曹 颖，张子毓，戴杨帆，田霖丹，朱 芹，许明峰

(杭州师范大学生命与环境科学学院，浙江 杭州 311121)

洋葱(AlliumcepaL.)是食药两用的葱属植物,风味独特,含有丰富的营养成分和生理活性物质,被誉为“蔬菜皇后”[1-3].洋葱在我国栽培范围广,产量高,既可作为鲜食食用，也可作为调味料使用[4-5].近年来,随着人们保健意识的提高,人们对具有增强免疫能力等功能的植物食品需求大大增加[6]，其中洋葱的研究也相对比较热门.科学研究者们对洋葱的总黄酮[7]等生理活性物质展开研究,明确了洋葱具有抗氧化、降血糖血脂血压、预防心血管疾病[8-9]等多种功效.此外，洋葱提取液也具有清除亚硝酸盐等作用[10].

植物多酚，是一类广泛存在于植物中的酚羟基结构化合物,有许多功效，如抗氧化抗衰老、抗菌抗病毒、降血压、降血脂等[11-12],因此在食品等领域都有广泛的应用前景，其中也包括作为天然抗氧化剂进行应用[13].因此，选用洋葱为多酚的提取原料，通过响应面[14]设计选定最佳工艺，提高多酚的提取量.

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

洋葱：市售；

没食子酸：生工生物工程股份有限公司；福林酚试剂、无水乙醇、Na2CO3：国药集团化学试剂有限公司.上述采用分析纯级别.

1.2 仪器与设备

FA3204B分析天平：上海精科天美科学仪器有限公司；DK-S26 电热恒温水浴锅：上海精宏实验设备有限公司；SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵：郑州长城科工贸有限公司；722E 可见分光光度计：上海光谱仪器有限公司；EYEL4 型真空冷冻干燥机：上海爱朗仪器有限公司.

1.3 方法

1.3.1 乙醇萃取洋葱多酚的工艺流程

洋葱鲜果→迅速冻结→真空冷冻干燥→粉碎过筛→乙醇浸提→抽滤→滤液→乙醇定容→洋葱多酚提取液.

1.3.2 福林酚比色法没食子酸溶液标准曲线的制作

以没食子酸为对照溶液，用福林-酚法测定多酚含量.分别取0,0.2 ,0.4,0.6,0.8,1.0，1.2 mL没食子酸标准液于7支试管中，加入1.5 mL福林酚试剂，摇匀，静置5 min，加入3 mL 10%Na2CO3，摇匀.加蒸馏水定容至10 mL,40 ℃避光反应1 h，在760 nm波长处测定吸光度值[15].

1.4 洋葱总多酚得率的计算

取上述洋葱提取液样品1.5 mL， 如上方法测量吸光度值.依照所制标准曲线计算样品多酚含量，进而计算洋葱多酚得率：

洋葱多酚得率(%)=(C×V×N)/M×100%[16].

式中：C为根据吸光度值计算出的洋葱多酚溶液质量浓度，V为洋葱多酚溶液体积，N为洋葱多酚溶液稀释倍数，M为洋葱原料干质量.

1.5 工艺优化试验说明

1.5.1 不同液料比对洋葱多酚得率的影响

在浸提时间60 min、 浸提温度60 ℃、乙醇浓度60%[17]的条件下，设计液料比10∶1、20∶1、30∶1、40∶1、50∶1对洋葱多酚的得率进行单因素实验.

1.5.2 不同浸提温度对洋葱多酚得率的影响

在浸提时间60 min、液料比30∶1、乙醇浓度60%的条件下，设计浸提温度40、50、60、70、80 ℃对洋葱总多酚的得率进行单因素实验.

1.5.3 不同浸提时间对洋葱多酚得率的影响

在液料比30∶1、浸提温度60 ℃、乙醇浓度60%的条件下，设计浸提时间30、45、60、75、90 min对洋葱多酚的得率进行单因素实验.

1.5.4 洋葱多酚提取的响应面试验

以单因素试验为基础，对不同的浸提温度、浸提时间、液料比进行响应面优化试验[18]，用软件分析后得到最佳的洋葱多酚提取工艺， 共17个处理组.响应面试验设计见表1.

表1 Box-Benhnken试验设计因素与水平Tab.1 Box-Behnken test design factors and levels因素 水平-101温度/℃ A506070时间/min B456075 液料比 C203045

图1 不同液料比对洋葱多酚得率的影响Fig.1 Effect of different liquid ratio on yield rate of polyphenol from onions

2 结果与分析

2.1 不同液料比对洋葱多酚得率的影响

根据图1分析可知，在只改变料液比、不改变其他条件的实验中，随着液料比的增大，洋葱多酚的得率先较快上升而后略微下降.在10∶1到20∶1之间，得率呈较快上升趋势，在20∶1～30∶1之间，得率缓慢上升，在30∶1～50∶1之间，得率呈现下降的趋势.料液比的重要性对于多酚的提取毋庸置疑，如果提取剂过少，则原料中的多酚就很难充分提取出来，导致提取效率的降低；如果液体与原料的比例过大，则会增加不必要的生产成本，削弱了其生产价值.因此可知，料液比处于20∶1～40∶1范围可获得较高提取率.

2.2 不同浸提温度对洋葱多酚得率的影响

图2 不同浸提温度对洋葱多酚得率的影响Fig.2 Effect of different extraction temperature polyphenol yield rate from onions

图3 不同浸提时间对洋葱多酚得率的影响Fig. 3 Effect of different extraction on time on polyphenol yield rate from onions

由图2分析得，只改变温度不改变其他条件的实验中，当浸提温度在40 ℃～60 ℃内时，洋葱多酚得率随着实验温度上升而提高，在60 ℃时洋葱多酚得率达到最高值 .猜测这是由于分子运动速率由于实验浸提温度升高而加快，这样能帮助提出细胞中多酚类化合物.但当温度上升到60 ℃～80 ℃时，洋葱多酚得率转而下降，猜测当温度超过60 ℃后，发生了一些导致多酚含量下降的化学反应.由此单因素试验的数据得出的结论是：提取洋葱多酚效率高的浸提温度为50～70 ℃，最佳提取温度在60 ℃附近.

2.3 不同浸提时间对洋葱多酚得率的影响

根据图3分析可知，在控制其他条件不变时，随着浸提时间的增加，在30～45 min的过程中，洋葱多酚类化合物得率上涨速度较快，在45～60 min范围中，总多酚的得率仍然上涨，但上涨速度趋于缓慢，而当浸提时间继续增加，在60～90 min的范围内，洋葱多酚得率出现缓慢下降的趋势.猜测随着提取时间的增加，多酚产生降解或其他化学反应[19]，检测含量由此出现下降趋势.由此试验初步推断较为合适的浸提时间在45～75 min之间，最优浸提时间也出现在45～75 min内.

2.4 响应面试验测定结果

以洋葱多酚得率(Y)为响应值，以浸提温度(A)、浸提时间(B)和液料比(C)为自变量.表2为响应面法优化试验设计方案及结果.

表2 响应面法优化试验设计方案及结果Tab.2 Response surface methodology optimization test design and results

表3 响应面回归模型的方差分析结果Tab.3 Response variance analysis results of the regression model

2.5 双因素对洋葱多酚提取量的影响

根据回归模型做出的交互作用响应面见图4～图6.浸提时间和浸提温度交互作用对多酚提取量的影响见图4.

由图4可知，控制温度不变时，随着浸提时间增加，洋葱多酚得率先上升而后慢速降低；同样，当浸提时间固定时，随着温度的升高，洋葱多酚得率出现前期增高而后缓慢下降的变化趋势.

浸提时间和液料比交互作用对洋葱多酚得率影响见图5.

由图5可知，当固定提取时间时，随着液料比增大，洋葱总多酚得率先上升，之后缓慢下降；同样，当液料比固定时，随着浸提时间增长，洋葱多酚得率也先上升而后下降.

浸提温度和液料比交互作用对洋葱多酚得率的影响见图6.

由图6可知，洋葱多酚得率受浸提温度和液料比的交互作用影响不显著，从图中可以看出响应面较为平缓.当浸提温度不变时，随着液料比增大，洋葱多酚得率上升，在到达一定高度后又出现了缓慢下降的趋势；同样，当不改变液料比时，随着温度上升，洋葱多酚得率先增高，经过最大值后下跌.

以上3个响应面图均能直观体现出3个因素中的2个因素对响应值的影响 .分析计算后的实验数据表明，洋葱总多酚的最佳工艺提取条件为浸提时间64.2 min，浸提温度58.5 ℃，液料比为31.8∶1.多酚得率理论预测值为26.482 3 mg/g.

2.6 预测及验证实验结论

以本次实验中通过响应面法分析得出的最佳工艺条件处理，进行洋葱多酚的醇提实验，以验证所得出的最佳工艺条件结果是否具有可靠性.实验中考量到各因素条件的实际情况，为了增强可操作性，将最佳条件进行修改.以液料比31.8∶1、浸提温度58.5 ℃和浸提时间64 min的条件重复进行3次实验.最后洋葱多酚得率为26.45 mg/g，与上述响应面法所分析的理论预测值差距较小，验证了使用响应面法优化洋葱多酚提取工艺参数的可靠性.

3 结论

本研究在得到温度、时间、料液比的单因素实验的数据之后，应用响应曲面设计软件建立了浸提时间、浸提温度和液料比的3因素3水平试验，通过对结果的分析得出乙醇提取洋葱总多酚的最优条件：浸提时间64.2 min，浸提温度58.5 ℃，液料比31.8∶1.经过后续平行实验验证可知，最佳条件中洋葱总多酚的得率达26.45 mg/g.