葡萄干总酚最佳提取工艺探究

廉苇佳，雷 静，韩 琛，陈 雅，吴 斌，阿依加马丽·加帕尔

（1.新疆农业科学院吐鲁番农业科学研究所，新疆吐鲁番838000；2.石河子大学食品学院，新疆石河子832003）

葡萄干因其拥有丰富的营养物质和较强的抗氧化能力而广受欢迎[1-2]，葡萄干的营养成分来源于葡萄，蛋白质、脂肪、碳水化合物和纤维素等营养物质在葡萄干制过程中含量增加，也有一些抗氧化物质被分解或转化[3]，其中酚类物质是主要的抗氧化物质之一，包括酚酸、黄烷-3-醇、黄酮醇和花青素[4]。新疆吐鲁番地区是我国无核白葡萄干的主产区，但由于无核白葡萄干在制干与贮藏过程酚类物质极易被氧化，导致其品质下降，经济效益降低[5]。目前，对于葡萄干中总酚的提取，提取方法、溶剂、时间、温度等都有很大不同[6-8]，如Susana Sério[9]等用甲醇∶甲酸=97∶3（v/v）室温下避光搅拌30 h提取，耗时长且溶剂消耗量大；Antonia Chiou[10]等用甲醇为提取溶剂，1∶20（g∶mL）料液比超声水浴 15 min，搅拌24 h，离心，收集滤液的方法提取葡萄干中酚类物质，耗时较长，工序复杂；Dongyan Shao[11]等将葡萄干在80%vol乙醇中研磨，超声30 min，0.22 μm过滤器过滤，测定多酚类物质含量，研磨费时费力且存在误差。而超声波辅助溶剂浸提操作简便、能耗低，可在一定程度上提高提取效率[1]。本研究采用超声波辅助法提取吐鲁番无核白葡萄干中的总酚物质，通过单因素及正交试验优化提取工艺条件，为进一步开发利用葡萄干资源和优化葡萄干制干工艺提供理论依据与参考。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂及仪器

原料：葡萄干品种为无核白，购于新疆维吾尔自治区吐鲁番市高昌区吐鲁番葡萄干交易市场，生产日期为2017年9月中旬。

试剂：福林酚试剂(FC显色剂)，美国Sigma公司；没食子酸，上海源叶生物科技有限公司；甲醇、无水乙醇、无水碳酸钠等均为国产分析纯试剂。

仪器设备：数控超声波清洗器（KQ5200DE（40 kHz）型），昆山市超声仪器有限公司；紫外分光光度计（Specord 50型），德国Analytic Jena公司；电子分析天平（BS214D型），北京赛多利斯仪器系统有限公司；德国Hettich台式离心机（MIKRO 200R型），德国Hettich科学仪器有限公司；水浴恒温振荡器（SHA-C型），金坛市荣华仪器制造有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 葡萄干总酚的提取

称取一定量葡萄干，加入液氮，用带不锈钢杯的打浆机打成粉末，迅速置于-86℃超低温冰箱中保存[12]。取葡萄干粉末1 g，按不同料液比加入提取溶剂，摇匀，放在超声波清洗器中于200 W功率条件下进行超声波辅助提取，提取完成后离心分离，收集上清液，定容后测定提取液中的总酚含量，并按以下公式计算提取率。

式中：c——标曲计算得出的待测液中总酚质量浓度，μg/mL；v——提取液体积，mL；n——稀释倍数；m——称取葡萄干粉末质量，g。

1.2.2 提取溶剂及体积分数对葡萄干中总酚提取率的影响

称取1.000 g葡萄干粉末，选取 20%vol、40%vol、60%vol、80%vol、100%vol乙醇，20%、40%、60%、80%、100%甲醇和蒸馏水为提取溶剂，以1∶10的料液比，在20℃下超声水浴提取60 min，提取2次后，以4000 r/min离心10 min，定容后测定总酚含量，选取总酚提取率最高的溶剂及体积分数作为提取剂及体积分数。

1.2.3 料液比对葡萄干中总酚提取率的影响

称取1.000 g葡萄干粉末，选取60%vol乙醇为提取溶剂，分别以1∶5、1∶10、1∶20、1∶30、1∶40 的料液比，在20℃下超声水浴提取60 min，提取2次后，以4000 r/min离心10 min，定容后测定总酚含量，选取总酚提取率最高的料液比作为提取料液比。

1.2.4 提取温度对葡萄干中总酚提取率的影响

称取1.000 g葡萄干粉末，选取60%vol乙醇为提取溶剂，以1∶20的料液比，分别在40℃、50℃、60℃、70℃、80℃下超声水浴提取60 min，提取2次后，以4000 r/min离心10 min，定容后测定总酚含量，选取总酚提取率最高的温度作为提取温度。

1.2.5 提取时间对葡萄干中总酚提取率的影响

称取1.000 g葡萄干粉末，选取60%vol乙醇为提取溶剂，以1∶20的料液比，在70℃下超声水浴提取，提取时间分别为20 min、40 min、60 min、80 min、100 min，提取2次后，以4000 r/min离心10 min，定容后测定总酚含量，选取总酚提取率最高的时间作为提取时间。

1.2.6 提取次数对葡萄干中总酚提取率的影响

称取1.000 g葡萄干粉末，选取60%vol乙醇为提取溶剂，以1∶20的料液比，在70℃下超声水浴提取80 min，分别提取1次、2次、3次、4次、5次后，以4000 r/min离心10 min，定容后测定总酚含量，选取总酚提取率最高的次数作为提取次数。

1.2.7 葡萄干中总酚提取工艺正交试验

在单因素试验的基础上，以乙醇体积分数、料液比、提取温度、提取时间、提取次数为影响因素，以葡萄干中总酚提取率为响应值，通过5因素4水平正交试验优化超声波辅助提取总酚的工艺条件。

1.2.8 葡萄干中总酚含量的测定

参考李静等[13]的方法略作改动。不同质量浓度的没食子酸标准品或稀释后的样品溶液1.0 mL，依次加入2.5 mL福林酚试剂，混合均匀，50℃下水浴5 min，加入7.5%的碳酸钠溶液2 mL，显色30 min后于760 nm波长处测定吸光度，通过没食子酸标准曲线计算样品中总酚含量。

2 结果与分析

2.1 提取溶剂及体积分数对葡萄干中总酚提取率的影响（图1）

葡萄干中总酚的提取溶剂以水、甲醇、乙醇为主，由图1可知，不同溶剂及体积分数对总酚提取率影响显著（p＜0.05），乙醇溶液作提取溶剂的提取率最高，其次是甲醇溶液，水溶液作提取溶剂的提取率最低。甲醇溶液及乙醇溶液都有随着体积分数增大，提取率呈先增大后减小的趋势，乙醇体积分数为60%vol时，提取率最大，因为水提取模拟了生理条件，水-乙醇体系是普遍经常发生的而且是食物补充剂的成分，所以能够使酚类物质溶解较多[14]，因而选择60%vol乙醇作为提取溶剂。

图1 提取溶剂及体积分数对葡萄干中总酚提取率的影响

2.2 料液比对葡萄干中总酚提取率的影响（图2）

由图2可知，不同料液比对葡萄干总酚提取率的影响显著（p＜0.05）。随料液比增大，总酚提取率逐渐增大，当料液比为1∶20时，总酚提取率最大，因为增大的料液比有利于葡萄干与提取溶剂充分接触，从而提高总酚浸出率。料液比达到1∶30时，提取率开始下降，当料液比过大时，总酚溶出量达到饱和，其他杂质溶出增多，反而降低了总酚提取率，过大的料液比使溶剂成本增加，给后续的分离纯化带来不便，因此葡萄干中总酚提取的料液比以1∶20左右比较适宜。

图2 料液比对葡萄干中总酚提取率的影响

2.3 提取温度对葡萄干中总酚提取率的影响（图3）

由图3可以看出，提取温度对总酚提取率的影响显著（p＜0.05）。随着提取温度的升高，葡萄干中总酚的提取率也随之逐渐增大，温度的提高有利于葡萄皮中多酚类物质的溶出[15]，但同时也加速了多酚类化合物的氧化，导致提取率下降。考虑到多酚类物质的稳定性和节约能源，避免高温提取对多酚物质的破坏，选择70℃作为最佳提取温度。

图3 提取温度对葡萄干中总酚提取率的影响

2.4 提取时间对葡萄干中总酚提取率的影响（图4）

由图4可知，提取时间对总酚提取率的影响显著（p＜0.05）。在20～80 min内，葡萄干中总酚提取率随着超声时间的延长而增大，但超声时间超过80 min后，总酚提取率有所下降。在一定时间内，超声波有利于提取溶剂进入葡萄干中并进行细胞破碎，使得葡萄干中酚类物质溶出。但随着时间的延长，由于超声波具有较强的机械剪切作用，长时间作用会使酚类物质分子结构被破坏[16]，多酚物质被氧化，提取率降低，超声时间延长也可能会使原料中的其他物质溶出，因此选择超声时间80 min为宜。

表1 超声波辅助提取葡萄干中总酚正交试验因素水平表

图4 提取时间对葡萄干中总酚提取率的影响

2.5 提取次数对葡萄干中总酚提取率的影响（图5）

由图5可以看出，提取次数对葡萄干总酚提取率的影响显著（p＜0.05）。葡萄干中总酚的1次提取率为0.61%，可基本完全提取出葡萄干中的酚类物质，提取2～5次对提取率的增加效果不显著，过度增加提取次数不仅会增加生产成本而且还会加大后续工序的处理量，因此，选择提取次数2～3次为宜。

图5 提取次数对葡萄干中总酚提取率的影响

2.6 葡萄干中总酚提取工艺正交试验

为了得到葡萄干中总酚提取最佳工艺条件，综合上述单因素试验结果，考察乙醇体积分数、料液比、提取温度、提取时间和提取次数对葡萄干中总酚提取率的影响，做5因素4水平正交试验，因素水平表见表1，试验结果与分析见表2、表3。

表2 超声波辅助提取葡萄干中总酚正交试验结果与分析

由正交试验极差分析和方差分析结果（表2、表3）可以看出，在试验设计范围内，5个因素对葡萄干中总酚提取的影响大小依次为料液比（B）＞提取温度（D）＞乙醇体积分数（A）＞提取时间（C）＞提取次数（E），提取温度（D）对葡萄干中总黄酮提取有显著影响（P＜0.05），料液比（B）也对葡萄干中总酚提取有重要作用，但对结果的影响不存在显著性差异。在试验设计范围内，优化得到超声波辅助提取葡萄干中总酚的最佳提取工艺条件为A2B4C3D2E1，即乙醇体积分数为40%、料液比1∶40、提取时间80 min、提取温度50℃、提取次数1次。在此条件下进行验证试验，葡萄干中总酚的提取率为0.97%。

表3 正交试验方差分析结果

3 结论

葡萄干中含有重要的抗氧化成分——酚类化合物，应用超声波辅助提取技术可实现其中总酚物质的快速提取。在200 W超声功率下，葡萄干中总酚提取的最佳提取工艺条件为：乙醇体积分数40%、料液比 1∶40、提取时间80 min、提取温度50℃、提取次数1次。在此条件下进行验证试验，葡萄干中总酚的提取率为0.97%。