收的成本。

2.2.4浸提時(shí)間對多酚提取率的影響

浸提時(shí)間對多酚提取率的影響見圖5。

圖5　浸提時(shí)間對多酚提取率的影響Fig.5 Influence of extraction time on polyphenols extraction rate

浸提時(shí)間是影響多酚提取率的重要因素之一，浸提時(shí)間短，多酚浸出不充分，因此得率低；隨著浸提時(shí)間的適當(dāng)延長，果渣中的多酚得以充分浸出，因而提取率就提高。如圖5所示，隨著浸提時(shí)間從1h增至4h，提取率也在不斷提高，從0.162 6%升至0.212 7%。

2.3多酚提取工藝的正交試驗(yàn)

為了進(jìn)一步優(yōu)化提取工藝，并考慮到實(shí)際作業(yè)的可行性，根據(jù)上述單因素試驗(yàn)結(jié)果，采用L9（34）正交表對浸提溫度、丙酮濃度、料液比和浸提時(shí)間進(jìn)行四因素三水平的正交試驗(yàn)，以多酚含量為指標(biāo)確定最佳提取工藝。因素水平表見表1，極差分析見表2。

表1　正交試驗(yàn)因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

表2　正交試驗(yàn)極差分析結(jié)果表Table 2 Range analysis of orthogonal experiment

由表2可知，各因素的極差大小順序?yàn)锳＞D＞B＞C，由此可得出4因素對油橄欖果渣多酚提取率的影響先后順序?yàn)榻釡囟龋窘釙r(shí)間＞丙酮濃度＞料液比，最優(yōu)的提取工藝條件為A3B3C3D3，即浸提溫度為60℃，丙酮濃度為75%，料液比為1∶13（g/mL），浸提時(shí)間為4 h。在該優(yōu)化條件下平行試驗(yàn)3次，多酚平均含量為0.244 8%。

3　結(jié)論

1）通過試驗(yàn)得到油橄欖果渣中多酚的最優(yōu)提取工藝為：浸提溫度為60℃，丙酮濃度為75%，料液比為1∶13（g/mL），浸提時(shí)間為4 h，優(yōu)選工藝提取的多酚含量為0.244 8%。

2）在以往的研究中油橄欖果渣中多酚含量可達(dá)0.64%～1.56%［13-14］，而本試驗(yàn)多酚提取率最高為0.2448%，與前人研究結(jié)果差異較大，其原因可能有：①提取方法不同，前者采用的是微波輔助提取法，本試驗(yàn)采用的是常規(guī)加熱回流浸提法；②計(jì)算方法不同，前者是以干燥至恒重的果渣重量為樣品重量，本試驗(yàn)是以原果渣的重量為樣品重量。

3）前期試驗(yàn)表明，原果渣中水分含量高達(dá)60%，若以干燥果渣為基準(zhǔn)進(jìn)行換算，多酚提取率為0.612%，這與耿樹香等［14］采用微波輔助提取結(jié)果相近。本試驗(yàn)以原果渣為原料，不僅減少了干燥和粉碎環(huán)節(jié)，簡化了工藝流程，而且降低了多酚被氧化的幾率，能對油橄欖果渣中多酚類物質(zhì)的工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

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Optimization of Extraction Process of Polyphenols in Olive（Olea europaea L.）Pomace by Thogonal Design

XIE Bi-xiu1，MA Jian-ying1，LIU Teng1，LIU Jie2，HE Qiang1，ZHU Hua-rong1，YANG Ze-shen2
（1. Meishan Vocational and Technical College，Meishan 620020，Sichuan，China；2. Liangshan Zhongze New Tech Development Co.，Ltd.，Xichang 615000，Sichuan，China）

Abstract：Through single factor test，the effects of extraction temperature，acetone concentration，solid-liquid ratio，extraction time on the polyphenols from olive（Olea europaea L.）pomace by heating reflux with acetone as solvent were investigated.On the basis of single factor experiment，through the orthogonal test，the extraction conditions were optimized. The optimal parameters for this method were as follows：the olive pomace was extracted by acetone concentration of 75%with solid-liquid ratio of 1∶13（g/mL）at 60℃for 4 h，and the extraction yield was 0.244 8%.

Key words：Olea europaea L.；pomace；polyphenols；extraction

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.09.016

基金項(xiàng)目：四川省技術(shù)創(chuàng)新工程專項(xiàng)項(xiàng)目（2013ZZ0038）

作者簡介：謝碧秀（1982—），女（漢），講師，碩士，研究方向：果蔬加工。

收稿日期：2015-03-21