超声辅助低共熔溶剂提取红松树皮原花青素及动力学研究_周佳悦.pdf

周佳悦，候艳丽，王凡予，等.超声辅助低共熔溶剂提取红松树皮原花青素及动力学研究 J.食品工业科技，2023，44（14）：229236.doi:10.13386/j.issn1002-0306.2022100070ZHOU Jiayue,HOU Yanli,WANG Fanyu,et al.Ultrasonic-Assisted Deep Eutectic Solvent Extraction of Proanthocyanidins fromKorean Pine Bark and Its KineticsJ.Science and Technology of Food Industry,2023,44(14):229236.(in Chinese with Englishabstract).doi:10.13386/j.issn1002-0306.2022100070 工艺技术 超声辅助低共熔溶剂提取红松树皮原花青素及动力学研究超声辅助低共熔溶剂提取红松树皮原花青素及动力学研究周佳悦1，候艳丽1，王凡予1，郭庆启1,2,*（1.东北林业大学生命科学学院，黑龙江哈尔滨 150040；2.黑龙江省森林食品资源利用重点实验室，黑龙江哈尔滨 150040）摘要：目的：对超声辅助低共熔溶剂法提取红松树皮原花青素的工艺条件进行优化，拟合提取动力学方程，旨在对红松树皮中原花青素的资源开发利用提供理论和技术参考。方法：以原花青素得率为指标，筛选最佳低共熔溶剂体系，并进一步通过单因素结合响应面优化超声辅助低共熔溶剂提取红松树皮中原花青素的主要工艺参数。通过提取过程中不同温度和不同时间条件下原花青素得率的变化，拟合出最佳的原花青素提取动力学模型并验证。结果：氯化胆碱、丙三醇和水的摩尔比为 1:1:4 制备的低共熔溶剂为红松树皮原花青素的最佳提取溶剂；响应面法优化工艺参数条件为：液料比 16 mL/g，超声时间 50 min，超声温度 55，超声功率 480 W 时，红松树皮原花青素的提取效果最好，原花青素得率为 4.11%；Boltzman 模型能够很好地拟合超声辅助低共熔溶剂提取原花青素动力学过程（R20.9768），模型验证值与预测值拟合度较高（R20.9442）。结论：超声辅助低共熔溶剂可以有效地促进红松树皮原花青素的传质，确定 Boltzman 模型为提取原花青素的最佳动力学模型，该提取工艺也可以为相关天然活性物质提取提供参考。关键词：低共熔溶剂，原花青素，超声辅助提取，提取动力学本文网刊:中图分类号：TS201.2 文献标识码：B 文章编号：10020306（2023）14022908DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2022100070Ultrasonic-AssistedDeepEutecticSolventExtractionofProanthocyanidinsfromKoreanPineBarkandItsKineticsZHOUJiayue1，HOUYanli1，WANGFanyu1，GUOQingqi1,2,*（1.College of Life Science,Northeast Forestry University,Harbin 150040,China；2.Key Laboratory of Forest Food Resources Utilization of Heilongjiang Province,Harbin 150040,China）Abstract：Objective:The technological conditions of ultrasonic-assisted deep eutectic solvent extraction of proanthoc-yanidins from Korean pine bark were optimized,and the extraction kinetics equation was fitted.The purpose was to providetheoretical and technical reference for the development and utilization of proanthocyanidins from Korean pine bark.Method:Taking the yield of procyanidins as the index,the best deep eutectic solvent system was selected.The maintechnological parameters of ultrasonic-assisted deep eutectic solvent extraction of proanthocyanidins from Korean pine barkwere further optimized by single factor combined with response surface methodology.Through the change of the yield ofproanthocyanidins under different temperature and time during the extraction process,the best kinetic model ofproanthocyanidins extraction was fitted and verified.Result:The results showed that deep eutectic solvent with the molarratio of choline chloride,glycerol and water of 1:1:4 was the best solvent for extracting proanthocyanidins from Koreanpine bark.The best process parameters optimized by response surface methodology were as follows:The ratio of liquid to 收稿日期：20221010 基金项目：黑龙江省重点研发计划指导类项目（GZ20210114）。作者简介：周佳悦（1997），女，硕士，研究方向：食品加工与安全，E-mail：。*通信作者：郭庆启（1978），男，博士，副教授，研究方向：植物资源精深加工和功能食品开发，E-mail：。第 44 卷 第 14 期食品工业科技Vol.44 No.142023 年 7 月Science and Technology of Food IndustryJul.2023 material was 16 mL/g,ultrasonic time was 50 min,ultrasonic temperature was 55,and ultrasonic power was 480 W.Theextraction effect of proanthocyanidins from Korean pine bark was the best,and the yield of proanthocyanidins was 4.11%.Boltzman model could well fit the kinetic process of ultrasonic-assisted deep eutectic solvent extraction ofproanthocyanidins(R20.9768),and the validation value of the model was highly ansistent with the prediction value(R20.9442).Conclusion:Ultrasonic-assisted deep eutectic solvent could effectively promote the mass transfer ofproanthocyanidins from Korean pine bark,and Boltzman model was determined to be the best kinetic model for extractionof proanthocyanidins.The extraction process could also provide reference for the extraction of relevant natural activesubstances.Keywords：deep eutectic solvent；proanthocyanidins；ultrasonic assisted extraction；extraction kinetics 原花青素是一类由不同数量的儿茶素、表儿茶素或没食子酸经 C4-C6或 C4-C8键缩合而成的聚多酚类物质，结构中大量活性酚羟基的存在使其对活性氧自由基和脂质过氧化自由基具有很强的清除作用，一直是抗氧化研究领域的热点1。红松，又名果松，属松科、常绿针叶乔木2，主要分布在我国东北长白山至小兴安岭地区。红松树皮呈灰褐色长方鳞状块片，含有较丰富的的原花青素类化合物，含量在 9%左右，其中利用价值高的低聚体部分占比 40%以下，近 60%为多聚体的形式存在3。目前，对红松树皮原花青素的提取方法主要有有机溶剂提取法4、酶解法5及超声波辅助提取法6等。Abbott 等7在 2003 年首次提出低共熔溶剂（Deep Eutectic Solvent，DES）通常由氢键受体和氢键供体组成。其中，以氯化胆碱作为氢键受体和其它氢键供体组成的低共熔溶剂体系在提取多酚、黄酮和多糖等生物活性物质方面进行了较多研究8。Zhang 等9利用氯化胆碱和 1,4-丁二醇形成的 DESs提取怀山药中的活性多糖成分，使怀山药多糖的得率大幅度提高。王晓艺等10利用超声分别辅助低共熔溶剂和乙醇对玫瑰中的多酚进行提取，发现低共熔体系提取得到的多酚含量比乙醇提取含量高 24%。低共熔溶剂因其具有制备简单快捷、安全性高、成本低、可生物降解、无毒、提取率高、可回收利用等优点，所以被作为提取天然产物活性成分的绿色溶剂广泛使用11，而将超声辅助低共熔溶剂法用于对红松树皮原花青素的提取还未见报道。红松树皮作为一种森林资源废弃物，没有得到很好的开发利用，目前主要是作为燃料或者提取栲胶。本实验将超声辅助低共熔溶剂法用于对红松树皮原花青素进行提取，优化提取工艺参数，并对提取工艺过程进行动力学模型的建立和验证，旨在对红松树皮中原花青素的提取和开发利用提供理论和技术参考。1材料与方法 1.1材料与仪器红松（Pinus koraiensis）树皮东北林业大学帽儿山实验林场提供；儿茶素标准品纯度 98.0%，上海源叶生物技术有限公司；所用试剂均为分析纯。AL-1041C 分析天平METTLER TOLEDO 公司；D5A 离心机湖南凯达科学仪器有限公司；SK5200BT 超声清洗器上海科导超声仪器有限公司；TU1900 紫外可见分光光度计北京普析通用仪器有限责任公司；JP-1000B-2 高速多功能粉碎机永康市永久工贸有限公司。1.2实验方法 1.2.1 原料处理红松树皮 40 烘干粉碎，过 60目筛，按料液比 1:6 g/mL 条件，正己烷浸泡，50 下脱脂 24 h12，真空过滤后得红松树皮脱脂粉末。1.2.2 原花青素得率的计算采用香草醛-盐酸法13进行原花青素含量的测定，得到儿茶素标准曲线方程为：y=0.0022x+0.0146（R2=0.999）。W(%)=CVNM100式中：W 为原花青素得率（%）；C 为原花青素质量浓度（mg/mL）；V 为提取液体积（