苹果渣中多酚类物质的提取和应用研究进展

王 博，王新现，吕春茂，孟宪军，宋雨涵

(沈阳农业大学食品学院，辽宁沈阳110866)

苹果渣中多酚类物质的提取和应用研究进展

王 博，王新现，吕春茂*，孟宪军，宋雨涵

(沈阳农业大学食品学院，辽宁沈阳110866)

苹果多酚是苹果中多元酚类物质的总称，具有良好的保健和药理功能。本文主要论述了苹果渣中多酚类物质的组分、性质、生物活性以及干苹果渣中提取、纯化多酚类物质的研究及应用现状。

苹果渣，多酚，提取，生物活性

苹果在中国已有2000多年的栽培史。我国是世界最大的苹果生产国和消费国，苹果种植面积和产量均占世界总量的40%以上。经过近十年的产业调整，中国已成为浓缩苹果汁生产和出口的第一大国，2008年我国浓缩苹果汁产量为121.3万t，约占全球产量的50%。中国生产的浓缩苹果汁出口量占全球贸易量70%［1］。随着苹果果汁加工业的进一步发展，随之而来必然产生越来越多的果渣。苹果渣虽然是苹果果汁加工中的废料，但是含有丰富的营养物质，如粗蛋白、脂肪、粗纤维和一些微量元素。日本、新西兰等国早在上世纪初就开展了利用苹果渣生产特殊苹果纤维素的研究［2］。我国对果渣的研究利用始于20世纪50年代，但是一直未取得突破性进展，果品加工废料的综合利用远远低于发达国家。目前我国苹果废渣的综合利用主要有以下几种途径:利用苹果渣做饲料;利用苹果渣的微生物发酵生产酒精等产品，如西北农林科技大学马艳萍、马惠玲等通过对鲜苹果渣中微生物的发酵研究，确定了苹果渣发酵生产酒精的相关参数［3］。但所利用的苹果渣仅占总量的一小部分，大多数苹果渣还是作为垃圾处理，既浪费资源，又污染环境。因此，如何充分利用果渣进行深加工使之变废为宝已经成为了眼下较为关注的热点问题。

1 苹果多酚的分类和分布

多酚类物质的化学研究始于18世纪末，但是由于其结构复杂，性质活泼，并且经常以性质结构类似的同系混合物的形式存在，因此对于多酚类物质的研究进展比较缓慢。直到德国科学家Freudenferg在1920年才将多酚类物质分为水解单宁和缩合单宁两大类。到20世纪后期，随着对多酚类物质研究的深入，将多酚类物质分为黄烷－3－醇类、黄酮醇类化合物、羟基苯丙烯酸类、二氢查耳酮、花色素等五大类［4］。总体上来说，多酚类物质是带有一个或多个羟基取代基的芳香环。

苹果多酚的组分分布、含量与苹果的品种、种植条件、成熟度等表现出较大的差异性［5－6］。唐传核、彭志英等对不同成熟度的苹果进行了研究，发现成熟苹果的多酚类主要为绿原酸、儿茶素和原花青素等，而未成熟的苹果中则含有较多的二氢查耳酮、槲皮酮等化合物［7］。

2 苹果多酚的理化性质

苹果多酚粉末呈黄褐色或淡褐色，其水溶液呈黄褐色，有微弱的苦味和涩味。多酚类物质易溶于乙醇、甲醇、丙酮等有机溶剂。苹果多酚同时还具有优良的耐热性和耐酸性［8－9］，在 pH2～10、温度 100℃下，苹果多酚的分解率很低，易于保存。T.Shoji等对苹果多酚提取物进行了毒理性实验，结果表明:诱变实验中高浓度苹果多酚有轻微的诱导突变效应;急性毒理实验和慢性毒理实验均无病理学异常和不良反应出现［10］。

3 苹果多酚的生理功能

3.1 抗氧化作用

大量的研究资料显示，多酚类物质普遍具有较强的抗氧化能力，其抗氧化作用的机理现在还没有具体定论，但是普遍认为有以下几个方面。

3.1.1 对自由基的清除 人体老化引起的癌症、心血管疾病等，很大程度上是由于自由基的作用造成的。在正常状态下，人体内产生自由基的量和清除自由基的量是平衡的。但是随着年龄的增长，人体对自由基的清除能力逐渐下降，过剩的自由基会对人体产生很大威胁，它们会和细胞内的生物分子发生反应，从而改变了生物分子的性质，有些甚至可以与DNA的碱基位置形成共价结合，诱导基因发生突变和癌变［11］。多酚类物质的结构中由于苯环的存在使羟基部分容易离子化，是良好的氢供体，可以与自由基集合，且结合后由于苯环上的共轭双键使分子具有很强的稳定性，多酚类物质对自由基的清除作用，正是来源于此。戚向阳等利用D－脱氧核糖法测定不同苹果提取物对·OH的清除作用，结果表明，苹果多酚清除·OH的效果高于茶多酚［12］。

3.1.2 抗脂质过氧化作用 人体内细胞脂质中含有不饱和脂肪酸，它们在自由基的作用下会发生过氧化反应，脂质过氧化反应的最终产物为丙二醛，丙二醛与大分子交联会形成高聚物即褐质素，褐质素难溶于水，不易被排除，会在细胞内沉积，加速细胞机能衰退［13］。多酚类物质不仅可清除反应起始阶段的自由基，也可以对反应的中间产物进行还原，阻碍过氧化反应的进行，延缓人体衰老的进程。Ying Lu研究了苹果多酚的抗氧化能力和清除自由基的能力。结果表明，苹果多酚清除自由基的能力是VC或VE的2～3倍，苹果多酚的抗过氧化力是VC或VE的10倍以上［14］。

3.1.3 络合金属离子作用 金属离子是许多自由基产生和反应的催化剂。尤其是Fe2+，Fe2+在脂质的过氧化反应中起着至关重要的作用。多酚类物质所具有的邻苯二酚结构可以与Fe2+络合，使其成为无活性的复合物，进而影响整个氧化反应的进程［15］。

3.2 抑菌作用

苹果多酚具有广谱的抑菌效果［16］。对细菌、真菌、病毒等微生物均有不同程度的抑制作用。尤其对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、霍乱菌、枯草杆菌、酿酒酵母等菌种的抑制作用效果显著。对变形杆菌、痢疾杆菌、沙门氏菌等也有明显的抗菌作用［17］。在抗毒方面，对腺病毒、副流感病毒、呼吸道合胞病毒等具有很强的抑制作用。多酚对微生物的抑制作用受环境影响较小。

4 苹果多酚的提取技术

4.1 有机溶剂提取法

多酚类物质在乙醇、甲醇、丙酮等有机溶剂中都有较高的溶解度，因此最常用的方法是用水或乙醇作为溶剂浸提。有机溶剂法具有设备简单、操作方便和成本低廉等优点，故常在工业化生产中被选用。但此法与其他方法相比有提取时间长、提取率低等缺点。有机溶剂法提取的影响因素主要有溶剂种类、提取温度、溶剂浓度、溶剂 pH、提取时间等［18］。金莹、孙爱东等对苹果多酚的有机溶剂提取法各影响因素的影响次序做了研究，结果表明:溶剂选择>温度>料液比>浓度。并确定了苹果多酚的最佳提取工艺为:乙醇浓度60%，提取时间为120min，温度为 60℃，料液比 1∶6，提取一次［19］。

4.2 超声波辅助萃取法

超声波辅助萃取的原理是利用超声波辐射产生强烈的空化效应、扰动效应、机械振动等多种作用，增加物质分子运动的频率和速度以及溶剂的穿透力，从而加速目标成分进入溶液。栾晏等比较了超声波辅助提取和有机溶剂提取，发现在相同条件下超声波辅助提取与有机溶剂直接提取相比，提高了提取效率，节约溶剂［20］。任文霞、李建科等以乙醇为溶剂利用超声波辅助提取苹果中多酚类物质，并确立了最佳工艺参数:在乙醇体积分数为50%，料液质量体积比为1g∶20mL，提取温度为60℃，超声波功率为800W，提取时间为24min的条件下，苹果多酚的提取率最大，其提取率为 3.80mg/g［21］。

4.3 微波辅助提取法

微波辅助萃取是利用微波来提高萃取效率的一种新技术。微波在传送过程中遇到不同的物料会根据物料性质的不同而产生反射、穿透、吸收等不同现象。在快速振动的微波电磁场中，被辐射的极性物质分子吸收电磁能，产生大量热能。而在微波辅助提取的过程中，微波会对样品和溶剂同时均匀的加热，使萃取物在短时间内从母体进入到溶液中，从而缩短了提取时间［22］。王丽、李化等对乙醇溶剂的微波辅助提取的影响因子做了研究，结果表明乙醇浓度的影响最大，微波功率的影响次之，微波时间的影响再次，料液比的影响最小。各因子的最优组合为:乙醇浓度70%、微波功率 30% 、微波时间 25s，料液比 1∶5［23］。

4.4 超临界流体萃取

超临界流体萃取技术是利用萃取成分在超临界流体状态下的溶解度变化，来进行分离萃取的。先在超临界状态下，将苹果渣中多酚成分萃取出来，再进入常温常压下，溶解在流体中的多酚成分就会很快析出，以此来达到萃取的目的。超临界流体萃取具有如下优点:所得产物纯度高，有机溶剂用量少，安全性好，污染少，得率高，残留溶剂可被彻底清除。缺点是工艺中必须确保系统处于超临界状态下才能有好的萃取分离效果，对设备要求很高，成本也较高，实现工业化生产难度较大。魏福祥用超临界CO2技术萃取苹果渣中的多酚物质，得率达到0.1%［24］。

5 苹果多酚的分离纯化

在苹果多酚的分离纯化方面，传统方法是采用液－液萃取技术。这项技术可以实现多酚类物质的初步纯化，且具有操作容易，设备简单等优点，但同时也存在着纯度不足的问题。在越来越注重产品纯度的今天，苹果多酚的分离纯化更多采用大孔树脂的柱层析技术。大孔树脂具有比表面积大、选择性好、理化性质稳定、不溶于酸碱及有机溶剂，再生处理方便等优点，适合用于多酚类物质的分离纯化。郝少莉、陈小蒙等运用静态吸附与解吸实验对大孔树脂进行筛选，筛选出最好的树脂对苹果渣中多酚类物质进行动态吸附实验，发现D4020对苹果多酚表现出良好的吸附性能与最好的解吸效果［25］。张泽生等用AB－8树脂吸附苹果多酚，发现最优条件:上柱浓度为 1.1528mg/mL，pH为 4.8，吸附流速为1.0mL/min［26］。艾志录等选用 NKA－9 大孔树脂对苹果渣中多酚物质进行纯化，结果表明使用60%乙醇溶液作为洗脱液时，解吸率可达到70%以上，洗脱速度为1.0mL/min，苹果渣中多酚物质的动态吸附回收率可达 66.34%［27］。

6 苹果多酚类物质的测定方法

测定多酚类物质的方法有多种，如高锰酸钾法、酒石酸亚铁分光光度法、原子吸收法等。由于多酚类物质本身就是多种物质的混合物，包括范围很广，所以没有一种方法可以测定全部对象，都有一定的局限性。Folin－Ciocalteu法，是目前检测总多酚含量的通用方法，采用Folin法测定苹果中多酚类物质的含量时，以没食子酸作为标准品，多酚含量在5～30μg范围内与吸光值呈良好的线性关系，有较好的准确度和精密度，具有重复性好、所用试剂简单、操作过程方便、灵敏度高等优点。但它不能确定产品的组分，一个高含量单体的产品或一个低含量单体但高含量多酚类型的产品有可能产生相同的结果［28］。

7 苹果多酚产品的应用

7.1 在食品中的应用

苹果多酚可用于功能性食品的开发。国外生产的多酚类保健食品已像维生素一样，成为人们经常服用的保健食品。近年来，国内也进行了大量的多酚保健食品的研制开发。苹果多酚在食品领域还可用作营养强化剂和食品防腐剂。油脂的主要成分为多种高级脂肪酸和甘油脂，容易发生氧化反应。人工合成的抗氧化剂如BHT(二叔丁基羟基甲苯)等虽然具有较好的抗氧化性，但是其安全性受到怀疑。多酚作为安全高效的抗氧化剂成为防止油脂氧化的热点添加剂［29］。由于苹果多酚自身特有的抗氧化性和抑菌性，在水产品和肉产品加工中可用来除腥臭保鲜，使用多酚的产品保鲜性明显强于未使用多酚的产品［30］。

7.2 在医药中的应用

早在上世纪60年代欧洲就有人将多酚用于治疗枯草热和过敏症，并取得不错的疗效。随着研究的逐渐深入，多酚类物质对心血管疾病和癌症的治疗价值已经得到全世界的公认，多酚可以抑制LDL(低密度脂蛋白)胆固醇氧化，还可以延长人体内其他抗氧化剂如VC与VE的作用时间，并可以促进血管舒张，降低炎症反应和减少血凝块的形成。

7.3 在化妆品中的应用

苹果多酚是一类具有独特生理活性和化学活性的天然产物，具有很好的收敛性和附着力，它能维护胶原的合成、抑制弹性蛋白酶、协助机体保护胶原蛋白和改善皮肤弹性，从而避免或减少皱纹的产生。通常作为活性成分添加在化妆品、浴液、染发剂、牙膏、祛臭剂中，起到抗氧化、抗衰老、抗辐射、增白和保湿等多重作用。

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Extraction and application of apple polyphenol from apple pomace

WANG Bo，WANG Xin－xian，LV Chun－mao*，MENG Xian－jun，SONG Yu－han
(College of Food Science and Technology，Shenyang Agriculture University，Shenyang 110866，China)

Apple polyphenol is a general term of substances in apple＇s pomace.It has good health care and pharmacological functions.The research of component，nature，biological activity，purification and the application of apple polyphenols was mainly discussed in this paper.

apple pomace;polyphenols;extraction;biological activity

TS255.1

A

1002－0306(2011)06－0421－04

2010－05－24 *通讯联系人

王博(1984－)，男，硕士研究生，研究方向:食品生物技术。

沈阳市大型仪器共享项目资助(4130199－1102－01083909001)。