糖蜜酒精废液色素中酚类提取及其抗氧化活性研究

        采用乙醇法提取糖蜜酒精废液色素中的酚类，并研究了其抗氧化活性。探讨了乙醇浓度、固液比、温度、时间对提取效果的影响，得到最佳工艺条件为乙醇浓度95%、固液比1：1.5、浸提温度50℃、提取时间1h。该酚类对DPPH·自由基的抑制率略低于Vc，强于原废液色素。
       关键词：酒精废液色素；酚类；提取；抗氧化活性

　　甘蔗糖蜜酒精废液是一种高浓度有机废水，它含有较多的色素，这种色素颜色深、难于降解，是造成废液中COD、BOD 含量高的主要原因。然而糖蜜酒精废液色素是一种天然色素，是甘蔗生长和制糖加工过程中逐步产生的一种混合色素，主要包括酚类色素、焦糖色素和美拉德色素等。目前，国内外学者对酒精废液色素的研究主要集中在降解或者分离上，以降低对环境的污染，而对其中具有抗氧化活性等功效的酚类物质研究较少。本文初步探讨了酒精废液色素中酚类的提取工艺及其抗氧化活性，以期为酒精废液色素的开发利用提供理论依据。

　　1 材料与方法
　　1.1 材料与仪器
　　酒精废液经预处理后得到色素浓浆，然后干燥制成粉末状样品。无水乙醇、DPPH•(Sigma 公司)、钨酸钠、磷钼酸、磷酸、无水碳酸钠、没食子酸、Vc 等：分析纯。UV-1601 紫外可见光分光光度计：日本岛津公司；TDL-80-2B 台式离心机：上海安亭科学仪器厂；旋转蒸发仪：上海亚荣仪器设备厂；精密分析天平：上海第二天平仪器厂；真空冷冻干燥系统：郑州长城科工贸有限公司。

　　1.2 实验方法
　　1.2.1 酚类的提取称取
　　1 g 色素粉末，加入乙醇，在一定的温度下浸提，并不断进行搅拌。离心分离，取上清液，过滤，减压蒸馏回收乙醇，将浓缩物冷冻干燥即得到酚类物。影响酚类物浸提效果的主要因素有：乙醇浓度、料液比、浸提温度、浸提时间、浸提次数等，分别做单因素实验，确定每个因素对浸提效果的影响。以乙醇浓度、料液比、浸提温度、浸提时间为因素，选择L9(34)正交表进行4 因素3 水平实验，确定最佳浸提条件。

　　1.2.2 样品酚类物质含量的测定
    Folin-Denis 比色法稍作改进。（1）标准曲线的制作：分别吸取0.2mg/mL 没食子酸标准溶液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 试剂，摇匀，放置3 min 后加入3 mL饱和Na2CO3，摇匀，在室温下放置反应1 h 后，用蒸馏水定容至刻度，在760 nm 处测定吸光度，得到溶液的吸光度Y 与没食子酸含量X(mg/L)间的回归方程：Y=0.0449X+0.0043(R2=0.9992)。(2)样品中酚类物质的测定吸取1 mL 被测样品稀释液于100 mL 容量瓶中，按标准曲线制作中的操作方法测定样品稀释液的吸光度，利用回归方程计算样品稀释液的酚类物质含量，按下式计算酚类物质的提取率：　　
    酚类物质的提取率(%)=（C_提×V_提））/（C_原×V_原））×100

    式中：C _提为提取物中酚类物质量分数， mg/mL；
    V _提为提取物的稀释体积，mL；
    C _原为原料中酚类物质量分数，mg/mL；
    V _原为原料的稀释体积，mL。

　　1.2.3 样品抗氧化活性的检测
    DPPH•法[3-5] ：用乙醇配制2×10-4 mol/L 的DPPH•标准溶液，避光保存备用。分别取2 mL 试样于试管中，加入2 mL所配制的DPPH•标准溶液，混合均匀，30 min 后倒入光径为1 cm 的比色皿中，在517 nm 处测定其吸光度值，同时测定样品空白以及不加样品的空白样的吸光度。按下式计算其对DPPH•的抑制率：
　　抑制率(%)=(1-(Ai-Aj)/Ao)×100
　　式中：Ai 为2 mL DPPH•溶液+2 mL 样品液的吸光度；
　　Aj 为2 mL 样品液+2 mL 乙醇的吸光度；
　　Ao 为2 mL DPPH•溶液+2 mL 蒸馏水的吸光度。

　　2 结果与讨论
　　2.1 乙醇浓度对浸提效果的影响
    酚类色素及焦糖色素和美拉德色素都可以溶解在较低浓度的乙醇中，故低浓度的乙醇达不到提取分离酚类的目的。本实验选择乙醇浓度大于60%。称取1 g 样品，按固液比1∶10，分别用60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、100%的乙醇溶液室温浸提1.5 h，观察乙醇浓度对提取率的影响

　　由图1 可知，随着乙醇浓度的增加，提取液中酚类的含量逐渐增多，故采用85%~100%的乙醇浓度为宜。

　　2.2 料液比对浸提效果的影响
    称取1 g 样品，用95%乙醇，分别以1∶5、1∶10、1∶20、1∶30、1∶40(g∶mL)的料液比室温浸提1.5 h，选择最佳固液比。

　　由表1 可知，当固液比由1∶5 增加到1∶15 时，总酚的提取率由16.20%增加到47.56%；随后继续增加固液比，总酚的提取率增加幅度较小。从经济角度考虑，选择1∶15～1∶20 的固液比较佳。
　　2.3 温度对浸提效果的影响
    称取1 g 样品，按料液比为1∶15，在温度25、30、35、40、45、50、60 ℃条件下用95%乙醇浸提1.5 h，结果见图2。

　　结果表明，随着浸提温度的增加，酚类的提取率逐渐增大；当温度超过60 ℃时乙醇挥发较快，不利于浸提，且能耗较大。因此，本实验选择浸提温度为40～60 ℃之间。

　　2.4 时间对浸提效果的影响
　　称取1 g 样品，按料液比为1∶15，在温度为40 ℃条件下，用95%乙醇进行浸提，浸提时间分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5 h。

　　由图3 分析可知，随着浸提时间的延长，在0.5~1.5 h 内提取率增加迅速；浸提时间超过1.5 h后提取率略有降低，所以选取1.5 h 为宜。
    2.5 浸提次数的影响
    称取1 g 样品，按料液比1∶15，用95%乙醇在40 ℃条件下浸提1.5 h，考察浸提次数对浸提效果的影响。结果见表1，随着浸提次数的增加，多酚的溶出量增加，3 次浸提后可以提取出90.96%酚类，因此，选择浸提次数以3 次为宜。

　　2.6 最佳浸提条件的确定
　　为了全面考查各因素对浸提效果的影响，在单因素实验基础上设计了正交实验，结果表明：影响浸提效果的主次因素依次为乙醇浓度、温度、料液比、时间；最佳提取方案为A3B3C3D2，提取的最佳工艺条件是乙醇浓度95%、浸提温度50 ℃、

　　固液比1∶20、提取时间1.5 h。经验证性实验表明，这种提取工艺可使酒精废液色素中的酚类提取率达到69.92%。

　　2.7 酚类物质对DPPH•自由基的清除能力

　　由图4 可知，相同浓度(1 mg/mL)的酚类、原色素样品、Vc 标准品3 者对DPPH•自由基的抑制率大小为：Vc＞酚类＞原色素样品；其中酚类的抑制率接近于Vc，远高于原色素。

　　3 结论
　　酒精废液色素中的酚类含量较高，影响乙醇提取法浸提效果的主次因素依次为乙醇浓度、温度、料液比、时间；提取的最佳工艺条件是乙醇浓度95%、浸提温度50 ℃、固液比1∶20、提取时间1.5 h，这种提取工艺可使酒精废液色素中的酚类提取率达到69.92%； 提取得到的酚类对DPPH•自由基的抑制率略低于Vc，远高于原废液色素。（本文搜集整理于网络，如有侵权之处，请联系我们删除。）