从油茶果壳中提取天然抗氧化剂的研究.pdf

第 14 卷第 2 期广东工业大学学报Vol.14 No.21997 年 6 月Journal of Guangdong University of Technology June 1997从油茶果壳中提取天然抗氧化剂的研究 林生深1)张晋2)张红2)杨辉荣2)(1)珠海华丰食品工业有限公司,珠海,5190552)广东工业大学化学工程系,广州,510090)摘要首次深入而全面地进行了从油茶果壳中提取天然抗氧化剂的研究,确定了其最佳提取工艺条件;对油茶果壳提取物的有效抗氧化成份进行了较为详细的结构鉴定;采用 POV 法对油茶果壳抗氧剂的抗氧化性能进行了研究.关键词天然抗氧化剂;油茶果壳;没食子酸中图资料法分类号O629.8;TQ28近年来,随着人们对食品安全的关注的日益增强,在回归自然的心理影响下,以及对合成物质争议、不信赖乃至恐惧的情况下,天然抗氧化剂的开发与应用自然成为了一个研究热点.尽管从植物材料中提取天然抗氧化物的研究工作十分活跃,也取得很大的成绩,可真正用于食品工业的商品化品种却不多,其中一个最主要的制约因素是价格问题.如果能开发出一种效能与价格因素的综合力接近合成抗氧化剂的天然抗氧化剂,那将有可能取代人工合成抗氧化剂.油茶果壳含有一定量的天然抗氧化物,但一直未为学者所注意.本文首次报道了从油茶果壳中提取天然抗氧化剂的研究.通过提取工艺的正交试验,确定了最佳提取条件;采用-胡萝卜素共氧化法 1初步确定有效抗氧化组分,并测定其含量;对有效抗氧化组分进行了详细的薄层色谱分析和 HPLC-UV 分析.结果表明,抗氧化主要成分为天然没食子酸和儿茶素类物质.我国的油茶资源十分丰富,据统计,全国有油茶 36.67 万 hm2(5500 万亩)2,每年产油15 亿 kg,这将带来 100多亿 kg 的油茶果壳.如此庞大的数量,若能加以有效利用,将能产生巨大的经济效益.1 实验部分1.1正交试验研究1.1.1 正交试验设计采用 L9(33)正交试验设计组合表,对丙酮-水混合溶剂配比,提取方式、溶剂倍数三个因子正三个不同水平上进行优选试验.1.1.2 正交试验方法称取 5g 油茶果壳粉末,置于 250mL 三口烧瓶中,于恒温水浴中,在回流条件下进行搅拌浸提 1h,连续二次,合并滤液,然后用提取剂定容至 250mL,分别用 KMnO4法及络合滴定法 3进行总还原物及鞣质的含量测定和提取率的计算.收稿日期:1996-07-171.2提取次数、提取时间及重复性实验1.2.1 提取次数的研究称取油茶果壳粉末 10g,用 20 倍量的 60%丙酮在回流条件下搅拌浸提 1h,连续重复提取9次,直至滴加 1%铁胺矾不呈蓝色为止,计算每次的还原性物质及鞣质的提取率.1.2.2 提取时间的研究在上述提取条件下,分别提取 30min,60min,120min,180min,计算提取率.1.2.3 最佳工艺条件的重复性实验取 5g 油茶果壳粉末三份,于最佳条件下进行提取,计算每次的提取率及平均提取率.1.3油茶果壳提取物抗氧化成份的分离鉴定.1.3.1 鞣质类型分析 4 通过以下三个物性反应来进行水解鞣质和缩合鞣质的鉴定 乙酸铅 硫酸铁铵反应;香草醛浓硫酸反应;甲醛浓盐酸 硫酸铁铵反应.1.3.2 有效抗氧化组分的确定采用胡萝卜素共氧化法测定油茶果壳提取物各组分的抗氧化性.将待测组分的乙醇溶液点于硅胶板上,喷以胡萝卜素亚油酸溶液,暴露于日光下,待底色裉去,黄色的点表示该组分具有抗氧性,颜色越深,则抗氧性越高.1.3.3 紫外光谱分析根据油茶与茶叶同属山茶属植物的共性,将油茶果壳的有效抗氧化组分的紫外光谱与茶多酚的紫外光谱 5进行对照.1.3.4 薄层色谱分析运用圆形展开法选取最佳展开剂,然后利用薄层色谱进行样品的分离与制备,将分离开的组分进行紫外扫描,并对照萨特勒的 UV 标准谱图 6.1.3.5 HPLC-UV 分析HPLC 条件:色谱仪型号为 HP1090M,色谱柱:C18柱,流动相:甲醇:水=50 50(v/v),检测波长:270nm,流速:0.120mL/min,UV 扫描区域:200 350nm.1.4油茶果壳抗氧剂的抗氧化性能研究1.4.1 不同添加量的油茶抗氧化活性比较取四份油样,编号分别为 1、2、3、4,1 号为宣白对照,2、3、4 号分别为添加 0.01%、0.02%、0.04%油茶抗氧剂.在(60 1)下进行实验,测定 POV 值.1.4.2 BHT、PG、VE、油茶抗氧活性的对比实验取四份油样,编号分别为 1、2、3、4,1 号样品加 0.04%油茶,2 号样品加 0.04%BHT,3 号样品加 0.04%VE,4 号样加 0.04%PG.在(601)下进行实验,测定 POV 值.1.4.3 柠檬酸、VC、VE的增效实验取四份油样,编号分别为 1、2、3、4,1 号样加 0.02%油茶;2 号样加 0.02%油茶及 0.02%油茶及 0.02%柠檬酸,3 号样加 0.02%油茶及 0.02%VC,4 号样加 0.02%油茶及 0.02%VE.在(60 1)下进行实验,测定 POV 值.2 结果与讨论2.1正交试验结果44广东工业大学学报第 14 卷由图 1 图 2 可看出:因素 A(丙酮:水)图 1总还原物提取率因素效应曲线图 2鞣质提取率因素效应曲线是起决定作用的影响因素.由于在回流条件下,部分鞣质水解生成还原性的小分子物质,因此 因子对总还原物及鞣质提取率的影响有所不同.初步选定最佳水平组合为 A1B3C3.然后通过补点实验,最后确定最佳提取条件为:60%的丙酮水溶液于回流下搅拌浸提,提取剂用量为果茶果壳量的 20 倍。.2.2提取次数、时间及重复性实验结果通过提取次数、时间及重复性实验得出:油茶果壳总还原物含量为 30.95%,鞣质总含量为 20.48%;最佳提取工艺条件是:20 倍量的 60%丙酮水溶液在回流下连续搅拌浸提二次,每次 60min;在此最佳提取条件下,总还原性物质的提取率在 86%之间,平均为 84.5%;鞣质提取率在 80%86%之间,平均为 83.59%.2.3油茶果壳提取物抗氧化成份的分离鉴定2.3.1 油茶果壳的鞣质类型表 1 COAE 提取液鞣质类型分析结果反应名称及试剂油茶提取液Tannic acid儿茶乙酸铅反应乙酸铅溶解情况硫酸铁铵反应白色沉淀部分溶解蓝绿色白色沉淀不溶蓝色白色沉淀全溶草绿色香草醛浓硫酸反应浓硫酸反应桃红色 桃红色 甲醛浓盐酸反应硫酸铁铵反应(滤液)较多樱红色沉淀蓝色少量砖红色沉淀蓝黑色大量咖啡沉淀 注:Tannic acid 与儿茶分别属水解鞣质和缩合鞣质的代表物,其显色反应摘自文献.由表 1 结果可知:油茶果壳既含水解鞣质,含缩合鞣质,属混合鞣质型.2.3.2 有效抗氧化组分的确定利用胡萝卜素共氧化法测定结果,初步确定油茶果壳提取液的乙酸乙醇萃取物具有较强抗氧化性,即为果壳的有效抗氧化组分.2.3.3 紫外光谱分析通过与茶多酚的紫外光谱对照结果(见图 3 图 4)初步确定油茶果壳的有效抗氧化组分与茶多酚属同一类物质.45第 2 期林生深 张晋 张红 杨辉荣:从油茶果壳中提取天然抗氧化剂的研究图 3油茶果壳抗氧化剂 UV 图谱图 4茶多酚标样 UV 图谱图 5由 TLC 分离出的没食子酸 UV 图谱2.3.4 薄层色谱分析通过薄层分离得到一组分的紫外光谱的最大吸收与没食子酸的萨特勒 UV图谱基本一致(见图 5).再将该组分与没食子酸标样在同一硅胶板上展开,结果两者的比移值相同,基本确定比组分即为天然没食子酸.2.3.5 HPLC UV 分析从HPLC 色谱图(见图 6、图 7)得到:1 号峰与没食子酸标样保留时间分别为 4.540min 及4.481min,而且两者的 UV 图谱基本一致.由此,可以推断 1 号峰为没食子酸.2 号和 3 号峰的UV 图谱最大吸收峰于 280nm,对照儿茶素的萨特勒的 UV 图谱 7,可初步确定为儿茶素类物质,由于缺乏标样,无法进一步确定属哪一个儿茶素.另外通过 HPLC 定量分析,没食子酸含量为 0.55%,儿茶素类物质含量为 0.37%,分别占有效抗氧化成份的 45.45%与 30.58%.图 6油茶果壳抗氧化剂 HPLC 色谱图图 7没食子酸标样 HPLC 色谱图2.4油茶果壳抗氧化性能研究2.4.1 不同添加量的油茶抗氧化活性比较从表 2 可看出油茶抗氧化力随添加量的增加而增加.46广东工业大学学报第 14 卷表 2油茶抗氧化活性比较实验的过氧化值mmol/kg试剂加热时间t/h020406080100120140160空白对照加 0.01%油茶加 0.02%油茶加 0.04%油茶1.951.951.951.957.575.864.862.3611.2310.367.845.0216.3915.7213.4510.9723.4321.7715.3113.9835.3434.2726.1520.7143.8943.7836.7128.6762.5660.2549.9339.72103.5085.2070.6153.092.4.2 BHT、PG、VE、COAE 抗氧活性的对比实验从表 3 可看出:COAE 抗氧剂比 BHT、PG 及 VE的抗氧化性要好,具有较好的抗氧化性能.表 3对比实验的过氧化值mmol/kg试剂加热时间 t/h0204060801001201401600.04%BHT0.04%PG0.04%VE0.04%油茶1.951.951.951.955.984.554.752.369.567.346.105.0213.1011.3212.3810.9717.7515.8920.1713.9823.6121.3524.5020.7135.7833.7840.0628.6753.8050.2158.7839.7273.1270.6779.5053.092.4.3 增效实验从表 4 可看出:油茶抗氧剂同 VC、VE柠檬酸都有较好的协同作用,其中以柠檬酸的增效作用最大,这同茶多酚有相似之处表 4增效实验的过氧化值mmol/kg试剂加 热 时 间 t/h0204060801001201401600.0 2%油茶0.0 2%油茶+0.02%柠0.0 2%油茶+0.02%VC0.0 2%油茶+0.02%VE1.951.951.951.954.532.312.452.567.842.722.983.0513.053.053.533.8215.314.965.7212.9526.1510.1319.8119.2036.7119.3525.4727.5849.9326.8430.5940.0870.6735.6742.8051.363 结论1)广东省丰顺县油茶果壳的有效抗氧化成份的含量为 1.21%,虽然含量较低,但由于来源丰富,属为物利用,成本较低.另外,我们所用的是晒干了的油茶壳,据文献报道鞣质的前体儿茶酚类在新鲜果壳中的含量运较晒干后的高.2)油茶果壳抗氧化剂的主要成分为没食子酸,占 45.45%,此外还含有儿茶素类物质30.58%.47第 2 期林生深 张晋 张红 杨辉荣:从油茶果壳中提取天然抗氧化剂的研究3)油茶果壳抗氧剂的抗氧化性能较 PG、BHT 和 VE强,具有较强的抗氧化性.参考文献1李秉定.茶叶抗氧化组分的分离与鉴定.南京农业大学学报.1992,15(4):902李振纪.油茶.北京:农业出版社,1980.4 93吕湘林.络合量法在鞣质含量测定中的应用.药学学报,1965,12(3):1584张百舜.锁阳鞣质的含量测定及类型分析.中药材,1991,14(9):365钱华.油菜副产品中天然抗氧化剂的初步研究.浙江林业科技,1991,11(3):436Sadtles Standard Spectra,Standard Ultraviolet Spectrc,209our Stadtiler Research Laboratories,Inc.19667Sadtles Standard Spectra,Biochemicals-UV Spectra,BC.376UV Stadtiler Research Laboratores,Inc.1996A Study on the Extraction of the Natural Antioxidantsfrom the Shell of Camellia Oleifera AbeLin Shengshen1)Zhang Jing2)Zhang Hong2)Yang Huirong2)(1)HUAFENG FOOD INDUSTRY CO.LTD,Zhuhai,519055,2)Dept.of Chemical Engineering,GDUT,Guangzhou,510090)Abstract The extracting process of the natural antioxidants from the shell of Camellia Oleifera A-bel are first and deeply studied,and the optimum conditions are found out.The structure of mainantioxidative component are identified.The antioxidantive effect of COAE is studied with deter-mination of the peroxide value.Key words natural antioxidants;gallic acid;the shell of Camellia Olefera Abel48广东工业大学学报第 14 卷