CN105708919B

CN105708919B - 一种黑果腺肋花楸中多酚和黄酮的提取方法

Info

Publication number: CN105708919B
Application number: CN201610159999.3A
Authority: CN
Inventors: 徐艳阳; 仇洋; 张铁华; 具东虎; 蒋风雷; 任辉; 刘辉; 霍冰洋; 王雪松; 孙竹
Original assignee: Jilin University
Current assignee: Jilin University
Priority date: 2016-03-21
Filing date: 2016-03-21
Publication date: 2019-08-27
Anticipated expiration: 2036-03-21
Also published as: CN105708919A

Abstract

本发明涉及天然产物提取技术，具体提供了一种黑果腺肋花楸中多酚和黄酮的提取方法。本发明以黑果腺肋花楸果渣为原料，以乙醇/硫酸铵双水相体系为提取剂，应用超声辅助双水相技术提取黑果腺肋花楸果渣中多酚和黄酮。本发明为提取黑果腺肋花楸中多酚和黄酮提供一种新的技术，该技术的优点在于：分相迅速、设备操作简单、提取过程快速、提取效率高、提取条件准确可靠，降低了黑果腺肋花楸中多酚和黄酮的生产成本，有利于实现工业化生产。

Description

一种黑果腺肋花楸中多酚和黄酮的提取方法

技术领域

本发明属于天然产物提取技术领域，具体涉及一种黑果腺肋花楸中多酚和黄酮的提取方法。

背景技术

黑果腺肋花楸(Aronia melanocarpa)属于蔷薇科腺肋花楸属，是一种多年生落叶灌木。目前该树种在北美、东欧国家及我国东北三省、内蒙古、新疆、河北、河南、北京、山东等地均有广泛栽培。黑果腺肋花楸以生产果实为主，鲜果产量可达10～15t/hm²。果实中富含多酚类物质、有机酸、三萜、维生素等成分，其中多酚类物质总量达2.5％～3.5％，高于蓝莓、越橘和蔓越莓等。黑果腺肋花楸果实不仅是食用色素的天然来源，更是开发功能性食品的原料。已有研究表明，黑果腺肋花楸果实具有抗氧化、抗菌等功能，果实中黄酮的抗氧化能力约是蓝莓的2.5倍，蔓越莓的9倍以上。长期食用黑果腺肋花楸果实可预防结肠癌、糖尿病、心脑血管疾病等。虽然黑果腺肋花楸果实具有良好的食用价值，但其涩味较重，不宜直接食用，这使果实加工产品和功能性成分提取物展现出了广阔的市场前景。在黑果腺肋花楸相关产品加工过程中，大量的果渣副产物常作为废弃物被处理掉，造成了资源浪费和环境污染。因此，从黑果腺肋花楸果渣中提取活性较强的多酚类物质，对于开发果实中多酚类物质和建立果实加工循环经济有重要的意义。

双水相萃取技术是一种新型分离技术，具有单级分离提纯效率高、分相时间短、传质速率快、条件温和、生物亲和性好、操作简单、过程易于放大以及连续化操作、处理容量大、能耗低等特点，现已广泛应用于植物活性物质的分离和纯化。但传统的聚合物/聚合物、聚合物/盐双水相体系存在粘度大、易乳化、后续处理困难、分离成本较高等缺点。随着对双水相萃取技术研究的不断深入，以无机盐代替聚合物的普通有机物双水相体系具有成本低、不易乳化、试剂无毒、体系简单、易于处理和回收等优点，使双水相萃取技术的工业化成为可能。但双水相萃取技术也存在提取周期较长等不足。超声辅助提取是一种快速、有效的提取技术，该方法是利用超声波产生的机械效应、空化效应和热效应，增大介质分子的运动速度及介质的穿透力，从而使有效成分溶出。超声辅助提取技术具有节省溶剂、操作方便、工艺简单、易与其他技术结合等优点，该技术更适用于提取热不稳定的活性物质，能较好地保护提取物的结构和活性。目前，已有利用超声辅助提取技术从黑果腺肋花楸果实及产品副产物中提取花色苷、原花青素等多酚类物质的研究。但超声辅助提取技术也存在缺点，即超声波提取过程中，由于超声波能量分布不均，只在超声源附近小范围区域内产生空穴效应，这不利于提高有效成分的提取效率。由此可见，已有的提取法在黑果腺肋花楸中功能性成分的提取效率上均存在明显不足。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种黑果腺肋花楸中多酚和黄酮的提取方法，应用超声辅助双水相提取技术，将超声辅助提取技术与双水相萃取技术联合提取黑果腺肋花楸中多酚和黄酮，将两者的优势互补应用于黑果腺肋花楸中多酚和黄酮的提取，进而提高黑果腺肋花楸中多酚和黄酮的提取效率，本发明技术方案如下：

一种黑果腺肋花楸中多酚和黄酮的提取方法，所述方法以黑果腺肋花楸果渣为原料，采用超声辅助双水相技术提取，具体步骤是：

a)原料处理：

将黑果腺肋花楸冻果制备成黑果腺肋花楸果渣粉末，置于干燥环境中备用；

b)双水相体系制备：

按照硫酸铵质量与蒸馏水体积之比为0.275g/mL-0.375g/mL的硫酸铵浓度、无水乙醇与蒸馏水的体积之比为0.5-0.9的醇水比，建立乙醇/硫酸铵双水相体系；将步骤a)中黑果腺肋花楸果渣粉末按物料质量与蒸馏水体积之比为1:15g/mL-1:25g/mL的料水比加入所述乙醇/硫酸铵双水相体系中，充分振荡并密封；

c)超声波提取：

将步骤b)得到的双水相体系放入超声波清洗器中，进行超声波提取；

d)分相：

将步骤c)超声波处理后的提取液置于室温条件下静止分相10min-20min；然后将上相提取液进行离心处理，得到黑果腺肋花楸果渣多酚样品液和黑果腺肋花楸果渣黄酮样品液；

e)浓缩：

将步骤d)得到的黑果腺肋花楸果渣多酚样品液和黑果腺肋花楸果渣黄酮样品液在40℃-50℃温度条件下减压浓缩，得到黑果腺肋花楸果渣多酚浓缩液和黑果腺肋花楸果渣黄酮浓缩液；

f)储存：

将步骤e)得到的黑果腺肋花楸果渣多酚浓缩液和黑果腺肋花楸果渣黄酮浓缩液于2℃-8℃温度条件下避光储存。

进一步地，所述步骤a)中，将黑果腺肋花楸冻果制备成黑果腺肋花楸果渣粉末的过程依次为：室温解冻、清洗、榨汁、果渣烘干、粉碎、过筛。

更进一步地，将所述黑果腺肋花楸果渣粉碎至60目。

进一步地，所述步骤b)中，乙醇/硫酸铵双水相体系中硫酸铵浓度为0.3g/mL-0.35g/mL，所述醇水比为0.6-0.8。

更进一步地，所述步骤b)中，按照硫酸铵浓度为0.324g/mL、醇水比为0.69、料水比为1:20g/mL建立双水相体系。

更进一步地，所述步骤b)中，按照硫酸铵浓度为0.320g/mL、醇水比为0.71、料水比为1:20g/mL建立双水相体系。

进一步地，所述步骤c)中，超声波提取条件为：超声温度为20℃-40℃，超声功率为175W-225W，超声处理时间为40min-60min。

更进一步地，所述步骤c)中，超声波提取条件为：超声温度为30℃，超声功率为200W，超声处理时间为52min。

更进一步地，所述步骤c)中，超声波提取条件为：超声温度为30℃，超声功率为200W，超声处理时间为50min。

本发明的工作原理如下：

本发明采用超声辅助提取技术的原理是由于超声波具有机械效应、空化效应和热效应，通过增大介质分子的运动速度及介质的穿透力来提取有效成分。双水相萃取技术是利用有效成分在两水相间的分配差异而进行分离提纯的技术。由于盐离子的水化作用，盐离子夺取了已经与有机溶剂水合的水分子，使有机溶剂分子被释放出来，形成有机溶剂/无机盐双水相体系。当天然产物中有效成分进入双水相体系中，由于表面介质、电荷作用和各种力(憎水键、氢键、离子键)的存在和环境因素(浓度、温度、pH值等)的影响，有效成分在两相间形成选择性的分配，进而实现有效成分的提取、浓缩和分离。本发明在双水相萃取过程中结合超声辅助提取技术，缩短提取时间，提高提取效率。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.本发明的超声辅助双水相提取技术利用超声波加速了提取过程，与单独双水相萃取法相比，缩短了提取周期，易于工艺放大和连续操作。

2.本发明的超声辅助双水相提取技术利用双水相萃取技术边提取边萃取的优点，既达到了纯化的目的，又浓缩了料液。同时，本发明的工艺参数准确可靠，对黑果腺肋花楸果渣中多酚和黄酮的提取更为精准，与单独超声辅助提取技术相比，更有助于提高工业生产中多酚和黄酮的提取效率。

3.本发明采用的乙醇/硫酸铵双水相体系，操作简单、分相迅速、易回收；上下相间界面张力小，有助于两相之间的物质传递；所用试剂无毒、廉价、量产高，不需要使用强烈的提取溶剂，既有效地保护了多酚和黄酮的结构，又减少了环境中废弃物的排放，满足了环保和工业化的要求。

4.以黑果腺肋花楸果渣为原料提取多酚和黄酮，有利于充分利用废弃的黑果腺肋花楸果渣，提高黑果腺肋花楸的综合利用效率。

5.本发明使用超声波清洗器进行超声波提取，仪器操作简单、快速，避免了工业化生产过程中对于复杂仪器的依赖，简化了生产过程，易于推广应用。

附图说明

图1是实施例1条件下，单一双水相萃取法、单一超声辅助提取法、本发明方法的黑果腺肋花楸果渣多酚得率对比图；

图2是实施例2条件下，单一双水相萃取法、单一超声辅助提取法、本发明方法的黑果腺肋花楸果渣黄酮得率对比图；

图3是实施例3条件下，单一双水相萃取法、单一超声辅助提取法、本发明方法的黑果腺肋花楸果渣多酚得率和黑果腺肋花楸果渣黄酮得率对比图；

图4是实施例4条件下，单一双水相萃取法、单一超声辅助提取法、本发明方法的黑果腺肋花楸果渣多酚得率和黑果腺肋花楸果渣黄酮得率对比图；

图5是本发明中采用超声波提取时的超声波清洗器结构示意图。

图中：

1.温度调节开关，2.水位调节开关，3.电源开关，4.时间调节开关5.功率调节开关。

具体实施方式

为了进一步说明本发明的技术方案，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：

本发明采用超声辅助双水相体系提取黑果腺肋花楸果渣中多酚和黄酮，分别以多酚得率和黄酮得率为评价指标，确定超声辅助双水相提取技术的工艺参数。具体工艺路线如下：

原料处理→双水相体系制备→超声波提取→离心→黑果腺肋花楸果渣多酚样品液和黄酮样品液→减压浓缩→储存

本发明采用一种超声辅助双水相技术提取黑果腺肋花楸果渣多酚和黄酮的方法，首先将黑果腺肋花楸冻果室温解冻、清洗、榨汁、果渣烘干、粉碎、过筛，得到黑果腺肋花楸果渣粉末，称取一定质量的黑果腺肋花楸果渣粉末按一定料水比加入到乙醇/硫酸铵双水相体系中，充分振荡并密封，进行超声波提取，然后静止分相，取上相提取液离心，得到黑果腺肋花楸果渣多酚样品液和黄酮样品液，将样品液减压浓缩后于4℃冰箱，棕色试剂瓶中避光储存。具体实施例如下：

实施例1

a)原料处理

将黑果腺肋花楸冻果室温解冻、清洗、榨汁、果渣烘干、粉碎、过60目筛，将制备得到的60目黑果腺肋花楸果渣粉末保存于干燥环境中，备用；

b)双水相体系制备

按照硫酸铵浓度(硫酸铵质量与蒸馏水体积之比)为0.324g/mL、醇水比(无水乙醇与蒸馏水的体积之比)为0.69，建立乙醇/硫酸铵双水相体系；

称取步骤a)中黑果腺肋花楸果渣粉末0.50g按料水比(物料质量与蒸馏水体积之比)为1:20g/mL加入乙醇/硫酸铵双水相体系中，充分振荡并密封；

c)超声波提取：

将步骤b)得到的双水相体系放入如图5所示的KQ-250DB型数控超声波清洗器中，进行超声波提取，超声温度调为30℃，超声功率设为200W，超声处理时间为52min；

d)分相：

将步骤c)超声波处理后的提取液于室温条件下静止分相15min；

然后将上相提取液在4000r/min条件下离心15min，得到黑果腺肋花楸果渣多酚样品液；

e)浓缩：

将步骤d)得到的黑果腺肋花楸果渣多酚样品液在45℃下减压浓缩，得到黑果腺肋花楸果渣多酚浓缩液；

f)储存：

将步骤e)得到的黑果腺肋花楸果渣多酚浓缩液置于4℃冰箱内，并用棕色试剂瓶避光储存。

如图1所示，在本发明实施例1中超声辅助双水相体系提取方法下，黑果腺肋花楸果渣中多酚得率为68.15mg/g；而在现有技术中，采用单一双水相萃取法，在相同双水相配比条件下，黑果腺肋花楸果渣中多酚得率为45.25mg/g；采用单一超声辅助提取法，在相同条件下，黑果腺肋花楸果渣中多酚得率为41.91mg/g。

实施例2

a)原料处理：

将黑果腺肋花楸冻果室温解冻、清洗、榨汁、果渣烘干、粉碎、过60目筛，将制备得到的60目黑果腺肋花楸果渣粉末保存于干燥环境中备用；

b)双水相体系制备：

按照硫酸铵浓度(硫酸铵质量与蒸馏水体积之比)为0.320g/mL、醇水比(无水乙醇与蒸馏水的体积之比)为0.71，建立乙醇/硫酸铵双水相体系；

c)超声波提取：

将步骤b)得到的双水相体系放入如图5所示的KQ-250DB型数控超声波清洗器中，进行超声波提取，超声温度调为30℃，超声功率设为200W，超声处理时间为50min；

d)分相：

将步骤c)超声波处理后的提取液于室温条件下静止分相15min；

然后将上相提取液在4000r/min条件下离心15min，得到黑果腺肋花楸果渣黄酮样品液；

e)浓缩：

将步骤d)得到的黑果腺肋花楸果渣黄酮样品液在45℃下减压浓缩，得到黑果腺肋花楸果渣黄酮浓缩液；

f)储存：

如图2所示，在本发明实施例2中超声辅助双水相体系提取方法下，黑果腺肋花楸果渣中黄酮的得率为11.67mg/g；而在现有技术中，采用单一双水相萃取法，在相同双水相配比条件下，黑果腺肋花楸果渣中黄酮得率为7.79mg/g；采用单一超声辅助提取法，在相同条件下，黑果腺肋花楸果渣中黄酮得率为7.16mg/g。

实施例3

a)原料处理：

b)双水相体系制备：

按照硫酸铵浓度(硫酸铵质量与蒸馏水体积之比)为0.3g/mL、醇水比(无水乙醇与蒸馏水的体积之比)为0.7，建立乙醇/硫酸铵双水相体系；

c)超声波提取：

将步骤b)得到的双水相体系放入如图5所示KQ-250DB型数控超声波清洗器中，进行超声波提取，超声温度调为30℃，超声功率设为200W，超声处理时间为60min；

d)分相：

将步骤c)超声波处理后的提取液于室温条件下静止分相15min；

然后将上相提取液在4000r/min条件下离心15min，得到黑果腺肋花楸果渣多酚样品液和黄酮样品液；

e)浓缩：

将步骤d)得到的黑果腺肋花楸果渣多酚样品液和黄酮样品液在45℃下减压浓缩，得到黑果腺肋花楸果渣多酚浓缩液和黑果腺肋花楸果渣多酚黄酮浓缩液；

f)储存：

将步骤e)得到的黑果腺肋花楸果渣多酚浓缩液和黄酮浓缩液于4℃冰箱中，并用棕色试剂瓶避光储存。

如图3所示，在本发明实施例3中超声辅助双水相体系提取方法下，黑果腺肋花楸果渣中多酚得率为60.04mg/g，黄酮得率为10.85mg/g；而在现有技术中，采用单一双水相萃取法，在相同双水相配比条件下，黑果腺肋花楸果渣中多酚得率为48.53mg/g，黄酮得率为8.50mg/g；采用单一超声辅助提取法，在相同条件下，黑果腺肋花楸果渣中多酚得率为46.78mg/g，黄酮得率为6.59mg/g。

实施例4

a)原料处理：

b)双水相体系制备：

按照硫酸铵浓度(硫酸铵质量与蒸馏水体积之比)为0.325g/mL、醇水比(无水乙醇与蒸馏水的体积之比)为0.6，建立乙醇/硫酸铵双水相体系；称取步骤a)中黑果腺肋花楸果渣粉末0.50g按料水比(物料质量与蒸馏水体积之比)为1:20g/mL加入乙醇/硫酸铵双水相体系中，充分振荡并密封；

c)超声波提取：

将步骤b)得到的双水相体系放入如图5所示KQ-250DB型数控超声波清洗器中，进行超声波提取，超声温度调为30℃，超声功率设为225W，超声处理时间为50min；

d)分相：

将步骤c)超声波处理后的提取液于室温条件下静止分相15min；

然后将上相提取液在4000r/min条件下离心15min，得到黑果腺肋花楸果渣多酚样品液和黑果腺肋花楸果渣黄酮样品液；

e)浓缩：

将步骤d)得到的黑果腺肋花楸果渣多酚样品液和黄酮样品液在45℃下减压浓缩，得到黑果腺肋花楸果渣多酚浓缩液和黑果腺肋花楸果渣黄酮浓缩液；

f)储存：

如图4所示，在本发明实施例4中超声辅助双水相体系提取方法下，黑果腺肋花楸果渣中多酚得率为64.31mg/g，黄酮得率为10.35mg/g；而在现有技术中，采用单一双水相萃取法，在相同双水相配比条件下，黑果腺肋花楸果渣中多酚得率为50.09mg/g，黄酮得率为7.58mg/g；采用单一超声辅助提取法，在相同条件下，黑果腺肋花楸果渣中多酚得率为47.79mg/g，黄酮得率为7.45mg/g。

根据上述实施例及相关数据可知，采用本发明的超声辅助双水相技术提取黑果腺肋花楸果渣中多酚和黄酮与采用单一双水相提取或单一超声辅助提取相比，提取效率显著提高。

Claims

1.一种黑果腺肋花楸中多酚和黄酮的提取方法，其特征在于：

所述方法以黑果腺肋花楸果渣为原料，采用超声辅助双水相技术提取，具体步骤是：

a)原料处理：

b)双水相体系制备：

按照硫酸铵质量与蒸馏水体积之比为0.3g/mL-0.35g/mL的硫酸铵浓度、无水乙醇与蒸馏水的体积之比为0.6-0.8的醇水比，建立乙醇/硫酸铵双水相体系；将步骤a)中黑果腺肋花楸果渣粉末按物料质量与蒸馏水体积之比为1:15g/mL-1:25g/mL的料水比加入所述乙醇/硫酸铵双水相体系中，充分振荡并密封；

c)超声波提取：

将步骤b)得到的双水相体系放入超声波清洗器中，进行超声波提取，超声波提取条件为：超声温度为20℃-40℃，超声功率为175W-225W，超声处理时间为40min-60min；

d)分相：

e)浓缩：

f)储存：

2.根据权利要求1所述一种黑果腺肋花楸中多酚和黄酮的提取方法，其特征在于：

所述步骤a)中，将黑果腺肋花楸冻果制备成黑果腺肋花楸果渣粉末的过程依次为：室温解冻、清洗、榨汁、果渣烘干、粉碎、过筛。

3.根据权利要求2所述一种黑果腺肋花楸中多酚和黄酮的提取方法，其特征在于：

将所述黑果腺肋花楸果渣粉碎至60目。

4.根据权利要求1所述一种黑果腺肋花楸中多酚和黄酮的提取方法，其特征在于：

所述步骤b)中，按照硫酸铵浓度为0.324g/mL、醇水比为0.69、料水比为1:20g/mL建立双水相体系。

5.根据权利要求1所述一种黑果腺肋花楸中多酚和黄酮的提取方法，其特征在于：

所述步骤b)中，按照硫酸铵浓度为0.320g/mL、醇水比为0.71、料水比为1:20g/mL建立双水相体系。

6.根据权利要求1所述一种黑果腺肋花楸中多酚和黄酮的提取方法，其特征在于：

所述步骤c)中，超声波提取条件为：超声温度为30℃，超声功率为200W，超声处理时间为52min。

7.根据权利要求1所述一种黑果腺肋花楸中多酚和黄酮的提取方法，其特征在于：

所述步骤c)中，超声波提取条件为：超声温度为30℃，超声功率为200W，超声处理时间为50min。