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1、【食品工業(yè)論文】甘蔗多酚提取工藝在食品工業(yè)中的應用 摘要：多酚是植物體內(nèi)一種多元酚類次生代謝產(chǎn)物。研究表明：甘蔗中富含多酚類物質(zhì)，是主要活性成分之一，具有抗氧化、抑菌、防腐保鮮等多種生理功能。文章重點綜述了甘蔗多酚類物質(zhì)的提取方法，并對甘蔗多酚類化合物的生物活性進行了概述。當前，人們對天然植物活性成分的關(guān)注與日俱增，對甘蔗多酚類物質(zhì)進行了研究，不僅可深化人們對甘蔗功能價值的認識，也可為甘蔗副產(chǎn)物的合理開發(fā)利用奠定基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞：甘蔗多酚；提??；應用；研究進展 １甘蔗多酚的提取方法 由于植物多酚在各行各業(yè)具有廣泛的應用前景，因此對植物多酚提

2、取方法的研究也越來越多。目前甘蔗多酚的提取方法主要有：溶劑提取法、超聲波輔助提取法、微波輔助提取法、生物酶解提取法及閃氏提取法等，采用不同的提取技術(shù)，充分利用甘蔗多酚類物質(zhì)，為多酚植物新資源的開發(fā)提供了科學參考。 １．１有機溶劑提取法 多酚在植物體內(nèi)通常以氫鍵和疏水鍵形式將蛋白質(zhì)、多糖結(jié)合，形成穩(wěn)定的分子復合物［６］，因此溶劑必須具有氫鍵斷裂的作用才能提取出多酚化合物。有機溶劑提取法的優(yōu)點是提取率相對較高、反應時間短，但缺點是有機溶劑消耗量大、成本高、回收困難，部分有機溶劑屬于有毒易燃物，使得生產(chǎn)操作過程存在很大的安全隱患，導致環(huán)境受到污染。孫曉雪［７］利用乙醇

3、溶劑浸提法提取甘蔗梢多酚，通過正交試驗確定最佳提取工藝后，甘蔗梢多酚提取量為１．８５ｍｇ／ｇ。趙毅［８］利用響應面模型對影響甘蔗多酚含量的關(guān)鍵因子及其相互作用進行了探討，優(yōu)化得到甘蔗多酚浸提工藝的最佳條件，多酚提取量達２．８５３ｍｇ／ｇ。Ｊｕｌｉａｎａ等［９］探究了乙醇提取甘蔗梢多酚的最佳工藝條件，并對甘蔗梢多酚的含量及抗氧化活性進行了分析。閆懷鋒等［１０］采用溶劑提取法提取甘蔗皮中的花色苷，最佳提取條件為：提取劑組成（甲醇∶丙酮∶水為２∶２∶１，ｐＨ１．０），料液比１∶１０（ｇ／ｍＬ），提取時間１２０ｍｉｎ，提取溫度２０℃。在此條件下，花色苷總含量為（１２５．０１１．７７）ｍｇ／１００ｇＤＷ

4、（甘蔗皮干重）。 １．２超聲波提取法 超聲波提取的原理是利用超過２０ｋＨｚ的聲波頻率，通過超聲波輻射壓力產(chǎn)生的機械效應、氣蝕和熱效應加速溶解物質(zhì)的擴散，使植物細胞收縮、溶解并釋放出胞內(nèi)產(chǎn)物，從而有效提高化合物提取產(chǎn)率和含量的方法。該法的優(yōu)點是反應溫度不高，從而使得所提取物質(zhì)的化學結(jié)構(gòu)得到很好的保護。但是其缺點是產(chǎn)品純度低，有時提取時間長，對環(huán)境產(chǎn)生噪聲污染。閻欲曉等［１１］采用超聲波輔助提取甘蔗葉多酚，在超聲時間４５ｍｉｎ、固液比１∶３０、水浴溫度６０℃、超聲功率１０４Ｗ、乙醇濃度４５％條件下，得到多酚含量為１１．３４ｍｇ／ｇ。陳純［１２］利用超聲波法從甘蔗皮中

5、提取多酚，控制超聲波溫度６２℃，超聲波時間３１ｍｉｎ，提取率平均為０．８６７％。ＳｉｍｉｎＦ等［１３］研究了使用響應面法的超聲輔助提取技術(shù)的快速提取方法，在溶劑濃度為０．５２ｍＬ／ｍＬ，固液比為１４．４６（ｍＬ／ｇ），超聲波溫度為６１．５４℃，萃取時間為３１．３０ｍｉｎ時，多酚物質(zhì)提取率達８．６７ｇ／１００ｇ。何雪梅等［１４］利用超聲波提取甘蔗梢多酚的工藝，甘蔗梢多酚物質(zhì)提取量達４．６４９ｍｇ／ｇ。超聲輔助提取法操作簡單，耗時短，多酚得率高于傳統(tǒng)的有機溶劑法。 １．３微波輔助提取法 微波輔助提取法的主要原理是利用強能量的微波輻射被提取物，使其細胞內(nèi)的物質(zhì)，特別是

6、極性物質(zhì)能夠吸收微波能而產(chǎn)生熱量，使細胞內(nèi)溫度在上升的過程中使得液態(tài)水分子發(fā)生汽化現(xiàn)象，產(chǎn)生強壓力，細胞膜與細胞壁被沖破而形成裂紋或者孔洞，使得作為提取溶劑的去離子水或有機溶劑能夠充分進入細胞內(nèi)，將細胞內(nèi)的物質(zhì)溶解出來，達到微波法提取的目的。其主要優(yōu)點是減少了反應時間，降低了有機溶劑用量，提高了提取率，但缺點是微波處理中強能量的微波有可能破壞提取物的分子結(jié)構(gòu)。蘇杏嚴等［１５］利用微波輔助提取蔗梢中的黃酮類多酚，其提取率達０．２５５％；唐政等［１６］為了優(yōu)化提取工藝，研究了微波輔助提取甘蔗皮色素工藝參數(shù)組合。在微波功率２５０Ｗ，微波時間６０ｓ，料液比１∶３０下，甘蔗色素的提取效果最好，以上均可為

7、工廠大量生產(chǎn)提供參考。 １．４生物酶法 植物細胞壁的主要組成成分是纖維素、半纖維素與果膠，生物酶在反應效果上具有高度的專一性，可以選擇合適的酶對植物細胞壁進行水解，破壞植物細胞壁的活性結(jié)構(gòu)，從而使得細胞內(nèi)的有效活性成分能夠被很好溶解在溶劑中，達到生物酶解法提取的目的。與其他提取方法相比，該法的優(yōu)點是酶的反應條件溫和，溫度與ｐＨ都較適中，從而有效成分的活性結(jié)構(gòu)不易破壞，得到的提取產(chǎn)物在穩(wěn)定性、純度等方面都較高。在非有機溶劑條件下進行提取，解決了其他提取法有機溶劑用量大以及回收困難等問題，在一定程度上具有很好的提取優(yōu)勢。同時，提取效率高、投資成本低、能耗低、反應時間

8、短，是植物多酚提取的有效方法，具有較大的應用前景，近年來已被廣泛應用于植物多酚物質(zhì)的提取。張思原等［１７］用復合酶法提取甘蔗梢多酚，確定最佳提取工藝條件為：復合酶用量在１．６８２水平（１．６％）、ｐＨ在０水平（５．０）、提取溫度在１水平（５６℃）、提取時間在－１．６８２水平（３０ｍｉｎ），此時甘蔗梢多酚提取量為４．８６ｍｇ／ｇ。 １．５閃式提取法 閃式提取法是基于組織破碎提取的原理，使用適當?shù)娜軇┰陂W式提取器中快速將物料破碎至適當粒徑大小，同時具有高速混合、超強振動、負壓滲濾等功能來達到提取目的，這是一種高效、節(jié)能的新型提取技術(shù)。單次提取時間短，可在幾秒或數(shù)分鐘

9、內(nèi)完成，其提取速度是傳統(tǒng)方法的百倍以上，閃式提取由此而來。閃式提取方法集方便、高效、節(jié)能且無需熱源等優(yōu)點，特別適用于對熱不穩(wěn)定的物質(zhì)。原花青素是天然多酚類物質(zhì)的一種，有對熱敏感的特點，因此利用閃式提取法可進行高效提取。金小燕等［１８］在單因素試驗基礎(chǔ)上利用正交試驗法確定閃式提取甘蔗皮原花青素的最優(yōu)提取工藝參數(shù)。閃式提取法為提取甘蔗多酚類物質(zhì)提供了一種新方法，同時也為其他天然產(chǎn)物有效成分的提取提供了可靠的借鑒方法。 ２甘蔗多酚在食品中的應用 多酚類化合物是自然界中廣泛存在的一種化合物，具有Ｃ６－Ｃ３－Ｃ６骨架結(jié)構(gòu)，同時在苯環(huán)上還具有２個以上的羥基，屬于水溶性色素，

10、包括花青素、類黃酮色素、兒茶素和單寧等［１９］。多酚類物質(zhì)是一類具有獨特生理活性的天然產(chǎn)物，在食品抗氧化、保鮮、著色及護色等領(lǐng)域都有著廣泛的應用。 ２．１在油脂中的抗氧化作用 近年來，植物多酚類化合物良好的抗氧化性備受矚目，具有減少、消除自由基的作用。閻欲曉和吳國燕發(fā)現(xiàn)甘蔗葉中的多酚化合物提取液對羥自由基、超氧陰離子自由基均有較好的清除作用；區(qū)惠敏等［２０］研究甘蔗渣多酚提取物對超氧自由基的清除作用要強于ＶＣ；陳純發(fā)現(xiàn)甘蔗皮多酚具有ＤＰＰＨ自由基清除能力和還原力等。在油脂抗氧化中，胡曉波等［２１］發(fā)現(xiàn)甘蔗皮中多酚類物質(zhì)在油脂中具有一定的抗氧化能力，在豬油中的抗氧

11、化能力強于在豆油中的抗氧化能力；陳剛［２２］研究了甘蔗糖品多酚提取物能夠有效抑制卵黃磷脂氧化、大豆油過氧化和鐵還原抗氧化能力。李春海等［２３］研究發(fā)現(xiàn)在花生油內(nèi)添加多酚，當添加量為０．４～０．５ｇ／ｋｇ時，抗氧化效果最好。孫曉雪研究發(fā)現(xiàn)將添加量為０．４ｇ／ｋｇ的甘蔗梢多酚應用于植物油抗氧化時，效果最佳，且將甘蔗梢多酚與２種具有抗氧化性的ＶＣ，ＶＥ進行復配，多酚類物質(zhì)也較單一的ＶＥ，ＶＣ強，由此多種抗氧化劑同時存在時還具有協(xié)同抗氧化效應。 ２．２在肉制品貯藏保鮮中的應用 因為多種多酚可以抑制微生物的生長，起到抑菌效果，所以，在食品保鮮中有很好的應用，具有很好的防腐

12、效果，能夠防止食品變質(zhì)，從而可以延長食品的貨架存放期［２４，２５］。如針對冷切肉的保藏和保鮮，甘蔗梢多酚表現(xiàn)也較突出，能夠防止食品變質(zhì)，從而可以增加食品的貨架存放期。 ２．３在食品、調(diào)味品中的應用 ２．３．１著色劑 將食品著色的食用色素，能增加菜肴的色值，促進食欲。它不僅廣泛應用于飲料、酒類、糕點、果醬等食品中，改善食品外觀品質(zhì)，還可應用于醫(yī)藥、化妝品中來滿足人們不同方面的需要。甘蔗皮富含花青素等自然色素，資源豐富，適宜食用，穩(wěn)定性較好，為優(yōu)良的食用色素，故可在大多數(shù)食品中作為著色劑使用［２６］。在胡蘿卜汁中加入甘蔗梢多酚，可以對胡蘿卜汁起到護色

13、、保鮮作用。而且花色甙類色素屬于黃酮類，長期食用對人體健康十分有益。 ２．３．２調(diào)味料 咖喱粉主要材料包括姜黃粉，姜黃粉中含有一種多酚———姜黃素，它有防止肝損傷，預防老年癡呆及抗炎癥的特質(zhì)［２７］。在醬油產(chǎn)品上，多酚物質(zhì)也有著重要作用。丁培峰［２８］將納他霉素和茶多酚復配使用后用作醬油中的防腐劑，與山梨酸鉀具有等同的防腐效果，可達到醬油的國家標準，但安全性大大提升。而且多酚具有一定的保健功效，對人體健康十分有利，可提高醬油的營養(yǎng)價值和保健功能。在甘蔗制糖工業(yè)，糖蜜酒精廢液中的大量色素，其中由原來甘蔗中的酚類物質(zhì)在多酚氧化酶和鐵離子的作用下生成的深色的酚類色素具

14、有強抗氧化活性［２９］，也常用作醬油的天然食品色素。除了以上在食品生產(chǎn)方面的生物活性外，甘蔗多酚還有許多其他功能。有研究報道，植物多酚能夠抑制食源性致病菌生長，有抗菌作用。還能以誘導腫瘤細胞凋亡的方式達到抑制腫瘤細胞生長的目的［３０］，最終使得細胞結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，由此發(fā)揮出抗腫瘤作用。周惠芳［３１］研究顯示甘蔗皮黃酮物質(zhì)對阪崎腸桿菌、大腸桿菌、單增李斯特菌和金黃色葡萄球菌４種致病菌均有一定的抑制活性，且抑菌圈大小隨濃度升高而增大，從而產(chǎn)生抗菌效果。侯小濤［３２］利用二甲苯致小鼠耳廓腫脹模型和小鼠棉球肉芽腫增生模型，采用甘蔗葉總黃酮進行干預，結(jié)果表明甘蔗葉總黃酮對小鼠棉球肉芽腫有明顯的抑制作用。何

15、雪梅等［３３］從蔗梢多酚提取物中分離出的８種多酚化合物均能表現(xiàn)出較好的抗腫瘤活性。 ３總結(jié) 大量的實驗研究證明：甘蔗富含多酚類物質(zhì)，尤其是在甘蔗梢、甘蔗皮、甘蔗葉部分，多酚含量較高，但這一部分物質(zhì)作為甘蔗的主要副產(chǎn)物，用作動物飼料或者燃料，甚至將其廢棄，因此，對其多酚物質(zhì)的研究也是一項重要工作。目前為止，國內(nèi)外許多學者在食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域?qū)Ω收岫喾舆M行了基礎(chǔ)的應用研究，也獲得一些成效，隨著我國甘蔗產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，研究甘蔗多酚類物質(zhì)的提取、鑒定和生物活性，用于清除人類體內(nèi)過量的自由基，有助于維持抗氧化狀態(tài)和防止自由基損害，特別是針對甘蔗廢棄物中的多酚類物質(zhì)的開發(fā)利用有更大的價值。但目前，針對甘蔗多酚的組成成分、分子結(jié)構(gòu)及與其藥效之間的相關(guān)性的研究比較少，其應用也多涉及臨床保健，食品方面中的應用較少。應不斷開發(fā)甘蔗多酚類物質(zhì)在食品生產(chǎn)中的應用，提高食品的安全性，為甘蔗產(chǎn)品的深度開發(fā)和應用提供廣闊的市場。 參考文獻： ［１］吳棉國，林彥銓．大力推進甘蔗標準化體系建設的對策及建議［Ｊ］．中國農(nóng)學通報，２０１１，２７（１）：４５６－４６０． ［２］張清安，范學輝．多酚類物質(zhì)抗氧化活性評價方法研究進展［Ｊ］．食品與發(fā)酵工業(yè)，２０１１，３７（１１）：１６９－１７２．