鲍玲玲　黄仁富

摘 要：以废弃物菠萝蜜果皮为原材料，采用超临界二氧化碳萃取技术提取果皮中具有功能性的黄酮类化合物，提高菠萝蜜产业的经济价值。通过单因素试验及正交试验，确定最优工艺条件为提取温度60 ℃、提取压力30 MPa、提取时间2.5 h、夹带剂流量0.6 mL·min-1，此条件下黄酮的提取率为14.96%。

关键词：菠萝蜜果皮;黄酮;超临界CO2提取

Abstract：Waste jackfruit peel as raw material， functional flavonoids from peel were extracted by supercritical carbon dioxide extraction，increase the economic value of the jackfruit industry. Through single factor test and orthogonal test， to determine the optimal process conditions for extracting temperature 60 ℃， extraction pressure 30 MPa， extraction time 2.5 h， entrainer flow rate 0.6 mL·min-1， the extraction rate of flavonoids was 14.96%.

Key words：Jackfruit peel; Flavonoids; Supercritical carbon dioxide extraction

中图分类号：TS209

菠萝蜜（Jackfruit）又称树菠萝、木菠萝，素有“热带珍果”之称，主要分布在广东、广西、海南、云南等热带与亚热带地区[1]。菠萝蜜果肉鲜甜可口，但果皮和种子约占总重的50%，直接弃去会造成极大的资源浪费和环境污染[2]。已有研究指出，菠萝蜜果皮中富含膳食纤维、多酚、黄酮等天然活性物质，这些物质具有抗氧化、抗菌消炎、抗肿瘤等保健功效，是有待开发利用的资源[3]。目前，菠萝蜜果皮中黄酮类化合物的提取方法有大孔树脂分离法和酶解提取法，这些提取方法工艺较为复杂，黄酮得率不高[4]。本研究采用超临界CO2萃取技术提取菠萝蜜果皮中的黄酮，萃取工艺简单，黄酮得率较高，提高了菠萝蜜综合利用价值，为菠萝蜜产业提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

菠萝蜜，市售;无水乙醇、氢氧化钠、亚硝酸钠、盐酸、锌粉等均为分析纯;芦丁标准品，中国食品药品检定研究院;二氧化碳气体≥99.0%。

1.2 仪器与设备

精密电子天平，北京赛多利斯仪器有限公司生产;真空干燥箱，上海三发科学仪器有限公司生产;HA120-50-02超临界萃取装置，美国Water公司生产;超细粉碎机，广州大祥电子机械设备有限公司生产;KA-1000C低速离心机，上海安亭科学仪器厂生产;JA5003B电子分析天平，上海精科天美科学仪器有限公司生产;SHZ-CB循环水式多用真空泵，鞏义市予华仪器有限公司生产;101AS-3不锈钢数显电热鼓风干燥箱，上海沛东荣丰科学仪器有限公司生产;T6型紫外分光光度计，北京普析通用仪器有限公司生产。

1.3 实验方法

1.3.1 标准曲线的绘制

以芦丁作标准品，绘制标准曲线，标准品120 ℃干燥至恒重，准确称取芦丁标准品0.011 5 g于50 mL容量瓶中，用60%乙醇溶液溶解并定容，得浓度0.23 mg·mL-1芦丁标准液。准确吸取芦丁标准溶液0.0、2.5、5.0、7.5、10.0 mL和12.5 mL于25 mL容量瓶中，加入5%的NaNO2溶液0.75 mL，摇匀，放置6 min后加入10%的Al（NO3）3溶液0.75 mL，摇匀，放置6 min后加入4% NaOH溶液10 mL，用60%乙醇定容，摇匀，10～15 min后于500 nm处测定吸光度A[5]。

1.3.2 工艺流程

菠萝蜜果皮→清洗→干燥→筛分→超临界CO2萃取→定容→测试吸光度→计算提取率[6]。

1.3.3 单因素试验

称取10 g菠萝蜜果皮粉末装入萃取釜中，分别对超临界萃取温度、萃取压力、萃取时间、夹带剂流量进行单因素试验，以菠萝果皮总黄酮的提取率为指标，确定各因素的最佳选择范围[7]。

（1）超临界CO2流体萃取温度对黄酮萃取率的影响。称取10 g菠萝蜜果皮粉，固定萃取压力30 MPa、萃取时间2.5 h、夹带剂流量0.6 mL·min-1，分别设定萃取温度为40、50、60、70 ℃和80 ℃进行萃取，分别计算不同温度条件下黄酮的萃取率。

（2）超临界CO2流体夹带剂流量对黄酮萃取率的影响。称取10 g菠萝蜜果皮粉，固定萃取压力30 MPa、萃取时间2.5 h、萃取温度60 ℃，分别设定夹带剂流量0.2、0.4、0.6、0.8 mL·min-1和1.0 mL·min-1进行萃取，分别计算不同夹带剂流量条件下黄酮的萃取率。

（3）超临界CO2流体萃取时间对黄酮萃取率的影响。称取10 g菠萝蜜果皮粉，固定萃取压力30 MPa、萃取温度60 ℃、夹带剂流量0.6 mL·min-1，分别设定萃取时间为1.5、2.0、2.5、3.0 h和3.5 h进行萃取，分别计算不同时间条件下黄酮的萃取率。

（4）超临界CO2流体萃取压力对黄酮萃取率的影响。称取10 g菠萝蜜果皮粉，固定萃取温度60 ℃、萃取时间2.5 h、夹带剂流量0.6 mL·min-1，分别设定萃取温度为20、25、30、35 MPa和40 MPa进行萃取，分别计算不同压力条件下黄酮的萃取率。

1.3.4 正交试验

根据单因素实验结果，选取超临界CO2流体萃取温度、萃取压力、萃取时间、夹带剂用量4个因素，每个因素设计4个水平，以黄酮萃取率为考察指标，按正交表设计正交试验优化萃取工艺，正交试验的因素水平表见表1。

2 结果与分析

2.1 标准曲线

根据1.3.1标准曲线的制作方法，得出回归曲线的方程为y=0.014 6x+0.028 3，相关系数R2=0.990 6，如图1所示。

2.2 萃取温度对黄酮萃取量的影响

由图2可知，随着温度逐渐升高，黄酮的提取率也逐渐增加，在60 ℃时提取率达到最大。但超过

60 ℃以后，黄酮的提取率逐渐降低，这可能是由于过高温使CO2气体的密度降低，导致黄酮的溶解度减小，降低了黄酮的提取率。

2.3 夹带剂流量对黄酮萃取量的影响

由图3可知，随着乙醇夹带剂流量的增加，黄酮的提取率也不断增加。当夹带剂流量达到0.60 mL·min-1时，黄酮的提取率达到最大。但超过0.60 mL·min-1后，黄酮的提取率不再升高，可能是由于在0.60 mL·min-1的流量时，夹带剂和菠萝蜜果皮中黄酮的性质相似，因此提取率较高。

2.4 萃取时间对黄酮萃取量的影响

萃取时间对黄酮提取率的影响如图4所示。

由图4可知，随着时间的增加，黄酮的提取率也逐渐增加。当提取时间超过2.5 h时，黄酮的提取率基本保持恒定。可能是由于随着时间的增加，黄酮化合物不断溶解出来，当时间达到2.5 h后，黄酮的溶解度基本达到饱和或者放缓，提取率基本恒定。

2.5 萃取压力对黄酮萃取量的影响

由图5可知，随着提取压力的升高，黄酮的提取率先增加后减少，在30 MPa时，提取率达到最大值。这可能是由于压力增加有助于黄酮溶解度的增加，当超过30 MPa后，溶解度降低。

2.6 正交试验

由表2中极差分析结果可知，超临界CO2流体萃取菠萝蜜果皮黄酮的各因素影响依次为萃取温度（A）>夹带剂流量（B）>萃取压力（D）>萃取时间（C）。由正交试验表优化得到的最优组合为A3B2C4D3;由k值得到的最优组合为A3B2C3D2，最优组合不一致，需进行验证试验。

在工艺条件A3B2C3D2和A3B2C4D3下，分别做3组平行实验，测得的黄酮提取率见表3所示。结果表明，组合A3B2C4D3为菠萝蜜果皮黄酮提取的最佳工艺组合。该提取方法技术简单、条件易控制、提取率高，可为菠萝蜜产业的应用价值提供理论依据。

3 结论

采用超临界CO2萃取方法，通过研究不同萃取温度、萃取压力、萃取时间、夹带剂流量菠萝蜜果皮中黄酮类化合物提取率的影响，确定了各因素的最优水平，并采用正交试验优化提取工艺，确定最优工艺条件为提取温度60 ℃、提取压力30 MPa、提取时间2.5 h、夹带剂流量0.6 mL·min-1，此條件下黄酮平均提取率为14.96%。

参考文献：

[1]王萍，易建勇，刘璇，等.菠萝蜜加工技术研究进展[J].农产品加工，2014（6）：67-68.

[2]吴刚，陈海平，桑利伟，等.中国菠萝蜜产业发展现状及对策[J].热带农业科学，2013，33（2）：91-94.

[3]邓梦琴，林晓瑛，张明，等.大孔树脂分离纯化菠萝蜜果皮黄酮工艺及其抗氧化活性研究[J].食品工业科技，2017，38（5）：246-251.

[4]段宙位，谢辉，何艾，等.大孔树脂纯化菠萝蜜果皮黄酮工艺及[J].食品工业科技，2017（13）：186-190.

[5]张兴桃，张东京，董曾，等.超临界CO2萃取景天三七总黄酮的工艺优化[J].宿州学院学报，2017，32（5）：119-121.

[6]师江，曹海燕，郭芬.菠萝蜜籽营养成分分析与安全性评价[J].食品研究与开发，2018，39（14）：193-196.

[7]由文颖，王国成，刘艳蕊.CO2超临界萃取法提取山楂核中黄酮的工艺研究[J].辽宁化工，2016，45（8）：1002-1005.