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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(shí)間對(duì)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(shí)間1h。該酚類對(duì)DPPH·自由基的抑制率略低于Vc,強(qiáng)于原廢液色素。
       關(guān)鍵詞:酒精廢液色素;酚類;提�。豢寡趸钚�

  甘蔗糖蜜酒精廢液是一種高濃度有機(jī)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(zhǎng)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(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)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(duì)環(huán)境的污染,而對(duì)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(yù)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(jì):日本島津公司;TDL-80-2B 臺(tái)式離心機(jī):上海安亭科學(xué)儀器廠;旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀:上海亞榮儀器設(shè)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(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司。

  1.2 實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(shí)間、浸提次數(shù)等,分別做單因素實(shí)驗(yàn),確定每個(gè)因素對(duì)浸提效果的影響。以乙醇濃度、料液比、浸提溫度、浸提時(shí)間為因素,選擇L9(34)正交表進(jìn)行4 因素3 水平實(shí)驗(yàn),確定最佳浸提條件。

  1.2.2 樣品酚類物質(zhì)含量的測(cè)定
    Folin-Denis 比色法稍作改進(jìn)。(1)標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作:分別吸取0.2mg/mL 沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)1 h 后,用蒸餾水定容至刻度,在760 nm 處測(cè)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(cè)定吸取1 mL 被測(cè)樣品稀釋液于100 mL 容量瓶中,按標(biāo)準(zhǔn)曲線制作中的操作方法測(cè)定樣品稀釋液的吸光度,利用回歸方程計(jì)算樣品稀釋液的酚類物質(zhì)含量,按下式計(jì)算酚類物質(zhì)的提取率:  
    酚類物質(zhì)的提取率(%)=(C×V)/(C×V原))×100

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

  1.2.3 樣品抗氧化活性的檢測(cè)
    DPPH•法[3-5] :用乙醇配制2×10-4 mol/L 的DPPH•標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(cè)定其吸光度值,同時(shí)測(cè)定樣品空白以及不加樣品的空白樣的吸光度。按下式計(jì)算其對(duì)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(jié)果與討論
  2.1 乙醇濃度對(duì)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(dá)不到提取分離酚類的目的。本實(shí)驗(yàn)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(duì)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(duì)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(dāng)固液比由1∶5 增加到1∶15 時(shí),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(jì)角度考慮,選擇1∶15~1∶20 的固液比較佳。
  2.3 溫度對(duì)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(jié)果見圖2。

  結(jié)果表明,隨著浸提溫度的增加,酚類的提取率逐漸增大;當(dāng)溫度超過60 ℃時(shí)乙醇揮發(fā)較快,不利于浸提,且能耗較大。因此,本實(shí)驗(yàn)選擇浸提溫度為40~60 ℃之間。

  2.4 時(shí)間對(duì)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(jìn)行浸提,浸提時(shí)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(shí)間的延長(zhǎng),在0.5~1.5 h 內(nèi)提取率增加迅速;浸提時(shí)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(duì)浸提效果的影響。結(jié)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(duì)浸提效果的影響,在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了正交實(shí)驗(yàn),結(jié)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(shí)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(shí)間1.5 h。經(jīng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)表明,這種提取工藝可使酒精廢液色素中的酚類提取率達(dá)到69.92%。

  2.7 酚類物質(zhì)對(duì)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(biāo)準(zhǔn)品3 者對(duì)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(yuǎn)高于原色素。

  3 結(jié)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(shí)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(shí)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(dá)到69.92%; 提取得到的酚類對(duì)DPPH•自由基的抑制率略低于Vc,遠(yuǎn)高于原廢液色素。本文搜集整理于網(wǎng)絡(luò),如有侵權(quán)之處,請(qǐng)聯(lián)系我們刪除。)