糖蜜酒精廢液色素中酚類提取及其抗氧化活性研究

        采用乙醇法提取糖蜜酒精廢液色素中的酚類，并研究了其抗氧化活性。探討了乙醇濃度、固液比、溫度、時間對提取效果的影響，得到最佳工藝條件為乙醇濃度95%、固液比1：1.5、浸提溫度50℃、提取時間1h。該酚類對DPPH·自由基的抑制率略低于Vc，強于原廢液色素。
       關鍵詞：酒精廢液色素；酚類；提��；抗氧化活性

　　甘蔗糖蜜酒精廢液是一種高濃度有機廢水，它含有較多的色素，這種色素顏色深、難于降解，是造成廢液中COD、BOD 含量高的主要原因。然而糖蜜酒精廢液色素是一種天然色素，是甘蔗生長和制糖加工過程中逐步產(chǎn)生的一種混合色素，主要包括酚類色素、焦糖色素和美拉德色素等。目前，國內(nèi)外學者對酒精廢液色素的研究主要集中在降解或者分離上，以降低對環(huán)境的污染，而對其中具有抗氧化活性等功效的酚類物質(zhì)研究較少。本文初步探討了酒精廢液色素中酚類的提取工藝及其抗氧化活性，以期為酒精廢液色素的開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

　　1 材料與方法
　　1.1 材料與儀器
　　酒精廢液經(jīng)預處理后得到色素濃漿，然后干燥制成粉末狀樣品。無水乙醇、DPPH•(Sigma 公司)、鎢酸鈉、磷鉬酸、磷酸、無水碳酸鈉、沒食子酸、Vc 等：分析純。UV-1601 紫外可見光分光光度計：日本島津公司；TDL-80-2B 臺式離心機：上海安亭科學儀器廠；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海亞榮儀器設備廠；精密分析天平：上海第二天平儀器廠；真空冷凍干燥系統(tǒng)：鄭州長城科工貿(mào)有限公司。

　　1.2 實驗方法
　　1.2.1 酚類的提取稱取
　　1 g 色素粉末，加入乙醇，在一定的溫度下浸提，并不斷進行攪拌。離心分離，取上清液，過濾，減壓蒸餾回收乙醇，將濃縮物冷凍干燥即得到酚類物。影響酚類物浸提效果的主要因素有：乙醇濃度、料液比、浸提溫度、浸提時間、浸提次數(shù)等，分別做單因素實驗，確定每個因素對浸提效果的影響。以乙醇濃度、料液比、浸提溫度、浸提時間為因素，選擇L9(34)正交表進行4 因素3 水平實驗，確定最佳浸提條件。

　　1.2.2 樣品酚類物質(zhì)含量的測定
    Folin-Denis 比色法稍作改進。（1）標準曲線的制作：分別吸取0.2mg/mL 沒食子酸標準溶液0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5 mL 于100 mL 容量瓶中，加入3 mLFolin-Denis 試劑，搖勻，放置3 min 后加入3 mL飽和Na2CO3，搖勻，在室溫下放置反應1 h 后，用蒸餾水定容至刻度，在760 nm 處測定吸光度，得到溶液的吸光度Y 與沒食子酸含量X(mg/L)間的回歸方程：Y=0.0449X+0.0043(R2=0.9992)。(2)樣品中酚類物質(zhì)的測定吸取1 mL 被測樣品稀釋液于100 mL 容量瓶中，按標準曲線制作中的操作方法測定樣品稀釋液的吸光度，利用回歸方程計算樣品稀釋液的酚類物質(zhì)含量，按下式計算酚類物質(zhì)的提取率：　　
    酚類物質(zhì)的提取率(%)=（C_提×V_提））/（C_原×V_原））×100

    式中：C _提為提取物中酚類物質(zhì)量分數(shù)， mg/mL；
    V _提為提取物的稀釋體積，mL；
    C _原為原料中酚類物質(zhì)量分數(shù)，mg/mL；
    V _原為原料的稀釋體積，mL。

　　1.2.3 樣品抗氧化活性的檢測
    DPPH•法[3-5] ：用乙醇配制2×10-4 mol/L 的DPPH•標準溶液，避光保存?zhèn)溆谩７謩e取2 mL 試樣于試管中，加入2 mL所配制的DPPH•標準溶液，混合均勻，30 min 后倒入光徑為1 cm 的比色皿中，在517 nm 處測定其吸光度值，同時測定樣品空白以及不加樣品的空白樣的吸光度。按下式計算其對DPPH•的抑制率：
　　抑制率(%)=(1-(Ai-Aj)/Ao)×100
　　式中：Ai 為2 mL DPPH•溶液+2 mL 樣品液的吸光度；
　　Aj 為2 mL 樣品液+2 mL 乙醇的吸光度；
　　Ao 為2 mL DPPH•溶液+2 mL 蒸餾水的吸光度。

　　2 結果與討論
　　2.1 乙醇濃度對浸提效果的影響
    酚類色素及焦糖色素和美拉德色素都可以溶解在較低濃度的乙醇中，故低濃度的乙醇達不到提取分離酚類的目的。本實驗選擇乙醇濃度大于60%。稱取1 g 樣品，按固液比1∶10，分別用60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、100%的乙醇溶液室溫浸提1.5 h，觀察乙醇濃度對提取率的影響

　　由圖1 可知，隨著乙醇濃度的增加，提取液中酚類的含量逐漸增多，故采用85%~100%的乙醇濃度為宜。

　　2.2 料液比對浸提效果的影響
    稱取1 g 樣品，用95%乙醇，分別以1∶5、1∶10、1∶20、1∶30、1∶40(g∶mL)的料液比室溫浸提1.5 h，選擇最佳固液比。

　　由表1 可知，當固液比由1∶5 增加到1∶15 時，總酚的提取率由16.20%增加到47.56%；隨后繼續(xù)增加固液比，總酚的提取率增加幅度較小。從經(jīng)濟角度考慮，選擇1∶15～1∶20 的固液比較佳。
　　2.3 溫度對浸提效果的影響
    稱取1 g 樣品，按料液比為1∶15，在溫度25、30、35、40、45、50、60 ℃條件下用95%乙醇浸提1.5 h，結果見圖2。

　　結果表明，隨著浸提溫度的增加，酚類的提取率逐漸增大；當溫度超過60 ℃時乙醇揮發(fā)較快，不利于浸提，且能耗較大。因此，本實驗選擇浸提溫度為40～60 ℃之間。

　　2.4 時間對浸提效果的影響
　　稱取1 g 樣品，按料液比為1∶15，在溫度為40 ℃條件下，用95%乙醇進行浸提，浸提時間分別為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5 h。

　　由圖3 分析可知，隨著浸提時間的延長，在0.5~1.5 h 內(nèi)提取率增加迅速；浸提時間超過1.5 h后提取率略有降低，所以選取1.5 h 為宜。
    2.5 浸提次數(shù)的影響
    稱取1 g 樣品，按料液比1∶15，用95%乙醇在40 ℃條件下浸提1.5 h，考察浸提次數(shù)對浸提效果的影響。結果見表1，隨著浸提次數(shù)的增加，多酚的溶出量增加，3 次浸提后可以提取出90.96%酚類，因此，選擇浸提次數(shù)以3 次為宜。

　　2.6 最佳浸提條件的確定
　　為了全面考查各因素對浸提效果的影響，在單因素實驗基礎上設計了正交實驗，結果表明：影響浸提效果的主次因素依次為乙醇濃度、溫度、料液比、時間；最佳提取方案為A3B3C3D2，提取的最佳工藝條件是乙醇濃度95%、浸提溫度50 ℃、

　　固液比1∶20、提取時間1.5 h。經(jīng)驗證性實驗表明，這種提取工藝可使酒精廢液色素中的酚類提取率達到69.92%。

　　2.7 酚類物質(zhì)對DPPH•自由基的清除能力

　　由圖4 可知，相同濃度(1 mg/mL)的酚類、原色素樣品、Vc 標準品3 者對DPPH•自由基的抑制率大小為：Vc＞酚類＞原色素樣品；其中酚類的抑制率接近于Vc，遠高于原色素。

　　3 結論
　　酒精廢液色素中的酚類含量較高，影響乙醇提取法浸提效果的主次因素依次為乙醇濃度、溫度、料液比、時間；提取的最佳工藝條件是乙醇濃度95%、浸提溫度50 ℃、固液比1∶20、提取時間1.5 h，這種提取工藝可使酒精廢液色素中的酚類提取率達到69.92%； 提取得到的酚類對DPPH•自由基的抑制率略低于Vc，遠高于原廢液色素。（本文搜集整理于網(wǎng)絡，如有侵權之處，請聯(lián)系我們刪除。）