超声波辅助提取油茶籽壳总黄酮及对猪油抗氧化能力研究

超声波辅助提取油茶籽壳总黄酮及对

猪油抗氧化能力研究

杨彤晖，于修烛，蔡学标，强慧媛

（西北农林科技大学食品科学与工程学院，陕西杨凌712100）

摘要：以油茶籽壳为试验材料，采用超声波辅助提取其中的总黄酮，通过单因素及正交试验确定

超声波辅助提取油茶籽壳总黄酮的最优工艺条件，并对提取的总黄酮进行猪油抗氧化能力研究。结果表明：最优提取工艺条件为乙醇浓度40%（v/v）、温度65℃、料液比1∶30（w/v）、超声波功率480W、提取时间30min，油茶籽壳总黄酮提取得率为5．02%，添加0．15%（w/w）油茶籽壳总黄酮提取物对猪油具有较好的抗氧化能力。

关键词：油茶籽壳；总黄酮；抗氧化；猪油

中图分类号：TS202．3文献标识码：A文章编号：1007－7561（2012）01－0026－04

Researchontotalflavonoidsextractedfromcamelliaoleiferaseed

shellbyultrasonicanditsantioxidantabilityinlard

YANGTong－hui，YUXiu－zhu，CAIXue－biao，QIANGHui－yuan

（CollegeofFoodScienceandEngineering，NorthwestA＆FUniversity，YanglingShaanxi712100）Abstract：CamelliaSeedshellwasusedasarawmaterialandtheflavonoidswereextractedfromtheshellassistedbyultrasonictechnology．Theoptimumtechnicalconditionswereconfirmedbysinglefactorandorthogonalexperiment．Thetotalflavonoidsantioxidantabilityinlardwasevaluated．Theresultshowedthattheoptimizedconditionswereethanolconcentration40%（v/v），temperature65℃，ratioofsolid－liquid1∶30（w/v），ultrasonicpower480W，extractingtime30min，theextractionyieldwas5．02%，theamountof0．15%（w/w）flavonoidshadbetterantioxidantabilityinlard．Keywords：camelliaoleiferaseedshell；totalflavonoids；antioxidation；lard油茶（CamelliaoleiferaAbel）是我国特有的食用

主要分布在山区和丘陵地带，在我国大范油料之一，

含有大围种植。油茶籽壳是油茶籽加工的副产物，

量黄酮类化合物。每年因加工而产生的油茶籽壳有1000多万t，但其中绝大部分被当做燃料或废弃物，

［1－4］

。姜天甲［1］等人和寇巧花［5］等造成资源的浪费

人对油茶籽壳总黄酮进行了提取，发现油茶籽壳中含有较多的黄酮类物质，其乙醇提取物显示出良好的抗氧化与清除自由基的能力。但对油茶籽壳总黄酮油脂抗氧化能力的研究国内还未见报道。目前，食用油

二丁中常用的抗氧化剂有叔丁基对苯二酚（TBHQ）、

基羟基甲苯（BHT）、没食子酸丙酯（PG）等。由于毒性和致癌等原因，许多国家已严格限制或禁止其使

收稿日期：2011－07－07

基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助（QN2009074）；西

北农林科技大学大学生科技创新项目．：作者简介杨彤晖（1990－），男，食品科学与工程专业．

通讯作者：于修烛（1974－），男，副教授，博士．

用

。寻找和开发天然、无毒的油脂抗氧化剂已成

为广大科技工作者研究的热点。本研究采用超声波

［6－7］

辅助提取油茶籽壳总黄酮，并对提取的总黄酮的猪油抗氧化能力进行评价，以期为油茶籽壳的综合利用以及天然油脂抗氧化剂的开发提供参考。

1

1．1

材料与方法

试验材料

油茶籽壳：剥壳、自然晒干、粉碎后备用。无水

乙醇、芦丁、亚硝酸钠、硝酸铝、碘化钾等试剂均为分析纯。1．2

试验设备

KQ－700BE型数控超声波发生器（超声波频率为40KHz）：昆山超声仪器有限公司；FW100型高速万能粉碎机；RE－52A旋转蒸发仪：上海亚荣仪器有限公司。

试验方法芦丁标准曲线

准确称取干燥至恒重的芦

1．31．3．1

30min，20、30、40min，在60℃条件下分别提取10、抽滤，取滤液定容至100mL，测其吸光度值，并由标准曲线计算总黄酮的得率。

1．3．6工艺优化在单因素试验的基础上，选取乙

料液比、提取温度3个因素，考察其对油茶醇浓度、

4

采用L9（3）正交设计安排籽壳总黄酮得率的影响，

试验，其因素水平表见表1。

表1

水平1

23

提取温度/℃

A

455565

因素水平试验因素料液比/（w/v）

B

1∶101∶201∶30

v/v）乙醇浓度/（%，C

406080

丁标准品0．0770g，用60%乙醇溶解并定容至250mL，摇匀后即得浓度为0．2926mg/mL的标准液，放

2．0、置于低温暗箱内备用。分别吸取标准液0．0、

4．0、6．0、8．0、10．0、12．0mL于50mL容量瓶中，用60%乙醇添至20mL，加入5%NaNO2溶液2．0mL，摇匀，放置6min，再加入10%Al（NO3）3溶液2．0mL，6min后加入4%NaOH溶液20mL，混匀，再用60%的乙醇定容至刻度，摇匀，放置15min后在波长510nm处测定吸光度x。以芦丁溶液浓度x为横

［8］

吸光度y为纵坐标绘制标准曲线，得到回归坐标，

2

方程：y=11．423x+0．0229（R=0．997）。

1．3．2得率计算所测样品吸光度值经标准曲线回归方程换算后，得出提取液总黄酮浓度，然后按下式计算总黄酮得率：E%=m/M×100%

其中：E%：得率；m：提取液中总黄酮质量（g）；M：样品质量（g）。

1．3．3油茶籽壳总黄酮的提取称取1．00g油茶籽壳粉，加入一定量相应浓度的乙醇，静置30min后在设定温度和超声波功率下提取一定时间，趁热

用乙醇溶液定容至100mL，备用。减压抽滤，

1．3．4提取物总黄酮的测定取提取液2mL于50mL容量瓶中，其他操作同1．3．1，测定其在510nm处的吸光度值。由标准曲线回归方程计算总黄酮含量。

1．3．5单因素试验

1．3．5．1乙醇浓度对油茶籽壳总黄酮得率的影响称

40%、60%、80%、取1．00g样品，分别加入20%、

100%（v/v，下同）的乙醇20mL，静置浸泡30min后在60℃条件下超声波辅助（超声波功率为40KHz，下同）提取30min，抽滤，取滤液定容至100mL，测其吸光度值，并由标准曲线计算总黄酮的得率。1．3．5．2提取温度对油茶籽壳总黄酮得率的影响称取1．00g样品，加入20mL60%的乙醇，静置浸泡30min，45℃、55℃、65℃的分别在设定温度为35℃、条件下提取30min，抽滤，取滤液定容至100mL，测其吸光度值，并由标准曲线计算总黄酮的得率。

1．3．5．3料液比对油茶籽壳总黄酮得率的影响称

20、30、40mL60%乙取1．00g样品，分别加入10、

静置浸泡30min后在60℃条件下提取30min，醇，抽滤，取滤液定容至100mL，测其吸光度值，并由标准曲线计算总黄酮的得率。

1．3．5．4超声波功率对油茶籽壳总黄酮得率的影响称取1．00g样品，加入20mL60%的乙醇，静置

360、480、分别设定超声波功率为240、浸泡30min，

600W，提取30min，抽滤，取滤液定容至100mL，测其吸光度值，并由标准曲线计算总黄酮的得率。

1．3．5．5提取时间对油茶籽壳总黄酮得率的影响称取1．00g样品，加入20mL60%的乙醇，静置浸泡

1．3．7

油茶籽壳总黄酮油脂抗氧化能力的评价在

对提取液进优化工艺条件下提取油茶籽壳总黄酮，

行过滤、浓缩、真空干燥处理后即得到油茶籽壳总黄

［9］

酮提取物。采用Schaal烘箱法，取50g猪油于100mL烧杯中，除空白对照，其他烧杯分别以重量

0．02%、比加入油茶籽壳总黄酮提取物（0．01%、

0．05%、0．1%、0．15%）、TBHQ（0．01%、0．02%）、

0．02%），维生素E（0．01%、混合均匀后放入60±0．5

℃恒温箱中，每隔24h搅拌一次，并交换它们在恒温箱中的位置，每隔3天测定油样的过氧化值。以过氧化值来表示油脂的氧化程度，进而评价其抗氧化能力。过氧化值按GB/T5538—1995进行测定。

2结果与分析

2．1单因素试验

2．1．1乙醇浓度对油茶籽壳总黄酮得率的影响考察乙醇浓度对油茶籽壳总黄酮得率的影响，分别以20%、40%、60%、80%、100%的乙醇提取油茶籽壳总黄酮，其结果如图1所示

。

图1乙醇浓度对油茶籽壳总黄酮得率的影响

由图1可知，油茶籽壳总黄酮得率随乙醇浓度的增大而增大，当乙醇浓度为60%时得率最大，之后随着乙醇浓度的增大得率逐渐下降。这是因为总

60%的黄酮是一类极性化合物，根据相似相溶原理，

乙醇与油茶籽壳总黄酮的极性更为接近；溶剂成分的变化会影响超声空化作用发生的难易和强度的大

油脂开发

小，从而影响得率；随着乙醇浓度的增大，一些醇溶性杂质、色素等成分的溶出量增加，影响得率的测

选取乙醇浓度为60%。定。综上，

2．1．2提取温度对油茶籽壳总黄酮得率的影响在不同的温度条件下超声波辅助提取油茶籽壳总黄

其结果见图2。由图2可以看出，油茶籽壳总黄酮，

酮得率随温度的升高而升高，这是由于温度升高可以降低溶剂的黏度，分子热运动加剧，从而增大总黄酮的溶出量。但提取温度不能过高，一方面总黄酮

失去抗氧化能力，另一方面溶剂的挥发速易被破坏，

率过快，生产成本高。故选取提取温度为65℃

。

图4

粮油食品科技第20卷2012年第1期

波功率的增大，细胞的破碎程度也相应增加，有利于

总黄酮的溶出，但超声波功率过大会增加生产成本。选定超声波功率为480W

。

超声波功率对油茶籽壳总黄酮得率的影响

2．1．5

提取时间对油茶籽壳总黄酮得率的影响考

察提取时间对油茶籽壳总黄酮得率的影响，其结果如图5所示。由图5可以看出，提取时间在10～30min时，随着提取时间的延长，油茶籽壳总黄酮得率随之增加。当提取时间超过30min后，延长提取时间，油茶籽壳总黄酮得率变化不大。从生产周期来看，提取时间30min较为合适

。

图2提取温度对油茶籽壳总黄酮得率的影响

2．1．3

料液比对油茶籽壳总黄酮得率的影响采

用不同的料液比对油茶籽壳总黄酮进行提取，其结

随着料液比的增果如图3所示。由图3可以看出，

加，油茶籽壳总黄酮得率增大，在料液比为1∶20时达到最大，之后随着料液比的增加油茶籽壳总黄酮得率迅速减小。这是因为前期溶剂量越大，固相主体与液相主体之间的浓度差即传质推动力越大，有

得率也就越大；但当溶剂量过大效成分浸出越完全，

单位体积溶剂所获得的超声波能量会相应减少，时，

对沉滞底层的原料颗粒的空化效应和机械效应等效应的强度减弱，导致得率下降，同时会造成溶剂和能源的浪费，并给后续的浓缩带来一定困难。因此选择料液比为1∶20

。

2．2

图5提取时间对油茶籽壳总黄酮得率的影响

工艺优化

在单因素试验基础上，考察乙醇浓度、料液比、提取温度3个因素对油茶籽壳总黄酮得率的影响，

4

采用L9（3）正交设计，因素水平见表1，正交试验设计方案及试验结果见表2。

表2

序号123456789K1K2K3R

温度/℃A1（45）112（55）223（65）33

3．7104．1694．6400．930

L9（34）正交试验方案及结果分析料液比（w/v）

B1（1∶10）2（1∶20）3（1∶30）123123

4．0334．1294．3570．324

乙醇浓度/%

C1（40）2（60）3（80）231312

4．3914．2263．9010．490

空列123312231

4．1914．1704．1580．033

总黄酮得率/%3．8063．7173．6074．0673．8724．5684．2254．7994．895

图3料液比对油茶籽壳总黄酮得率的影响

2．1．4

超声波功率对油茶籽壳总黄酮得率的影响选

结果如择不同的超声波功率提取油茶籽壳总黄酮，

图4所示。由图4可知，随着超声波功率的增大，油茶籽壳总黄酮得率也随之增加。这是因为随着超声

粮油食品科技第20卷2012年第1期

油脂开发

0～9d，维生素E对猪油具有促氧化作用，而油茶籽壳总黄酮和TBHQ具有明显地抑制猪油氧化的作

抗猪油氧化能力TBHQ大于油茶籽壳总黄酮。用，

在9～18d，油茶籽壳总黄酮具有明显的促进猪油氧化的作用。

在添加量为0．02%时，对油茶籽壳总黄酮、维TBHQ的猪油抗氧化能力进行比较，生素E、结果表

明，抗猪油氧化能力TBHQ＞油茶籽壳总黄酮＞维生素E。其中0～12d时，维生素E对猪油具有明

和油茶籽壳总黄酮不同的是，维生显的促氧化作用，

素E添加量越大，其促油脂氧化现象越早发生，作用越强。这是因为维生素E在淬灭单线态氧的同时，本身也极易被单线态氧所氧化，产生大量氢过氧

从而使维生素E在猪油的氧化过程中快速转化物，

［10］

变成促进油脂氧化的物质。

综上，油茶籽壳总黄酮具有明显的抗猪油氧化的作用，其抗氧化能力强于维生素E，弱于TBHQ。

对试验数据进行极差分析（表2），可知三个因

素对油茶籽壳总黄酮得率的影响A＞C＞B，即温度＞乙醇浓度＞料液比。由方差分析（表3）可知，

C（乙醇浓度）极显著，因素A（温度）、因素B（料液

C、B。综上可得超声因素主次顺序为A、比）显著，

即提取温度波辅助提取的最优工艺条件为A3B3C1，

为65℃，料液比为1∶30，乙醇浓度为40%。在最优工艺条件下，所提取的油茶籽壳总黄酮的得率为5．02%。

表3

因素偏差平方和自由度ABC误差

1．2960．1660．3730．002

2222

方差分析表F值

F临界值

显著性＊＊*＊＊

648．000F0．05（2，4）=19．25083．000F0．01（2，4）=99．250186．500

2．3

油茶籽壳总黄酮对猪油的抗氧化作用

TBHQ、猪油中添加不同剂量油茶籽壳总黄酮、

维生素E，每隔3d测定油样的过氧化值，其结果见图6

。

3结论

在单因素试验的基础上，通过正交试验对油茶籽壳总黄酮的超声波提取工艺条件进行优化。最优工艺条件：温度65℃，料液比1∶30，乙醇浓度40%。在最优工艺条件提取的油茶籽壳总黄酮的得率为5．02%。同时对油茶籽壳总黄酮对猪油的抗氧化能

并与TBHQ和维生素E的抗氧化能力进行了研究，

力进行比较。结果表明：油茶籽壳总黄酮对猪油有良好的抗氧化作用，其抗氧化能力强于维生素E，可明显抑制油脂的氧化酸败，延长油脂的贮存时间，具有较好的开发应用前景。参考文献：

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图6不同剂量抗氧化剂对猪油的抗氧化效果

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［10］于修烛，杜双奎，李志西，等．枳椇子乙醇提取物对猪油抗氧化

由图6可知，在0～12d，与空白对照相比，不同

添加剂量的油茶籽壳总黄酮均有明显的抗猪油氧化的能力，且油茶籽壳总黄酮的添加量与其猪油抗氧化能力呈正的剂量效应，其抗氧化能力大小依次为0．15%＞0．10%＞0．05%＞0．02%＞0．01%。在12～18d，油茶籽壳总黄酮添加量为0．01%的猪油

明显大于油茶籽壳总黄酮添加过氧化值上升最快，0．05%、0．10%、0．15%的猪油样品。量为0．02%、

第18d时，油茶籽壳总黄酮添加量为0．01%的猪油样品的过氧化值已经高于空白对照的过氧化值。可能是由于猪油氧化发展期大量的自由基积累导致油茶籽壳总黄酮中一些成分被破坏，反而促进油脂氧［10］

化。通过比较分析不同添加量的油茶籽壳总黄酮抑制猪油氧化的效果，确定油茶籽壳总黄酮的适宜添加量为0．15%。

在添加量为0．01%时，比较油茶籽壳总黄酮、

TBHQ的猪油抗氧化能力。可以看出，维生素E、在

J］．粮油加工，2010，（12）：33－37．●能力研究［