一种提取甘蔗皮多酚的方法与流程

本发明涉及植物多酚提取
技术领域：
，具体涉及一种提取甘蔗皮多酚的方法。
背景技术：
：植物多酚是植物的次生代谢产物，主要存在于植物的皮、根、莲、叶、果实中，其含量仅次于纤维素、半纤维素和木质素。植物多酚具有清除机体内自由基、抗氧化、延缓机体衰老、抗肿瘤、减缓骨质疏松、预防心血管疾病、防癌、抗辐射等生物活性功能，在化工、医药、食品、材料、农业等领域应用广泛。甘蔗是我国亚热带地区特有的经济作物，有研究显示甘蔗皮中含有丰富的酚类化合物，是潜在的植物多酚提取原料。在工业上主要将甘蔗作为蔗糖的提取原料，甘蔗渣或甘蔗皮则常作为废料丢弃，对其中所含多酚的开发利用欠缺。专利文献cn105816702a公开了一种甘蔗多酚提取物及其制备方法和应用。所述制备方法为：取甘蔗或蔗渣，粉碎后过筛得粗粉，然后将粗粉用乙醇溶液提取，过滤除去滤渣，滤液减压浓缩至浸膏；所得的浸膏加水分散，采用石油醚进行萃取，得到石油醚相和水相，用乙酸乙酯对水相进行萃取，收集乙酸乙酯相，减压浓缩至浸膏；然后通过聚酰胺柱层析分离，乙醇梯度洗脱，收集30％乙醇体积浓度的洗脱物，浓缩干燥得到甘蔗多酚提取物。本发明来源于大宗农作物甘蔗，通过多级萃取及柱层析梯度洗脱分离纯化，产品具有更强的降血糖活性，可用于食品添加剂和功能食品。因此，开展对甘蔗皮多酚的提取研究，具有良好的经济效益。溶剂萃取法是目前国内使用最广泛的多酚提取方法之一，主要用于提取可溶性酚类化合物，现有报道中采用溶剂萃取法提取葡萄籽多酚、板栗壳多酚、香蕉皮多酚等酚类化合物，常用的溶剂有甲醇、乙醇、丙酮。多酚来源不同，其适宜的浸提条件、浸提剂、浸提时间、温度、次数等提取条件液有所不同，以体积分数为60-70％的乙醇最为常见。但是有机溶剂相对成本较高，回收困难，并且会带来一系列的副产物，有潜在的健康危害，而且有机试剂易燃、部分有毒，对安全生产十分不利。因此，为了合理高效地提取甘蔗皮中的多酚物质，亟需提供一种操作简单、成本较低、提取率高、安全绿色的提取方法。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种操作简单、安全绿色的，同时又能高效地从甘蔗皮中提取多酚的方法。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种提取甘蔗皮多酚的方法，包括：以甘蔗皮粉末为原料，按照20-30ml/g液料比加入质量百分比浓度为0.8-1.2％的柠檬酸水溶液，在60-65℃水浴中浸提1.5-2h，冷却后，分离收集滤液，获得甘蔗皮多酚提取液。本发明针对甘蔗皮进行开发，变废为宝，充分利用甘蔗资源，起到节约原料成本的作用，具有良好的社会效应和经济效应。所述甘蔗皮粉末由新鲜甘蔗皮在60-70℃条件下烘干，粉碎至60-80目制得。利用粉末进行浸提更有利于多酚物质的溶出。本发明利用响应面法对提取工艺进行优化，提取条件中的液料比、提取剂浓度、提取温度、提取时间相互交叉影响多酚的提取效率。作为优选，所述液料比为24-26ml/g。本发明利用酸法进行甘蔗皮多酚的提取，有利于减少副产物，酸性的提取环境，具有保护多酚的羟基基团，防止氧化，提高提取效率的作用。作为优选，所述柠檬酸水溶液的质量百分比浓度为1.0-1.2％。作为优选，所述的水浴温度为62-64℃。作为优选，浸提的时间为1.8-2.0h。作为优选，所述分离为真空抽滤。作为优选，利用响应面法优化后的工艺，包括：将新鲜甘蔗皮洗净，在60℃温度下烘36h，粉碎，过60目筛，得甘蔗皮粉末；按照25ml/g液料比加入质量百分比浓度为1.1％的柠檬酸水溶液，在63℃的恒温水浴中浸提1.9h，冷却后真空抽滤，收集滤液，获得甘蔗皮多酚提取液。本发明方法制得的甘蔗皮多酚提取液中不含有机溶剂，无需复杂的除溶剂操作，直接可用于生产，如食品加工领域。本发明具备的有益效果：(1)本发明利用酸法进行甘蔗皮多酚的提取，有利于减少副产物，节约成本，同时降低有毒试剂带来的安全隐患。此外，提供酸性的提取环境，具有保护多酚的羟基基团，防止氧化，提高提取效率的作用。(2)与正交法相比，本发明采用box-behnkendesigns(bbd)中心组合设计模型的响应面分析法，用4个变化因子、3个水平及少量的实验组(仅21组实验)就可以得出优化结果，获得最佳产率，在提高了提取效率的同时，降低了能耗和污染物的排放，具有工业化生产的实际意义。(3)本发明操作简单，节约成本，提高了生产效率，促进了食品安全，具有较好的经济效益和社会效益。附图说明图1为本发明柠檬酸浓度变化对多酚得率影响图。图2为本发明提取温度变化对多酚得率影响图。图3为本发明液料比变化对多酚得率影响图。图4为本发明提取时间变化对多酚得率影响图。图5为本发明液料比与提取时间对多酚得率影响的响应面三维图。图6为本发明液料比与提取时间对多酚得率影响的响应面二维图。图7为本发明柠檬酸浓度与液料比对多酚得率影响的响应面三维图。图8为本发明柠檬酸浓度与液料比对多酚得率影响的响应面二维图。图9为本发明柠檬酸浓度与提取时间对多酚得率影响的响应面三维图。图10为本发明柠檬酸浓度与提取时间对多酚得率影响的响应面二维图。图11为本发明提取温度与液料比对多酚得率影响的响应面三维图。图12为本发明提取温度与液料比对多酚得率影响的响应面二维图。图13为本发明提取温度与柠檬酸浓度对多酚得率影响的响应面三维图。图14为本发明提取温度与柠檬酸浓度对多酚得率影响的响应面二维图。图15为本发明提取温度与提取时间对多酚得率影响的响应面三维图。图16为本发明提取温度与提取时间对多酚得率影响的响应面二维图。具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步说明。下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。甘蔗皮购自杭州市水果批发市场；烘干装置为电热鼓风干燥器(上海实验仪器厂有限公司)；粉碎装置为手提式高速万能粉碎机(温岭市林大机械有限公司)；恒温水浴装置为shy-2水浴恒温振荡器(江苏金坛市佳美仪器有限公司)；离心机为tgl-16m台式高速冷冻离心机(湖南湘仪离心机仪器有限公司)；分光光度仪为uv-5800pc紫外可见分光光度计(上海元析仪器有限公司)。实施例1一种利用响应面法优化甘蔗皮多酚酸法提取工艺，包括以下步骤：(1)样品制备：将新鲜甘蔗皮洗净，在60℃温度下烘36h，粉碎，过60目筛，准确称取1g甘蔗皮粉末样品于50ml带塞试管中，按定量液料比加入一定浓度的柠檬酸溶液，恒温水浴加热提取一定时间后，冷却。真空抽滤，将滤液加入50ml容量瓶中，定容，静置10min，得到对应于不同提取条件的提取液。(2)福林-酚法测定提取液中总多酚含量①标准曲线制作：准确称取10mg没食子酸，配制成浓度为0.1mg/ml的溶液，分别取0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6ml于10ml容量瓶中，加入4ml体积分数10％的福林酚试剂及5ml质量分数6％的na2co3溶液，用蒸馏水将总溶液定容至10ml。常温下反应1h，在765nm波长下测定吸光度，以没食子酸质量mg为横坐标，吸光值为纵坐标，绘制标准曲线。②样品中总多酚含量的测定：准确吸取待测溶液0.05ml加入10ml容量瓶中，其余操作均与所述步骤①制作标准曲线相同，在765nm波长下比色，根据回归方程计算多酚质量。(3)实验设计与统计分析：①单因素试验：依次改变柠檬酸浓度、提取温度、液料比和提取时间进行单因素试验，用福林-酚法测定所得甘蔗皮多酚提取物中总多酚质量，并按下式计算总多酚得率，每次处理重复三次：多酚得率(％)＝样液中总多酚质量/甘蔗皮粉末质量×100％；如图1-4所示，柠檬酸浓度、提取温度、液料比和提取时间对甘蔗皮多酚的提取效果影响较显著。②响应面法优化设计：根据单因素试验结果，选取柠檬酸浓度、提取温度、液料比和提取时间四个因子适宜的零水平，利用designexpert8.0软件根据box-behnken设计原则进行实验设计(设定结果见表1)，以柠檬酸浓度x1、提取温度x2、液料比x3、提取时间x4为自变量，以多酚得率为响应值y(实验方案及结果见表2)，建立多元二次回归方程：y＝+3.03+0.14x1+0.15x2-5.7×10-3x3+0.10x4+0.045x1x2-0.035x1x3+0.075x1x4-0.043x2x3+0.096x2x4+0.048x3x4-0.39x12-0.38x22+0.081x32-0.040x42。各因子与响应值之间线性关系显著性，由f值检验来判定，p值越小，则说明变量的显著性越高。由方差分析表(表3)可知，其因变量和全体自变量之间的线性关系显著(r2＝0.9622)，模型显著水平小于0.05，所以该回归方程模型是显著的。表1实验因素与水平设定表2box-behnken实验设计与结果实验编号x1x2x3x4多酚得率(％)11.565351.02.26121.065301.52.72530.555251.02.11141.060301.53.18250.560301.52.42561.560301.52.71171.060301.53.03981.555252.02.28991.060301.53.154101.060301.53.104111.055251.52.425121.060301.53.075131.060301.53.132140.555351.02.175151.055352.02.404161.060301.02.818171.060302.03.018181.565351.02.511190.565352.02.446200.565352.02.361211.060301.53.004表3实验数据的方差分析结果注:*表示差异显著，p<0.05；**表示差异极显著，p<0.01。(4)实验结果分析与优化：利用designexpert8.0软件根据多元二次回归方程进行绘图分析，得到回归方程的响应面及其等高线图(如图5-16)。由designexpert8.0软件得到酸法提取甘蔗皮多酚的最佳提取条件为：柠檬酸浓度为1.1％，温度为63℃，液料比为25ml/g，提取时间为1.9h，在此条件下，多酚得率预测值为3.22％。实施例2将新鲜甘蔗皮洗净，在60℃温度下烘36h，粉碎，过60目筛，得甘蔗皮粉末；按照25ml/g液料比加入质量百分比浓度为1.1％的柠檬酸水溶液，在63℃的恒温水浴中浸提1.9h，冷却后真空抽滤，收集滤液，获得甘蔗皮多酚提取液。利用福林-酚法测定提取液中总多酚含量，得到多酚得率为3.19％，与预测值接近，证明实施例1的模型预测结果可靠。实施例3将新鲜甘蔗皮洗净，在60℃温度下烘36h，粉碎，过60目筛，得甘蔗皮粉末；按照20ml/g液料比加入质量百分比浓度为1.2％的柠檬酸水溶液，在60℃的恒温水浴中浸提1.5h，冷却后真空抽滤，收集滤液，获得甘蔗皮多酚提取液。利用福林-酚法测定提取液中总多酚含量，得到多酚得率为2.82％。实施例4将新鲜甘蔗皮洗净，在60℃温度下烘36h，粉碎，过60目筛，得甘蔗皮粉末；按照30ml/g液料比加入质量百分比浓度为1.0％的柠檬酸水溶液，在65℃的恒温水浴中浸提1.8h，冷却后真空抽滤，收集滤液，获得甘蔗皮多酚提取液。利用福林-酚法测定提取液中总多酚含量，得到多酚得率为3.05％。对比例1将新鲜甘蔗皮洗净，在60℃温度下烘36h，粉碎，过60目筛，得甘蔗皮粉末；按照25ml/g液料比加入质量百分比浓度为1.1％的盐酸水溶液，在63℃的恒温水浴中浸提1.9h，冷却后真空抽滤，收集滤液，获得甘蔗皮多酚提取液。利用福林-酚法测定提取液中总多酚含量，得到多酚得率为2.46％。当前第1页12