百香果皮中黄酮的提取工艺研究.docx
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百香果皮中黄酮的提取工艺研究
本文通过超声波辅助提取法，确定百香果皮中黄酮的最佳提取工艺。
试验考察提取时间、乙醇浓度、固液比、超声波功率和提取温度等五个影响因素对黄酮提取率的影响，最终得到的最佳优化工艺：
超声波功率为240W，提取温度为50℃，提取时间为70min，乙醇浓度为90%，固液比为1:
60时，得到的百香果皮中含有的黄酮含量最高，为3.79%。
此试验确定了超声波辅助提取百香果皮中黄酮的最佳提取工艺，为百香果皮的进一步开发和利用提供依据。
关键词：
百香果皮；超声波提取法；黄酮
Abstract
Inthispaper,theoptimumfactorofextractingflavonoidsfrompassionfruitpeelbyultrasonicassistedextractionwasdetermined.Theeffectsoffivefactors,suchassolid-liquidratio,ethanolconcentration,ultrasonicextractiontime,temperatureandpower,ontheextractionrateofflavonoidswereinvestigated.Theoptimizedprocessparameterswereasfollows:
ethanolconcentrationwas90%,solid-liquidratiowas1:
60,ultrasonicextractionpowerwas240W,temperaturewas50℃,timewas70minutes,andthehighestcontentofflavonoidsinthepericarpofpassionfruitwasobtained,whichwas3.79%.ThisexperimentdeterminedthebestextractiontechnologyofFlavonoidsfromthepericarpofthymusbyultrasonicassistedextraction,andprovidedthebasisforthefurtherdevelopmentandutilizationofthepericarpofthymus.
Keywords:
Passionfruitpeel;ultrasonicextraction;flavonoids
百香果皮中黄酮的提取工艺研究
1引言
百香果（Passionfruit），是西番莲科的植物，它的果实一般呈不规则的圆形，百香果最起源于南美洲[1]，在热带地区被广泛栽培，目前在国内各地都有种植，特别是广西、台湾等地方都有栽培[2]，百香果中含有的营养价值和药用价值[3]，使得它愈加受到人们的喜爱，也使得百香果得到了不断地研究和开发。
在欧洲及南美洲，人们一直把百香果叶当成药物，用作偏头痛、神经紧张等[4]。
百香果的乙醇-水提物配合抗生素有抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的作用[5]。
国内也有许多的专家和学者对百香果及其副产物进行深入研究，如对百香果果汁D-半乳糖致衰老的小白鼠负重游泳及抗疲劳的作用进行了研究，实验结果说明百香果果汁对小白鼠有一定抗疲劳作用[6]。
黄酮是由植物的次生代谢产生的物质，它不但品类丰富，并且构造也十分的多种多样，也是由于它特有的理化性质和化学构造，所以它对哺乳动物的细胞有着许多重要的生化作用[7]和生理作用[8]。
现在研究证实，通过杨梅叶提取的黄酮具有抑制常见污染菌的效果，通过山楂提取的黄酮物对癌细胞具有抑制作用[9]。
黄酮还有非常重要的药理作用，对许多常见的疾病都具有治疗价值，具有抗病毒[10]、抗癌症[11]、抗炎症[12]、抑制酶的活性[13]等功能；黄酮还能够制止油脂性过氧化物的溢出、有利于清理人体内的氧自由基[14]，也可以改善血液循环，植物的黄酮提取物目前在很多方面都能起到一定的这作用，使用非常的广泛。
黄酮在食品方面的研究，大多数是通过各种原料优化它的提取工艺；在医药方面，黄酮的应用更加普及，已经有许多黄酮类制剂推出。
百香果内含有非常丰富的黄酮成分[15]，拥有安全、绿色等益处，所以黄酮的研究和开发慢慢成为人们研究的热点。
超声波提取法是一种节能、环保的植物活性成分提取工艺，超声波提取利用超声波的机械作用和“空化效应”[16]来破碎植物细胞，让动植物体中的活性成分分离出来，以便于提取，在超声波的作用下，溶剂与分子运动更加快速[17]，提取的效率有着显著的提升。
与传统提取方法相比，超声波提取法它的操作更加的简单，过程更加的安全，具有使用的溶剂少，提取率高等优点[18]。
在百香果中，果皮占鲜果重量的50%～55%[19]，但在市场上一般作废料处理，造成了极大的浪费。
经研究发现，百香果皮中也含有多种营养成分，对于目前其经济价值来说，具有较大的研究意义，目前国内外对百香果皮的研究绝大多数是果酱的制作[20]和果胶的提取[21]，对于百香果皮中的黄酮的提取还鲜有报道。
本文通过提取百香果皮中的黄酮，检测其含量，对提取百香果皮中黄酮的工艺进行优化，最大限度的利用百香果皮其相关的副产品，提高其经济效益并减少浪费。
2方法及材料
2.1仪器及药品
2.1.1原料
广西百香果，购于宁德市东湖市场，洗净后去除枝叶、果肉，取其果皮置于鼓风干燥箱中烘干，干燥后研磨成粉，将粉末过60目筛，制成样品备用。
2.1.2主要仪器及试剂
氢氧化钠、无水乙醇、亚硝酸钠、硝酸铝均为国产分析纯；
芦丁标准品，深圳市时得佳科技有限公司；
鼓风干燥箱（无锡玛瑞特科技有限公司）、超声波清洗器（无锡沃信仪器制造有限公司）、循环水多用真空泵（北京华诚浩达真空空压设备有限公司）、分析天平（赛多利斯科学仪器北京有限公司）、旋转蒸发仪（无锡沃信仪器制造有限公司）、紫外分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）、植物粉碎机（无锡沃信仪器制造有限公司）。
2.2方法
2.2.1百香果皮黄酮的提取工艺流程
图2-1百香果皮黄酮的提取工艺流程图
2.2.2芦丁标准曲线的绘制
图2-2芦丁标准曲线绘制流程图
通过上述流程，以吸光度为纵坐标，以芦丁含量（µg/mL）为横坐标，得到芦丁标准曲线及曲线的回归方程：
，其相关系数
。
图2-3芦丁标准曲线
2.2.3百香果皮黄酮提取率计算
黄酮提取率：
式中：
w为百香果皮干粉质量（g）；
v为供试样品溶液体积（mL）；
c为总黄酮浓度（µg/mL）。
2.2.4超声波辅助提取百香果皮黄酮试验工艺
按一定的固液比将百香果皮粉末和一定浓度的乙醇溶液放入具塞锥形瓶中；将瓶子加塞直立放入超声波装置中，设置超声波装置的温度、时间和功率；提取完成后将溶液进行真空抽滤，将抽滤后的溶液放至旋转蒸发仪中蒸发浓缩；将浓缩结束后获得的提取液移至比色管中备用。
精确量取1mL百香果皮黄酮提取液到10mL的比色管中，向每个比色管内滴加5%浓度的亚硝酸钠溶液0.3mL摇匀后放置6min；静置后再向每个比色管内滴加10%浓度的硝酸铝溶液0.3mL，摇匀后放置6min；静置后再向各个比色管内滴加1mol/L氢氧化钠溶液4mL，再用60%浓度的乙醇溶液稀释至比色管刻度，放置15min；将溶液分别装入玻璃比色皿内，在510nm处测定它的吸光度，并计算黄酮提取率，同时为确保实验的可靠性，每种实验条件都做三组平行实验。
2.2.5超声波辅助提取单因素试验设计
本文使用超声波辅助乙醇提取法，对百香果皮中黄酮的提取率进行了研究，通过表2-1的试验设计对各决定性因素进行单因素试验。
表2-1超声波辅助提取单因素试验设计表
组别
固液比（g/mL）
提取时间（min）
提取温度（℃）
超声波功率（W）
乙醇浓度（%）
1
1:
20
50
30
200
60
2
1:
40
60
40
240
70
3
1:
60
70
50
280
80
4
1:
80
80
60
320
90
5
1:
100
90
70
360
100
（1）分析乙醇浓度对百香果皮黄酮提取率的影响
在其余决定性条件没有发生变化的情况下，分析乙醇浓度对黄酮提取率的影响，用于确定百香果皮黄酮提取工艺中乙醇浓度的最佳参数。
（2）分析固液比对百香果皮黄酮提取率的影响
在其余决定性条件没有发生变化的情况下，分析不同固液比对黄酮提取率的影响，用于确定百香果皮黄酮提取工艺中固液比的最佳参数。
（3）分析超声波提取温度对百香果皮黄酮提取率的影响
在其余决定性条件没有发生变化的情况下，分析超声波提取温度对黄酮提取率的影响，用于确定百香果皮黄酮提取工艺中超声波提取温度的最佳参数。
（4）分析超声波提取时间比对百香果皮黄酮提取率的影响
在其余决定性条件没有发生变化的情况下，分析超声波提取时间对黄酮提取率的影响，用于确定百香果皮黄酮提取工艺中超声波提取时间的最佳参数。
（5）分析超声波功率比对百香果皮黄酮提取率的影响
在其余决定性条件没有发生变化的情况下，分析不同超声波功率对黄酮提取率的影响，用于确定百香果皮黄酮提取工艺中超声波功率的最佳参数。
2.2.6最佳提取条件验证试验
为了验证百香果皮中黄酮提取工艺的可靠性，分别称取3份百香果皮粉末，每份各1g，按照上述单因素试验获得的最佳提取工艺进行3次平行实验。
2.2.7试验数据处理
所有的实验数值均为3次平行试验结果的的平均值，采用方差分析（ANOVA）进行显著性差异比较。
3实验结果及分析
3.1乙醇浓度对百香果皮黄酮提取率的影响
通过三组平行实验，我们获得了不同乙醇浓度和黄酮提取率的关系，如图3-1所示，在乙醇的浓度逐步增加后，黄酮的提取率也逐渐增加，这是因为黄酮能够更彻底的溶解在溶剂中，但在乙醇浓度超过90%后，黄酮的提取率开始降低，这可能是一些醇溶性的物质在乙醇溶剂达到一定浓度后溶出量增加，使得黄酮提取率的下降[22]。
因此本试验获得的最佳乙醇浓度为90%。
图3-1乙醇浓度对黄酮提取率的影响
3.2固液比对百香果皮黄酮提取率的影响
通过三组平行实验，我们获得了不同固液比和黄酮提取率的关系，如图3-2所示，当固液比增加，百香果皮粉末和溶剂接触面积增大，提取率也从2.309%增加到了2.8952%，提取率在固液比1：
60时达到峰值，这可能是因为百香果皮中的黄酮已基本溶出。
当固液比大于1:
60时，黄酮提取率持续下降，可能是固液比太大导致其余物质的溶出，致使提取率下降[23]。
所以本实验获得的最佳固液比为1:
60（g/mL）。
图3-2固液比对黄酮提取率的影响
3.3提取温度对百香果皮黄酮提取率的影响
通过三组平行实验，我们获得了提取温度和黄酮提取率的关系，如图3-3所示，当提取温度在50℃时黄酮提取率最高，之后温度如果继续增加，提取率就会大幅减少。
这是因为随着温度的提高，百香果皮中果胶等一些物质的溶出量增加，降低黄酮的提取率[24]。
所以本实验获得的最佳提取温度为50℃。
图3-3提取温度对黄酮提取率的影响
3.4提取时间对百香果皮黄酮提取率的影响
通过三组平行实验，我们获得了不同提取时间和黄酮提取率的关系，如图3-4所示，提取时间在70min的时候，黄酮提取率最高，之后提取率逐渐降低。
证明超声波提取时间过短时，样品中的黄酮溶解不够充分，当超声波提取时间过长又容易导致黄酮结构发生变化，或者其他醇溶性物质的溶出导致提取率的降低[25]。
所以本实验获得的最佳提取时间为70min。
图3-4提取时间对黄酮提取率的影响
3.5超声波功率对百香果皮黄酮提取率的影响
通过三组平行实验，我们获得了超声波功率和黄酮提取率的关系，如图3-5所示，黄酮提取率在240W达到峰值，之后趋于平稳，可能是因为超声波的功率足够充分破坏百香果皮的细胞壁，使黄酮物质基本溶解在溶剂中。
所以本实验获得的最佳超声波功率为240W。
图3-5超声波功率对黄酮提取率的影响
3.6验证试验
根据上述对决各定性因素进行的单因素实验，得到的最佳提取工艺为：
提取时间70min,固液比1:
60，提取温度50℃，乙醇浓度90%，超声波功率240W。
为了检验百香果皮黄酮提取工艺的可靠性，根据上述最佳提取工艺做3次平行实验，结果见表3-6，黄酮提取率的平均值为3.79%，相对标准偏差（RSD）=1.20%，可靠性较高，说明该提取工艺可行。
表3-1验证试验结果数据表
组别
乙醇浓度（%）
固液比（g/mL）
提取温度（℃）
超声波功率（W）
提取时间（min）
黄酮提取率（%）
1
90
1:
60
50
280
70
3.8024
2
90
1:
60
50
280
70
3.7731
3
90
1:
60
50
280
70
3.7854
4讨论
百香果作为一种新兴的水果，近些年来越来越得到人们的喜爱，被称为“果汁之王”，目前对于百香果的开发众多，但是大多数是对其果肉的开发，对百香果的果皮并没有充分的利用，果皮作为百香果的主要副产品，它占鲜果总重量的50%～55%，百香果皮被遗弃，不仅是一种浪费，而且会造成环境污染。
随着对黄酮的深入研究，人们发现黄酮化合物由于是天然的，属于动、植物体的次级产物，具有多种活性成粉，并且没有毒性，成为人们的研究热点[26]，本文采用超声波辅助乙醇提取法对百香果皮中黄酮类化合物的提取率进行了研究，通过单因素试验，考察各决定性因素对黄酮提取率的影响，并对每组试验因素进行三次平行实验，以黄酮化合物提取率为标准，对提取百香果皮中黄酮物质的工艺进行优化。
经过优化后我们得到的最佳工艺因素为：
乙醇浓度90%，固液比1:
60，超声波提取时间70min、温度50℃、功率240W。
以上述条件进行三次平行实验，最终得到的黄酮提取率为3.79%，结果相对标准偏差（RSD）=1.20%，可靠性较高，说明该提取工艺可行。
对百香果皮中活性成分的深入研究和提取，对推动整个百香果产业发展有着积极意义，本文只是对百香果的综合利用提供了一种途经，而且也只处于实验室阶段，希望以后能够有更多的课题是对百香果皮中的黄酮的实际应用，能够最大限度的利用其相关的副产品，为百香果的应用提供参考依据。
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