1、苹果渣中提取纯化多酚类物质的研究进展0文 献 综 述题 目： 苹果渣中提取纯化多酚的研究进展 苹果渣中提取纯化多酚类物质的研究进展0苹果渣中提取纯化多酚的研究进展摘要: 苹果中含有丰富的营养成分, 位列我国四大水果之首。近年来, 随着我国苹果种植面积的不断扩大, 苹果产量逐年增加, 苹果加工也越来越受到人们的关注。由于苹果中含有的生物活性物质-苹果多酚, 具有很强的抗氧化性、清除体内自由基、抑菌、抗衰老、等功能, 因而其广泛应用于医学、食品、制革和日用化工等领域,并发挥着不可替代的作用。苹果渣是苹果加工中的副产物，含有丰富的生物活性物质，它的综合利用不仅能提高企业的经济效益，还能避免大量的苹果
2、废渣对环境造成污染苹果多酚具有很高的药理生理价值，因而广泛应用于医学食品日用化工等领域，发挥着不可替代的作用。我国对苹果果渣的研究利用始于 20 世纪 50 年代,但一直未取得突破性进展。因此，如何充分利用苹果渣进行深加工使之变废为宝已经成为眼下较为关注的热点问题。本文主要论述了苹果渣中多酚类物质的组分、性质、提取工艺、生物活性以及应用现状。关键词:苹果渣；多酚；提取；分离纯化；生物活性我国现在是世界上最大的苹果生产国和消费国，苹果种植面积和产量均占世界总量的 40%以上，在世界苹果产业中占有重要地位。苹果渣虽然是苹果果汁加工中的废料，但是含有丰富的营养物质，其中果肉和果皮含量占总量的 90%
3、。我国对果渣的研究利用始于 20 世纪 50 年代，但是一直未取得突破性进展，果品加工废料的综合利用远远低于发达国家 2。目前苹果废渣的综合利用主要有以下几种途径。利用苹果渣做饲料；利用苹果渣的微生物发酵生产酒精等产品；从苹果渣中提取膳食纤维。但所利用的苹果渣仅占总量的一小部分，大多数苹果渣还是作为垃圾处理。既浪费资源，又污染环境，因此，如何充分利用果渣进行深加工已经成为了眼下较为关注的热点问题。我国对于苹果渣的利用研究目前处于起步阶段，其中对于多酚类物质的提取也进行了初步研究，苹果渣的利用却已经得到人们群众的高度重视，对于苹果渣的资源利用必将具有广阔的前景。多酚是水果中常见的物质，几乎所有的
4、水果中都含有多酚类物质。现在已从茶叶、葡萄、银杏、苹果、枣、梨、李等多种植物中提取出多酚类物质。多酚类物质对水果及其制品的风味和显色起一定作用，人们很早就发现多酚类物质的一系列功效，并利用其特点改善果制品加工工艺。近年来，学者们对多酚类物质的研究也从开发利用逐渐向提取、分离、纯化、生物活性等方向转变。1.苹果多酚的分布分类多酚类物质的化学研究始于 18 世纪末，但是由于其结构比较复杂，性质活泼，衍生物繁多，并且经常以性质结构类似的同系混合物的形式存在，因此对于多酚类物质的研究，进展比较缓慢。直到 1920 年德国科学家 Freudenferg 才提出，根据结构特征的不同将多酚类物质分为水解单宁
5、和缩合单宁两大类 3。到 20 世纪后期，随着对多酚类物质研究的深入，其分类方法也愈加详细，苹果中常见的多酚类物质按官能团结构可分为黄烷-3- 醇类、黄酮醇类化合物、羟基笨丙烯酸类、二氢查耳酮、花色素类等五沈阳农业大学学士学位论文文献综述1大类 4。按多酚空间结构大小可分为单体、糖苷类多酚和缩合单宁三大类。但总体上来说，多酚类物质是带有一个或多个羟基取代基的芳香环。多酚通常是作为二次代谢产物存在于植物组织中，苹果属于富含多酚类物质的水果并且果皮中多酚类物质的含量大于果肉中的含量。苹果多酚的组分分布与含量随着苹果的品种，种植条件，成熟度等区别表现出较大的差异性 5。唐传核，彭志英等对不同成熟度的
6、苹果进行了研究，发现成熟苹果的主要多酚类为绿原酸、儿茶素和原花青素等；而未成熟的苹果中则含有较多的二氢查耳酮，槲皮酮等化合物 6。王思新等研究发现，在不同品种的苹果果实中，首红和果光的多酚含量较高 7。2.苹果多酚的理化性质苹果多酚是苹果中具有苯环并结合有多个羟基化学结构物质的总称，主要包括黄烷-3- 醇类，黄醇类化合物、羟基苯甲酸类、二氢查耳酮、花色苷类等 5 大类。苹果多酚为棕红色粉末状，20%水溶液，呈红褐色。100%粉末状为黄褐色。液状及粉末状略有苹果风味，有一点苦味。易溶于水及乙醇，且加工适应性高。粉末状制剂室温下可保存一年，其性质和生理功能几乎不变。稳定性较好，其中，0.1%-1%
7、多酚水溶液在pH2-10 范围内加热 30min(100)其保存率在 80%以上 8。3.苹果多酚生理功能的研究现状3.1 抗氧化作用对苹果多酚的抗氧化性研究起于 20 世纪 90 年代。Lee 发现各种抗氧化剂的抗氧化性顺序如下: 槲皮素表儿茶素原花青素 B2维生素 C根皮素绿原酸。所以，苹果中的槲皮素、表儿茶素和原花青素 B2是苹果的主要抗氧化剂，而不是维生素 C。3.2 抗过敏功能Tomomasa 从未成熟苹果中分离提纯苹果缩合丹宁, 并以此为原料研究其对小鼠碱性白血病(RBL-2H3) 细胞中组胺释放的抑制作用, 结果发现苹果缩合丹宁可以影响小鼠的早期信号转导包括钙的流动 9。3.3
8、抑菌作用苹果多酚具抑菌效果，尤其以多酚中的苯丙烯酸类物质对细菌，真菌，病毒等微生物均有不同程度的抑制作用，有些杀菌抗毒的药物的主要有效成分中就含有苯丙烯酸类物质 10。其中对大肠杆菌，金黄色葡萄球菌，霍乱菌，枯草杆菌，酿酒酵母等菌种的抑制作用效果显著；对变形杆菌，痢疾杆菌，沙门氏菌等抗菌作用稍逊 11。在抗毒方面，对腺病毒，副流感病毒，呼吸道合胞病毒等具有很强的抑制作用，多酚对微生物的抑制作用受环境影响较小，在不同条件下，其抑制效果相差不大，目前对多酚抑菌作用的原理研究尚少，普遍认为是多种因素共同作用的结果。如对蛋白质的结合，与细胞膜的结合，金属离子的鳌合等 12。苹果渣中提取纯化多酚类物质的
9、研究进展23.4 抑制血压上升作用多酚对微生物具有广谱抗性，不仅能抵御食草动物对植物体的损害，同时也阻止了微生物的袭，包括提高对各种病原菌的耐受力和保护受伤地。另外，多酚对动物体内和其他环境多种微生物的长都能产生明显的抑制作用。对酶的影响作为生物催化剂的酶其化学本质是蛋白质可以与多酶结合生成可溶或不可溶的结合物，结合物较酶的构形有所改变，使酶的催化活性降低或丧失。现已明确血压的上升与血压紧缩素转换酶系密切相关,该酶系中的血管紧缩酶 I 转换酶(ACE)可生成有血管收缩作用的血管紧缩素 II， 而抑制 ACE 的活性可起到有效预防高血压的效果。田边正行发现苹果多酚成分具有很强的 ACE 抑制效果
10、 13。4.苹果多酚的提取4.1 有机溶剂提取多酚类物质在乙醇、甲醇、丙酮等有机溶剂中都有较高的溶解度，因此可以选用有机溶剂浸提，其中最常用的方法是用水或乙醇作为溶剂浸提。有机溶剂法有设备简单，操作方便，成本低廉等优点，故常在工业化生产中选用；但此法相比其他方法有提取时间长，提取率低等缺点，有机溶剂法提取的影响因素主要有溶剂种类，提取温度，溶剂浓度，溶剂 pH 值，提取时间等。其中溶剂种类和浓度的选择要考虑溶解度，分子大小以及相似相溶原理选择溶剂。同时还应考虑溶剂回收和安全性等问题，由于苹果多酚具有良好的热稳定性和酸稳定性，可以调节温度和 pH 值等来提高提取效率，金莹，孙爱东等对苹果多酚的有
11、机溶剂提取法各影响因素的影响次序做了研究，结果表明：溶剂选择 温度 料液比 浓度。并确定了苹果多酚的最佳提取工艺为：乙醇浓度60%，提取时间为 120min，温度为 60，料液比 1：6，提取一次 14。4.2 超声波辅助提取超声波辅助萃取的原理是利用超声波辐射产生强烈的空化效应、扰动效应、机械振动等多种作用，增加物质分子运动的频率和速度以及溶剂的穿透力，从而加速目标成分进入溶液。栾晏等比较了超声波辅助提取和有机溶剂提取，发现在相同条件下超声波辅助提取与有机溶剂直接提取相比，提高了提取效率，节约溶剂 15。任文霞、李建科等以乙醇为溶剂利用超声波辅助提取苹果中多酚类物质，并确立了最佳工艺参数:
12、在乙醇体积分数为 50%，料液质量体积比为 1g20mL，提取温度为 60 ，超声波功率为 800W，提取时间为 24min 的条件下，苹果多酚的提取率最大 16，其提取率为380mg/g。超声提取与有机溶剂直提法相比，极大地提高了提取效率，节约了溶剂，避免了高温对提取成分的影响。4.3 微波辅助提取法微波辅助萃取是利用微波来提高萃取效率的新技术。微波在传送过程中遇到不同的物料会根据物料性质的不同而产生反射、穿透、吸收等不同现象。在快速振动的微沈阳农业大学学士学位论文文献综述3波电磁场中，被辐射的极性物质分子吸收电磁能，产生大量热能。而在微波辅助提取的过程中，微波会对样品和溶剂同时均匀的加热，
13、使萃取物在短时间内从母体进入到溶液中，从而缩短了提取时间 17。王丽、李化等对乙醇溶剂的微波辅助提取的影响因子做了研究，结果表明乙醇浓度的影响最大，微波功率的影响次之，微波时间的影响再次，料液比的影响最小。各因子的最优组合为:乙醇浓度 70%、微波功率 30%、微波时间 25s，料液比 1518。5.苹果多酚的分离纯化大孔树脂又称全多孔树脂，是由聚合单体和交联剂、致孔剂，分散剂等添加剂经聚合反应制备而成；大孔树脂在干燥状态下其内部具有较高的孔隙率，且孔径较大，在 1001000nm 之间，树脂吸附作用是依靠它和被吸附的分子之间的范德华力，通过巨大的比表面进行物理吸附工作，使有机化合物根据有吸附
14、力及其分子量大小可以经一定溶剂洗脱分开而达到分离、纯化、除杂、浓缩等不同目的。大孔树脂具有吸附量大、机械强度高、比表面积大、吸附迅速、选择性好、理化性质稳定、不溶于酸碱及有机溶剂、再生处理方便等优点，适合用于溶液中化合物的分离纯化 19。树脂按化学结构和性质分为非极性、中极性、极性和强极性四种。郝少莉，陈小蒙等运用静态吸附与解吸实验对大孔树脂进行筛选，筛选出最好的树脂对苹果渣中多酚类物质进行动态吸附实验，发现 D4020 对苹果多酚表现出良好的吸附性能与最好的解吸效果，张泽生等用 AB8 树脂吸附苹果多酚，发现最优条件：上柱浓度为 1.1528mg/mL，pH 为4.8，吸附流速为 2BV/h
15、20。艾志录等选用 NKA9 大孔树脂对苹果渣中多酚进行纯化，结果表明使用 60%乙醇溶液作为洗脱液时，解吸率可达到 70%以上，洗脱速度为1.0mL/min，苹果渣中多酚的动态吸附回收率可达 66.34%21。大孔树脂在天然提取物的分离纯化上的应用时，具有设备简单，操作方便，成本低廉，可重复使用，条件温和，纯化效率高等优点；而且大孔树脂在使用时不需要加热及化学处理，对提取物无破坏作用，因此大孔树脂被越来越多地应用在多酚、黄酮、苷类等天然产物的分离纯化。苹果渣中提取纯化多酚类物质的研究进展4参考文献1李怀玉.寒富苹果M.北京:中国农业出版社,2009,8-10.2王丽媛,仇农学等.固态发酵技术
16、提高苹果渣附加值的应用研究J生物技术通报,2009,(7):64-67.3Schieber A,Hilt P,Streker P.A new process for the combined recovery of pectin and phenolic compounds from apple pomaceJ. Innovative Food Science and Emerging Technologies, 2003,4:99-107.4庞伟,徐抗震等.苹果多酚结构及褐变研究进展J.四川食品与发酵,2006,42(2):9-13.5Teresa Hernandez,NievesAusin
17、,BegonaBrtolome,etal.Variations in the phenolic composition of fruit juices with different treatmentsJ.ZleensmUntersForschA, 1997,204:151-155.6唐传核,彭志英等.苹果多酚的开发及应用J.中国食品添加剂.2001(2):41-45.7王思新,刘杰超等,焦中高等.树脂法吸附分离苹果汁中多酚物质的研究J.果树学报,2005,22(1):11-15.8杨响等.苹果多酚提取工艺的研究进展J.黑龙江中医药,2010:1. 9杨薇,张晓旭等.苹果多酚功能及其作用机理的
18、研究进展J.食品研究与开发,2012,33(1):193-196.10戚向阳,陈福生等.苹果多酚抑菌作用的研究J.食品科学,2003,24(5):33-36.11金莹,孙爱东,崔莉,潘玉君等.苹果多酚超声波提取条件的优化研究J.食品工业科技,2005,2(12)：99-100.12杨联松,檀根甲,徐美清等.茶多酚抑菌作用和防腐效果初探J.安徽农业科学,1996,24(4):373-375.13王艺璇,王世平.苹果多酚提取物对血管紧张素转化酶活性的抑制J.中国农学通报,2012,28(06):257-261.14钱志伟等.苹果多酚的提取分离以及在食品中的重组应用J.农产品加工学刊,2009,6:
19、75-82.15栾晏,籍保平等.苹果多酚浸提方法的研究学,2005,26(9):211-215.16任文霞,李建科,仇农学等.超声波辅助提取苹果渣多酚工艺J.食品与生物技术学报,2008,27(4) :20-23.17Valerie Camel Microware -assisted solvent extraction of environmental samplesJ.Trends in Analytical Chemistry,2000,19(4):229-30.18王丽,李化,张钟等.微波辅助提取苹果皮中的多酚类物质J.Experimental ReportsTheoretical Researches,2007,10. 19卢锦花,胡小玲,岳红等.大孔吸附树脂对银杏叶黄酮类化合物吸附及解吸的研究J.化学研究与应用,2002,14(2):164-167.20张泽生,徐英等.大孔吸附树脂对苹果渣中苹果多酚吸附性能的研究J.食品研究与开发,2006,27(9):24-27.21艾志录,王育红等.大孔树脂对苹果渣中多酚物质的吸附研究J.农业工程学报,2007,23(8):245-248.
