赣南脐橙果皮中橙皮苷提取工艺研究

赣南脐橙果皮中橙皮苷提取工艺研究
赵永会;顾丹丹;马小茗;魏田田;李丹;王卫博;于宏伟
【摘要】AbstractThe conditions for the extraction hesperidine by alkali leaching acid precipitation method from gannan navel orange peel with orthogonal experimental are studied. The results show that the optimum conditions are 25 g gannan navel orange peel,feed liquid ratio 1:30 (g/mL) and 1.0 h extraction time. The high yield is 2.14%,the crude is purified by recrystallization and the yield is 74.0%,and product is char-acterized by
one-dimensional infrared spectroscopy and second-derivative infrared spectroscopy.%采用碱浸酸析的方法研究了赣南脐橙果皮中提取橙皮苷的正交工艺.研究表明：25 g橙皮粉中,在1.5 g的氢氧化钙添加量,1.0 h提取时间,1：
30(g/mL)的料液比的最佳工艺条件下,粗产品收率可达2.14%.粗产品经过重结晶的方法进行分离提纯,结晶收率达到74.0%,产品结构经过一维红外光谱和二阶导数红外光谱表征,为目标产物.
【期刊名称】《石家庄学院学报》
【年(卷),期】2015(000)003
【总页数】4页(P13-16)
【关键词】橙皮苷;碱浸酸析;正交实验;一维红外光谱;二阶导数红外光谱;表征
【作者】赵永会;顾丹丹;马小茗;魏田田;李丹;王卫博;于宏伟
【作者单位】鹿泉市动物卫生监督所，河北石家庄050200;石家庄学院化工学院，河北石家庄 050035;石家庄学院化工学院，河北石家庄 050035;石家庄学院化
工学院，河北石家庄 050035;石家庄学院化工学院，河北石家庄 050035;石家庄学院化工学院，河北石家庄 050035;石家庄学院化工学院，河北石家庄050035
【正文语种】中文
【中图分类】TQ21
脐橙，主产区在美洲各国，主要特征是果顶有脐，果形一般较大，果皮较粗糙，但较易剥离[1].国外脐橙品种主要包括：华盛顿脐橙（Washington navel）、汤姆
生脐橙（Thomson）、罗伯生脐橙（Robertson）、哈姆林脐橙（Hamlin）、贾发脐橙（Jaffa）、乔伯脐橙（Joppa）和卡特尼拉脐橙（Cadenera）等[1]；而国内则以赣南脐橙和奉节脐橙为主要代表.我国具有丰富的脐橙资源，而每年约占整
个脐橙重量20%的橙皮除了少量作为中药材（陈皮）外，大部分作为废弃物丢弃.近年来，研究人员发现，橙皮可广泛的应用在蛋鸡和肉鸡的饲料添加剂中，并取得良好的应用效果[2，3].橙皮苷是一类天然黄酮类化合物，主要存在于脐橙果皮中，广泛应用于医学[4-9]、化学[10-12]、食品及饲料科学[13-15]等领域中.传统的橙
皮苷提取方法有：溶剂萃取法[16，17]、碱浸酸析等方法[18-21]等.其中碱浸酸析法只消耗价格低廉的无机酸及碱，生产成本较低，因此具有重要的应用价值.石家
庄学院化工学院与鹿泉市动物卫生监督所合作，以石家庄市场上常见的赣南脐橙果皮为原料，采用碱浸酸析法，设计9组正交实验，系统开展了橙皮苷提取研究工作.
1.1 仪器与试剂
红外光谱仪（Spectrum 100型，美国PE公司）、电子天平（YP202N型，上海精密科学仪器有限公司）、高速万能粉碎机（FW-100型，天津市泰斯特仪器有限公司）、循环水式真空泵（SHZ-D（Ⅲ）型，巩义市英峪予华仪器厂）、精密定
时电动搅拌器（JJ-1型，江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司）、显微熔点测量
仪（X-4型，北京泰克仪器有限公司）；赣南脐橙（购于石家庄北国超市长江店）；其它试剂均为市售分析纯试剂.
1.2 实验方法
1.2.1 样品制备方法
采用压片法，1 mg橙皮苷与100 mg溴化钾混合，研磨均匀压片.
1.2.2 红外谱图数据获得及处理
一维红外光谱及二阶导数红外光谱数据的获得采用美国PE公司Spectrumv6.3.5；图形处理采用Origin 8.0.
1.2.3 干燥方法
脐橙果皮洗净后在鼓风干燥箱中，60℃干燥24 h至恒重后，高速万能粉碎机粉碎至120目后，装入干燥器中避光密封保存.
1.2.4 橙皮苷正交试验提取方法
25 g橙皮粉加入到蒸馏水中，加入一定量的碱调节pH至碱性，反应至一定时间后，减压过滤，滤液加入0.1 M盐酸，调节体系至酸性后，静置12 h后，得到大量白色固体，减压过滤，真空干燥，得到目标产物.
1.2.5 橙皮苷精制方法
室温下，0.5 g橙皮苷粗产品加入到30 mL甲醇中，加入NaOH固体调节体系
pH至11，提取30 min后，常压过滤，滤液加入0.1 M盐酸，调节pH至5，静置12 h后，减压过滤，真空干燥，得到米黄色固体，收率74.0%，熔程254-257℃.
2.1 橙皮苷的正交提取工艺实验
在之前橙皮苷单水平提取研究工作中[21]，我们发现：提取工艺中的氢氧化钙添加量、提取时间及料液比等因素对于橙皮苷的收率影响最大.最终我们重点考查氢氧
化钙添加量（1.50 g，1.75 g和2.00 g）、提取时间（0.5 h，1.0 h和3.0 h）和料液比（1∶30 g/mL，1∶40 g/mL和1∶50 g/mL）对于橙皮苷的提取工艺的影响（表1）.
氢氧化钙添加质量、提取时间和料液比等3个因素按照三因素三水平设计并完成
了9组正交实验（表2）.实验发现，不同的工艺中的橙皮苷的粗收率差别很大，
其中最少的收率为 0.80%（实验 7），最高的收率达到1.84%（实验3）.
为了进一步研究工艺中3个因素对于脐橙果皮中橙皮苷提取的影响，以橙皮苷的
粗收率为考核指标，对于正交实验的结果进行极差分析.由表3可知，脐橙果皮中
橙皮苷提取效果的影响顺序为：A>B=C，即：氢氧化钙的添加量>提取时间=料液比，而最佳工艺条件是A1B2C1.在最佳工艺条件下，橙皮苷提取的验证实验的粗
收率达到2.14%.
2.2 橙皮苷的结构表征
由于橙皮苷的一维红外光谱法分辨率不高（图1），进一步开展了相应的二阶导数红外光谱的研究（图2）.二阶导数红外光谱可以增加原一维红外谱图的分辨率，
其波谷位置对应着相应官能团的红外吸收峰频率[22].研究了橙皮苷的二阶导数红
外光谱，其中1 097 cm-1，1 068 cm-1的吸收峰归属于糖和多糖C-OH伸缩振动；1 205 cm-1，1 183 cm-1的吸收峰归属于酚C-OH伸缩振动；1 243 cm-1，1 134 cm-1，848 cm-1的吸收峰则归属于环醚C-O-C伸缩振动；1 243 cm-1，1 036 cm-1的吸收峰则归属于芳香醚C-O-C伸缩振动；1 649 cm-1的吸收峰归属于C=O伸缩振动；1 607 cm-1，1 521 cm-1，1 446 cm-1的吸收峰则归属
苯环C=C伸缩振动；2 939 cm-1，2 917 cm-1的吸收峰则归属-CH3伸缩振动；
3 547 cm-1，3 479 cm-1的吸收峰则归属-OH伸缩振动.经过分析，所提取的产品结构正确，为目标产物橙皮苷.
赣南脐橙果皮中橙皮苷的正交实验提取最佳条件是：25 g橙皮粉中，加入蒸馏水
750 mL，1.5 g的氢氧化钙，在室温提取时间为1.0 h，最高收率达到2.14%.粗
产品经过重结晶的方法进行分离提纯，结晶收率达到74.0%.通过一维红外光谱及二阶导数红外光谱对于橙皮苷的结构进行表征.
【相关文献】
[1]中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物志四十三卷第二册[M].北京：科学出版社，1997：184-209.
[2]魏青娟.陈皮对肉鸡生长性能的影响[J].青海畜牧兽医杂志，2012，42（3）：11-12.
[3]胡忠泽，张银平，王立克.陈皮对蛋鸡生产性能和蛋品质的影响[J].饲料研究，2011，（5）：
47-49.
[4]李荣，李俊，胡成穆，等.橙皮苷对大鼠佐剂性关节炎的治疗作用及机制[J].中国药理学通报，2008，24（4）：494-498.
[5]熊立，李俊，王雯，等.橙皮苷对大鼠胶原性关节炎的治疗作用及部分机制[J].安徽医科大学学报，2011，46（10）：1 013-1 017.
[6] TANAKA T，MAKITA H，KAWABATA K，et al. Chemoprevention of Azoxymethane-induced rat Colon Carcinogenesis by the Naturally Occurring Flavonoids，Diosmin and Hesperidin[J]. Carcinogenesis，1997，18（5）： 957-965.
[7] TANAKA T，HIROKIM，KAKUMOTOM，et al. Modifying Effect of a Flavonoid Morin on Azoxymethane-induced Large Bowel Tumorigenesis in Rates[J]. Carcinogenesis，1999，
20（8）：1 477-1 484.
[8] KOMETANI T，TERADA Y，NISHIMUER T，et al. Transglycosy Lation to Hesperidin by Cyclodextrin Glucanotransferase From an Alkalophilic Bacillus Species in Alkaline pH and Properties of Hesperidin Glycosides[J].Biosci Biotech Biochem，1994，58（11）：1990-1994.
[9]李荣，李俊，胡成穆，等.橙皮苷对免疫功能低下小鼠免疫调节作用的实验研究[J].中国药理学通报，2007，23（2）：169-172.
[10]单杨，李高阳，汪秋安，等.橙皮苷半合成5种生物活性黄酮类化合物[J].有机化学，2008，28（6）：1 024-1 028.
[11] LEWIN G，MACIUK A，THORET S，et al. Semisynthesis of Natural Flavones Inhibiting Tubulin Polymerization，from Hesperidin[J]. J Nat Prod，2010，73（4）：702-706. [12]朱秀芳，贺光艳，成会玲，等.橙皮苷印迹聚合物的识别性能及机理研究[J].化学研究与应用，2009，21（11）：1 516-1 520.
[13] ROUSEFF U L，MARTIN S F，YOUTSEY C O. Quantitative Survey of Narirutin，
Naringin，Hesperidin，and Neohesperidin in Citrus[J]. J Agric Food Chem，1987，35（6）：1 027-1 030.
[14]朱思明，秦慧民，祖俊文.橙皮苷-铜配合物结晶工艺条件研究[J].中国食品添加剂，2009，6（97）：154-157.
[15] MANTHEY J A，GROHMANN K. Concentrations of Hesperidin and Other Orange Peel Flavonoids in Citrus Processing Byproducts[J]. J Agric Food Chem，1996，44（3）：811-814.
[16] PRITCHETTDE，MERCHANTHE. The Purification of Hesperidin with Formamide[J]. JAmChem Soc，1946，68（10）：2 108-2 109.
[17] SCORDINO M，MAURO A D，PASSERINI A，et al. Adsorption of Flavonoids on Resins：Hesperidin[J]. J Agric Food Chem，2003，51（24）：6 998-7 004.
[18]杨爱苓.橙皮苷及其系列产品的提取工艺[J].精细化工，2002，19（5）：259-261.
[19]梁开玉，罗启波，喻梅.从陈皮中提取橙皮苷工艺研究[J].重庆工商大学学报（自然科学版），2004，21（1）：19-22.
[20]朱思明，于淑娟，杨连生，等.陈皮中橙皮苷的超声法提取与结晶[J].食品工业科技，2005，26（6）：131-134.
[21]王颖，高翔，王卫博，等.红橘果皮中橙皮苷提取工艺研究[J].石家庄学院学报，2013，15（3）：32-37.
[22]李丹，毕丁文，杨璐，等.橙皮素的制备[J].石家庄学院学报，2014，16（3）：19-22.。