超聲酶解法提取糙米多酚工藝優化研究

滿朝坤 趙秀紅 姜忠麗 徐彩虹 張一凡 張歡

摘要：以黑色糙米為研究對象，在單因素試驗基礎上，通過正交試驗優化超聲酶解法提取糙米多酚的工藝條件。結果表明：最佳工藝條件為料液比1∶30（g/mL）、酶添加量6%、超聲時間15 min、超聲功率350 W、超聲溫度55 ℃，此條件下糙米多酚提取量為5.301 mg/g。

關鍵詞：糙米;多酚;酶解;提取;工藝;優化

中圖分類號：TS210.1? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2019）05-0028-03

多酚是糙米中主要活性物質之一，近年來多種方法聯用提取糙米多酚取得了很好的效果，但目前尚未發現超聲與纖維素酶聯用提取糙米多酚的相關報道。本課題以黑色糙米為研究對象，在單因素試驗基礎上，通過正交試驗確定最佳工藝條件，以期為糙米多酚的提取及深入研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黑糙米：產自陜西漢中洋縣;纖維素酶（≥6 000 U/mg）;沒食子酸（純度≥98%）：南京源植生物科技有限公司;石油醚（沸程60～90 ℃）;福林酚試劑、無水碳酸鈉、檸檬酸、檸檬酸鈉、磷酸、甲醇（均為分析純）。

1.2 儀器與設備

ESJ120-4B電子天平：沈陽龍騰電子有限公司;UV-1200S型紫外可見分光光度計：翱藝儀器（上海）有限公司;RRHP-200型萬能高速粉碎機：歐凱萊芙寶業公司;ZQPW-70全溫振蕩培養箱;DHG-9146A型電熱恒溫鼓風干燥箱：上海精宏實驗設備有限公司;15A481超聲清洗機：寧波新芝生物科技有限公司;Avanti J高效離心機：貝克曼庫爾特商貿（中國）有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 原料脫脂處理 參考相關文獻，將樣品脫脂后冷藏備用。

1.3.2 標準曲線繪制及樣品測定 配置0.1 mg/mL沒食子酸標準液。分別精確吸取0，100，200，300，400，

500 μL標準液，加入1 mL福林酚和2 mL 15%Na2CO3溶液，定容至10 mL。避光靜置2 h，測定760 nm處的吸光度。以沒食子酸質量濃度為橫坐標，以吸光度為縱坐標，繪制標準曲線，得到回歸方程Y=0.109 3 X+0.024 1（R2=0.999 4）。以pH 5.4的檸檬酸—檸檬酸鈉緩沖液為提取劑，將樣品按一定比例加入纖維素酶和預熱后的緩沖液，超聲提取后以4 000 r/min冷卻離心15 min，取0.5 mL上清液，測定樣品中總酚含量（以沒食子酸當量計）。按照式（1）計算多酚提取量（mg/g）：

式中：C為樣液中多酚質量濃度，μg/mL;V1為稀釋體積，mL;V2為樣液體積，mL;V3為取樣體積，mL;M為樣品質量，g。

1.3.3 單因素試驗 以料液比1∶30、酶添加量3%、超聲時間20 min、超聲溫度50 ℃、超聲功率300 W為固定水平，分別考察料液比1∶10，1∶15，1∶20，1∶25，

1∶30，1∶35，1∶40（g/mL），酶添加量1%，2%，3%，4%，5%，6%，7%，超聲時間1，5，10，15，20，25，30 min，超聲功率200，250，300，350，400，450，500 W，超聲溫度35，40，45，50，55，60，65 ℃對多酚提取量的影響。

1.3.4 正交試驗 根據單因素結果，設計四因素三水平L9（34）正交試驗，以糙米多酚提取量為指標，確定最佳工藝條件。正交試驗設計見表1。

1.4 數據處理

數據取5次重復試驗的平均值，利用Microsoft Excel 2003和Origin 2017軟件進行數據處理。

2 結果與分析

2.1 料液比對多酚提取量的影響

不同料液比下多酚提取量測定結果如圖1所示。

由圖1可以看出：隨著料液比增大，多酚提取量逐漸升高，在料液比1∶30時達到最大值4.710 mg/g，之后略有降低。這可能是由于酶解效果減弱造成的。因此，確定最佳料液比為1∶30。

2.2 酶添加量對多酚提取量的影響

不同酶添加量下多酚提取量測定結果如圖2所示。

由圖2可以看出：隨著酶用量增大，多酚提取量先急劇升高然后增長緩慢，當酶添加量為5%時多酚提取量為5.104 mg/g，繼續增大酶用量后升高幅度不大。這可能是由于過多的酶使底物處于飽和狀態?？紤]經濟效益，確定最佳酶添加量為5%。

2.3 超聲溫度對多酚提取量的影響

不同超聲溫度下多酚提取量測定結果如圖3所示。

由圖3可以看出：隨著超聲溫度升高，多酚提取量先逐漸升高，在55 ℃時達到最大值5.112 mg/g，高于55 ℃后降低。這可能是溫度升高抑制了酶的活性。因此，確定最佳超聲溫度為55 ℃。

2.4 超聲功率對多酚提取量的影響

不同超聲功率下多酚提取量測定結果如圖4所示。

由圖4可以看出：隨著超聲功率增大，多酚提取量先升高后降低，在功率為350 W時達到最大值5.146 mg/g。這可能是由于超聲使分子運動加快、增大其穿透力，從而加速多酚溶出。因此，確定最佳超聲功率為350 W。

2.5 超聲時間對多酚提取量的影響

不同超聲時間下多酚提取量測定結果如圖5所示。

由圖5可以看出：隨著超聲時間延長，多酚提取量先升高后降低，在超聲10 min時達到最大值5.242 mg/g。這可能是由于開始時酶與底物充分接觸，反應一定時間后多酚溶出完全，使得提取量降低。因此，確定最佳超聲時間為10 min。

2.6 正交試驗結果

根據單因素結果，通過正交試驗對糙米多酚提取工藝進一步優化，結果見表2。

由表2可知：各因素對糙米多酚提取量的影響大小順序為B>A>C>D，最佳組合為A2B3C3D2，即料液比1∶30、酶添加量6%、超聲時間15 min、超聲功率350 W。在此條件下進行5次平行驗證試驗，得到糙米多酚實際提取量分別為5.298，5.295，5.297，5.304，5.309 mg/g，平均值為5.301 mg/g，高于已有9個試驗方案中的糙米多酚提取量，表明得到的優化方案合理。

3 結論

通過單因素和正交試驗得出結論：超聲酶解法提取糙米多酚的最佳工藝條件為料液比1∶30（g/mL）、酶添加量6%、超聲時間15 min、超聲功率350 W、超聲溫度55 ℃;在此條件下，糙米多酚的平均提取量為5.301 mg/g。

參考文獻

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Research on Optimization of Ultrasonic Enzymatic

Extraction of Brown Rice Polyphenols

MAN Chaokun， ZHAO Xiuhong， JIANG Zhongli*， XU Caihong， ZHANG Yifan， ZHANG Huan

（College of Grain Science and Technology， Shenyang Normal University， Shenyang 110034， China）

Abstract： Taking black brown rice as the research object， the optimum extraction technology of brown rice polyphenols by ultrasonic enzymatic hydrolysis was determined by orthogonal experiment on the basis of single factor. The results showed that： The optimum process was ratio of material to liquid 1∶30 （g/mL）， enzyme addition 6%， ultrasonic time 15 min， ultrasonic power 350 W and ultrasonic temperature 55 ℃， and under this condition the amount of brown rice polyphenol extracted was 5.301 mg/g.

Key words： brown rice; polyphenol; enzymolysis; extraction; process; optimization