薛文艳，张文辉*，杨 斌，叶权平
（西北农林科技大学 陕西省林业综合重点实验室，陕西 杨凌 712100）
摘 要：为探索高效可行的麻栎橡子单宁脱除工艺，实现其综合开发，以桥山林区麻栎橡子为原料，采用超声辅助乙醇法对影响单宁脱除率的因素进行单因素试验，选择影响显著的4 个因素进行响应面分析，并测定单宁对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基和羟自由基（·OH）的清除率，以探索麻栎橡子单宁的抗氧化活性。结果表明，液料比、乙醇体积分数、脱除温度、超声功率对单宁脱除率影响显著，模型拟合效果显著。最优脱除工艺为液料比42∶1（mL/g）、乙醇体积分数53%、脱除温度65 ℃、超声功率240 W，单宁脱除率为37.27%。麻栎橡子单宁抗氧化性与其质量浓度呈线性正相关，质量浓度为80 mg/L时，其对DPPH自由基的清除率可达75.56%，对·OH的清除率可达62.74%，可作为新型抗氧化剂。
关键词：麻栎橡子；单宁脱除；Box-Behnken试验设计；响应面分析；抗氧化活性
麻栎（Quercus acutissima），壳斗科栎属，是黄土高原南部桥山地区落叶阔叶林地带性植被的建群种，不仅维持着该地区生态平衡，同时也为当地群众供了丰富的可食用资源[1]。周元等[2]对云南栎属植物研究指出：橡实中淀粉及脂肪含量丰富，可用于加工粉丝、豆腐，还可用于制作葡萄糖、酿酒。杨涵贞等[3]研究指出橡实含油酸，亚油酸、棕榈酸等7 种脂肪酸。但橡子中较高的单宁含量使其口感变差，影响人体对蛋白质的吸收，严重者会出现头晕、厌食等中毒症状[4]。这严重制约着橡子资源的综合开发利用。国内外多项研究指出，植物单宁不仅可用于木材工业[5-7]，还具有抑菌、抗衰老、抗肿瘤、抗氧化性等多种生理活性[8-9]。杨春涛等[10]对麻栎树皮多酚含量及抗氧化性进行了测定，张志健等[11]对秦岭太白地区橡子脱除技术进行了研究。但鲜见关于麻栎橡子单宁含量及抗氧化活性的研究报道。因此有必要探索高效可行的麻栎橡子单宁脱除技术并对脱除的单宁进行抗氧化活性研究，以实现其在桥山林区的综合利用，促进当地经济发展。
常见的单宁脱除方法有蒸馏水提取法及溶剂提取法。由于单宁化学组分复杂，纯溶剂提取效果不佳，而在有机溶剂（乙醇、丙酮、甲醇等）的水溶液中其溶解度大大提高[12-13]。考虑到实验成本及安全性，多选择乙醇作为提取溶剂[14-15]。超声波辅助提取利用了超声波的机械粉碎作用及空化作用[16]，可有效破坏植物细胞壁，增强溶剂穿透力，加速有效成分溶出。该方法具有提取效率高、时间短、耗能少的优点，同时还可避免高温高压对提取成分的破坏，在植物有效成分的提取中得到了广泛的应用[17-19]。
影响单宁脱除效果的因素除所用溶剂外，脱除时间、脱除温度、粉碎粒度等都会对脱除率有所影响。因此有必要进行实验以确定对脱除率影响显著的因素并进行响应面优化，达到脱除率的最大化。本实验以黄土高原南部地区桥山林区采集的麻栎橡子为原料，对超声辅助乙醇提取法的提取条件进行单因素试验，确定对单宁脱除率影响显著的因素，通过响应面法进行优化设计，得出麻栎橡子单宁脱除最优工艺，并测定所得单宁的抗氧化活性，以期为实现麻栎橡子综合利用提供依据。
1.1 材料与试剂
麻栎橡子于2015年9月中旬采于陕西黄龙山林业局桥山，西北农林科技大学林学院森林植物教研室鉴定为壳斗科栎属麻栎（Quercus acutissima）的橡子。
单宁酸（分析纯） 天津市天力化学试剂有限公司；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）（分析纯） 日本和光纯药工业株式会社；钨酸钠、磷钼酸、磷酸、无水Na2CO3、无水乙醇、水杨酸、双氧水、七水合硫酸亚铁、VC等试剂均为分析纯。
Folin-Denis显色剂（F-D显色剂）：50 g钨酸钠，10 g磷钼酸溶于含375 mL蒸馏水的烧瓶中，再加入25 mL 85%磷酸溶液，电热套加热回流2 h，冷却后定容至500 mL，于棕色瓶中保存备用。
饱和Na2CO3溶液：175 g无水Na2CO3于70 ℃溶于500 mL蒸馏水，放置过夜。
1.2 仪器与设备
R-1001旋转蒸发仪、SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵郑州长城科工贸有限公司；UV-1800紫外分光光度计日本岛津公司；WLD07S-05型超声波设备 南京三乐超声波技术发展有限公司；FW135粉碎机、HH-6数显恒温水浴锅 图华电器有限公司；TG16-W微量高速离心机 湖南湘仪实验仪器开发有限公司。
1.3 方法
1.3.1 单宁的脱除流程
将麻栎橡子样品洗净，于室内阴干至质量恒定。用粉碎机粉碎后过一定目数的筛子，保存于4 ℃冰箱备用。测定时取1 g粉碎后样品于锥形瓶中，按一定料液比加入一定体积分数的乙醇溶液，在一定超声功率、脱除时间、脱除温度条件下进行单宁的脱除，抽滤后收集滤液待测。
1.3.2 单宁的测定与脱除率的计算
1.3.2.1 单宁标准曲线的制作
单宁的测定采用Folin-Denis法[20]。准确称量20 mg单宁酸标准品，用蒸馏水定容至100 mL容量瓶中，即配成质量浓度为0.2 mg/mL的单宁标准溶液。分别吸取单宁标准溶液0、0.5、1.0、1.5、2.0、3.0、4.0、5.0 mL于50 mL容量瓶中，加入2.5 mL F-D显色剂，10 mL饱和Na2CO3溶液，加蒸馏水定容至50 mL，于50 ℃水浴5 min，冷却后测溶液在760 nm波长处的吸光度，用加入0 mL标准液的反应体系作对照，每个样品重复测定3 次。以单宁质量浓度为横坐标，平均吸光度为纵坐标绘制单宁标准曲线。通过线性回归分析得回归方程：y=57.997x+0.029 7，R2=0.998 3。
1.3.2.2 脱除率计算
将抽滤得到的滤液定容于100 mL容量瓶，取1 mL定容后的溶液置于50 mL容量瓶，加入2.5 mL F-D显色剂、10 mL饱和Na2CO3溶液后加蒸馏水定容，于50 ℃水浴锅中静置5 min，冷却后测体系在760 nm波长处的吸光度，用加入0 mL标准液的反应体系作对照，每个样品重复测定3 次。根据平均吸光度和回归方程求得反应液中单宁质量浓度，依公式（1）计算单宁脱除率[21]。
式中：Y为单宁质量浓度/（mg/mL）；V为反应体积/mL；V0为所配溶液的体积/mL；v为取样量/mL；M为提取物质量/g。
1.3.3 单宁脱除工艺的单因素试验
1.3.3.1 乙醇体积分数对脱除效果的影响
取麻栎橡子粉末1 g，设置反应条件为液料比40∶1（mL/g）、脱除温度50 ℃、脱除时间30 min、超声功率300 W、粉碎粒度80 目，考察乙醇体积分数20%～80%时的脱除率。实验重复3 次。
作为对照，取麻栎橡子粉末1 g，设置反应条件为液料比40∶1（mL/g）、粉碎粒度80目、50 ℃水浴锅浸提30 min，考察乙醇体积分数20%～80%时的脱除率。实验重复3 次。
1.3.3.2 液料比对脱除效果的影响
取麻栎橡子粉末1 g，设置反应条件为乙醇体积分数50%、脱除温度50 ℃、脱除时间30 min、超声功率300 W、粉碎粒度80 目，考察液料比10∶1～60∶1（mL/g）时的脱除率。实验重复3 次。
作为对照，取麻栎橡子粉末1 g，设置反应条件为乙醇体积分数50%、粉碎粒度80目、50 ℃水浴锅浸提30 min，考察液料比10∶1～60∶1（mL/g）时的脱除率。实验重复3 次。
1.3.3.3 脱除时间对脱除效果的影响
取麻栎橡子粉末1 g，设置反应条件为液料比40∶1（mL/g）、乙醇体积分数50%、脱除温度50 ℃、超声功率300 W、粉碎粒度80 目，考察脱除时间30～90 min时的脱除率。实验重复3 次。
作为对照，取麻栎橡子粉末1 g，设置反应条件为液料比40∶1（mL/g）、乙醇体积分数50%、脱除温度300 W、粉碎粒度80 目，考察水浴时间30～90 min时的脱除率。实验重复3 次。
1.3.3.4 超声功率对脱除效果的影响
取麻栎橡子粉末1 g，设置反应条件为液料比40∶1（mL/g）、乙醇体积分数50%、脱除温度50 ℃、粉碎粒度80 目、脱除时间30 min，考察超声功率100～400 W时的脱除率。实验重复3 次。
1.3.3.5 脱除温度对脱除效果的影响
取麻栎橡子粉末1 g，设置反应条件为液料比40∶1（mL/g）、乙醇体积分数50%、脱除时间30 min、超声功率300 W、粉碎粒度80 目，考察脱除温度20～80 ℃时的脱除率。实验重复3 次。
作为对照，取麻栎橡子粉末1 g，设置反应条件为液料比40∶1（mL/g）、乙醇体积分数50%、脱除时间30 min、粉碎粒度80 目，考察水浴温度20～80 ℃时的脱除率。实验重复3 次。
1.3.3.6 粉碎粒度对脱除效果的影响
取麻栎橡子粉末1 g，设置反应条件为液料比40∶1（mL/g）、乙醇体积分数50%、脱除温度50 ℃、超声功率300 W、脱除时间30 min，考察粉碎粒度20～80目时的脱除率。实验重复3 次。
作为对照，取麻栎橡子粉末1 g，设置反应条件为液料比40∶1（mL/g）、乙醇体积分数50%、50 ℃水浴锅浸提30 min，考察粉碎粒度20～80 目时的脱除率。实验重复3 次。
1.3.4 单宁脱除工艺的响应面优化设计
依单因素试验结果，选择对单宁脱除率影响显著的液料比、乙醇体积分数、脱除温度、超声功率4个因素，采取Box-Behnken响应面设计法对提取工艺进行四因素三水平的试验设计。各因素与水平设计见表1。
表 1 Box-Behnken试验设计因素及水平
Table 1 Factors and their coded levels used in Box-Behnken experimental design
1.3.5 麻栎橡子单宁抗氧化活性的测定
1.3.5.1 麻栎橡子单宁对DPPH自由基的清除率[22]
配制质量浓度为20、30、40、50、60、70、80 mg/L的单宁样品溶液，量取不同质量浓度的样品溶液0.1 mL，加入3.9 mL DPPH溶液，摇匀后于室温避光静置30 min，并测定517 nm波长处的吸光度（A1）。分别测定0.1 mL蒸馏水与3.9 mL DPPH混合液的吸光度（A0），0.1 mL蒸馏水与3.9 mL 95%乙醇溶液混合的吸光度（A2），每组实验重复3 次。同时测定不同质量浓度VC溶液对DPPH自由基的清除率作为对照。DPPH自由基清除率按式（2）计算：
1.3.5.2 麻栎橡子单宁对•OH的清除力[23]
配制质量浓度为20、30、40、50、60、70、80 mg/L的单宁样品溶液，量取不同质量浓度的样品溶液1 mL于10 mL离心管，并加入0.3 mol/L FeSO4、0.25 mL 20 mmol/L H2O2、1 mL 3 mmol/L水杨酸。将离心管于37 ℃水浴锅中静置30 min，冷却后在离心管中加入蒸馏水使反应体系总体积3 mL。之后将离心管以2 000 r/min离心10 min，于510 nm波长处测定上清液的吸光度，每组实验重复3次。同时测定不同质量浓度VC溶液对•OH的清除率作为对照。•OH清除率按式（3）计算：
式中：A0为空白管吸光度；A1为加入样品后吸光度。
1.4 数据处理
在IBM SPSS 19.0中进行单因素方差分析，进行Duncan多重比较。在Design-Expert进行响应面优化试验设计及分析，在Excel 2013中绘制单宁酸标准曲线与抗氧化曲线。
2.1 单因素试验结果
2.1.1 乙醇体积分数对脱除效果的影响
图 1 乙醇体积分数对麻栎橡子单宁脱除率的影响
Fig. 1 Effect of ethanol concentration on the removal rate of tannins
如图1所示，超声辅助条件下，乙醇体积分数低于50%时，单宁脱除率随乙醇体积分数增大显著提高（P＜0.05），增幅58.42%；乙醇体积分数为50%时单宁脱除率达到最高，随乙醇体积分数继续提高单宁脱除率显著降低（P＜0.05），降幅23.21%；乙醇体积分数由70%增加至80%，单宁脱除率降低0.16%，差异不显著（P＞0.05），说明此时体系已达平衡状态，不再有单宁溶出。常规水浴条件下，随乙醇体积分数的提高，单宁脱除率也表现出先升高后下降的趋势，乙醇体积分数低于50%，单宁脱除率随乙醇体积分数提高显著提高（P＜0.05），增幅26.48%，明显低于超声辅助；乙醇体积分数为50%时单宁脱除率达到最高；乙醇体积分数高于50%，单宁脱除率随乙醇体积分数提高显著降低（P＜0.05），降幅14.48%，低于超声辅助。图2表明，乙醇体积分数相同时，超声辅助条件下单宁脱除率高于常规水浴。超声辅助条件下最高单宁脱除率较常规水浴高8.96%，平均单宁脱除率较常规水浴高4.45%。
图 2 液料比对麻栎橡子单宁脱除率的影响
Fig. 2 Effect of liquid-to-solid ratio on the removal rate of tannins
2.1.2 液料比对脱除效果的影响如图2所示，超声辅助条件下，不同液料比单宁脱除率差异显著（P＜0.05），液料比低于40∶1，单宁脱除率随液料比增加而显著增加（P＜0.05），增幅21.40%，这说明液料比越高，反应越充分，越有利于单宁的溶出；液料比为40∶1（mL/g）时单宁脱除率最高，随液料比继续提高，单宁脱除率显著降低（P＜0.05），降幅
18.79 %。常规水浴条件下，液料比40∶1（mL/g）时，单宁脱除率最高；液料比低于40∶1（mL/g），单宁脱除率显著提高（P＜0.05），增幅11.15%，低于超声辅助条件下；液料比高于40∶1（mL/g），单宁脱除率显著降低（P＜0.05），降幅18.03%，低于超声辅助。由图
2可知，相同液料比超声辅助条件下单宁脱除率高于常规水浴，超声辅助条件下最高单宁脱除率较常规水浴高
4.49 %，平均单宁脱除率较常规水浴高3.38%。
2.1.3 脱除时间对脱除效果的影响
图 3 脱除时间对麻栎橡子单宁脱除率的影响
Fig. 3 Effect of extraction time on the removal rate of tannins
如图3所示，超声辅助条件下，除30 min与50 min及80 min与50 min间单宁脱除率差异显著（P＜0.05），其他脱除时间单宁脱除率差异不显著（P＞0.05）；50 min时单宁脱除率达到较高水平（35.82%），最高脱除率与最低脱除率仅相差0.056%。常规水浴条件下，单宁脱除率随脱除时间变化均不显著（P＞0.05），70 min时单宁脱除率达到较高水平（30.75%），20～90 min内，随脱除时间的延长，单宁脱除率仅提高0.16%。因此在实际生产为节约成本，提高效率，应将脱除时间选为20 min。由图3可知，脱除时间相同时，超声辅助条件下单宁脱除率高于常规水浴，超声辅助条件下最高单宁脱除率较常规水浴条件高5.07%，平均单宁脱除率较常规水浴高5.10%。
2.1.4 超声功率对脱除效果的影响
图 4 超声功率对麻栎橡子单宁脱除率的影响
Fig. 4 Effect of ultrasonic power on the removal rate of tannins
由图4可知，随超声功率增强，单宁脱除率显著提高（P＜0.05）。超声功率300 W时单宁脱除率达到最高；当超声功率由300 W提高到400 W时，单宁脱除率显著降低（P＜0.05）；超声辅助条件下平均单宁脱除率34.20%，超声功率低于300 W时，单宁脱除率的增幅为11.03%。
2.1.5 脱除温度对脱除效果的影响
图 5 脱除温度对麻栎橡子单宁脱除率的影响
Fig. 5 Effect of extraction temperature on the removal rate of tannins
如图5所示，超声辅助条件下，单宁脱除率在30 ℃与40 ℃、50 ℃与60 ℃、70 ℃与80 ℃之间差异不显著（P＞0.05），其余各温度间差异显著（P＜0.05）；脱除温度低于50 ℃时，单宁脱除率随脱除温度的升高而提高，增幅20.74%；脱除温度50 ℃时单宁脱除率达36.85%；随着温度继续升高，单宁脱除率缓慢降低，温度升高20 ℃，单宁脱除降低4.45%。常规水浴条件下，温度低于50 ℃，单宁脱除率随温度的升高显著提高（P＜0.05），增幅11.38%，低于超声辅助；50 ℃时单宁脱除率最高，为30.14%；随温度继续升高，单宁脱除率显著降低（P＜0.05），降幅23.29%。由图5可知，脱除温度相同时，超声辅助条件下单宁脱除率高于常规水浴，超声辅助条件下最高单宁脱除率较常规水浴高6.71%，平均单宁脱除率较常规水浴高7.30%。
2.1.6 粉碎粒度对脱除效果的影响
如图6所示，超声辅助条件下，不同粉碎粒度间单宁脱除率差异均不显著（P＞0.05）。40 目时单宁脱除率达到较高水平（35.65%），粉碎粒度由20 目提高到100 目，单宁脱除率降低0.06%，这说明粉碎粒度为20 目时，麻栎橡子粉末已与溶剂充分接触，脱除量已达较高水平。常规水浴条件下，单宁脱除率随粉碎粒度变化均不显著（P＞0.05），随粉碎粒度变化，最高脱除率与最低脱除率仅相差0.13%，因此在实际生产中应将粉碎粒度确定为20 目。由图6可知，粉碎粒度相同时，超声辅助条件下单宁脱除率高于常规水浴，超声辅助条件下最高单宁脱除率较常规水浴高3.84%，平均单宁脱除率较常规水浴高3.80%。
图 6 粉碎粒度对麻栎橡子单宁脱除率的影响
Fig. 6 Effect of raw material particle size on the removal rate of tannins
2.2 响应面试验结果
2.2.1 Box-Behnken试验设计结果
表 2 Box-Behnken优化试验设计与结果
Table 2 Box-Behnken design in terms of coded values with response variable
对液料比、乙醇体积分数、脱除温度、超声功率4 个对单宁脱除率影响显著的因素进行Box-Behnken试验设计，并依试验设计方案进行了29 次试验得到单宁脱除率实测值。试验设计及单宁脱除率结果见表2。
2.2.2 响应模型方差分析
通过对表2数据进行回归拟合，得到麻栎橡子单宁脱除率对乙醇体积分数、液料比、脱除温度、超声功率的多元回归方程：单宁脱除率37.16－0.12A－0.059B+ 0.28C－0.15D+0.13AB+1.23AC－0.2AD+0.48BC－0.32BD+0.21CD－1.47A2－0.39B2－0.52C2－0.52D2。
表 3 麻栎橡子单宁脱除率多元回归方程模型方差分析
Table 3 Analysis of variance and statistical parameters of regression model
注：*.影响显著，P＜0.05；**.影响极显著，P＜0.01。
表3方差分析结果表明，本试验拟合的回归方程模型极显著（P＜0.01），失拟项不显著（P0.230 5＞0.05），R20.957 2，
0.914 5，说明该模型拟合效果良好。因素C对麻栎橡子单宁脱除率线性影响极显著（P＜0.01），因素A、B、D线性作用不显著；两因素交互作用中，因素AC、BC交互影响极显著（P＜0.01），因素BD交互作用显著（P＜0.05），因素AB、AD、CD交互作用不显著，A2、B2、C2、D2曲面效应影响均极显著（P＜0.01）。各因素对麻栎橡子单宁脱除率影响依次为：C（脱除温度）＞D（超声功率）＞A（液料比）＞B（乙醇体积分数）。
2.2.3 响应面优化
图7a、d、f响应面倾斜度小，且等高线图近圆形，说明图中显示的两因素交互作用对单宁脱除率影响不显著。图7b、c、e响应面倾斜度大，且等高线图为椭圆形，说明图中显示的两因素交互作用对单宁脱除率影响显著，符合模型方差分析的结果。
图 7 各因素交互作用的响应面和等高线
Fig. 7 Response surface and contour plots showing the influence of various factors on the removal rate of tannins
2.2.4 最佳条件的确定和回归模型的验证
为进一步确定最优提取工艺，在设置拟合方程各因素的取值范围后，使用快速上升法进行方案优化，得到的最优方案为：液料比42.12∶1（mL/g）、乙醇体积分数53.48%、脱除温度65 ℃、超声功率238.14 W。此工艺条件下单宁脱除率为37.29%。为检验数据的可靠性，在保证实验可操作性前提下，将提取工艺修正为液料比42∶1（mL/g）、乙醇体积分数53%、脱除温度65 ℃、超声功率240 W，依修正后工艺进行3 次验证实验，所得平均单宁脱除率37.27%，与理论值相比，相对误差仅为0.05%，说明该模型拟合效果显著。
2.3 单宁抗氧化活性
2.3.1 麻栎橡子单宁对DPPH自由基的清除能力
图 8 麻栎橡子单宁及VC对DPPH自由基的清除作用
Fig. 8 DPPH free radical scavenging capacity of the tannins and VC
由图8可知，随麻栎橡子单宁质量浓度的提高，其对DPPH自由基的清除能力显著增强（P＜0.05）。麻栎橡子单宁对DPPH自由基清除能力与单宁质量浓度呈良好的线性相关关系，相关系数R2为0.991 8，VC质量浓度与其对DPPH自由基的清除能力线性相关系数R2为0.827 8。当麻栎橡子单宁质量浓度为80 mg/L时，其对DPPH自由基的清除率可达75.56%。相同质量浓度的VC对DPPH自由基的清除率为87.35%，仅相差11.79%。说明麻栎橡子单宁对DPPH自由基有较强的清除能力。
2.3.2 麻栎橡子单宁对·OH的清除能力
图 9 不同质量浓度麻栎橡子单宁及VC对·OH的清除作用
Fig. 9 Hydroxyl free radical scavenging capacity of the tannins and VC
由图9可知，麻栎橡子单宁对·OH的清除能力随其质量浓度的提高显著增强（P＜0.05）。麻栎橡子单宁对·OH清除能力与单宁质量浓度线性相关，R2为0.949 6。VC质量浓度与其对·OH的清除能力线性相关系数R2为0.939 0。当麻栎橡子单宁质量浓度为80 mg/L时，其对·OH的清除率可达62.74%。相同质量浓度的VC对·OH的清除率为95.10%。麻栎橡子单宁对·OH有较强的清除能力。
超声波提取法作为一种新型提取方法，具有方便控制、升温快的特点，尤其适用于提取热敏感型物质[24]。本研究中，控制其他因素相同，超声辅助提取麻栎橡子单宁脱除率高于常规水浴浸提，且超声辅助条件下麻栎橡子单宁脱除率的增幅更高。Naima[25]、张志健[11]等研究结果均表明超声辅助条件下单宁的提取量较常规水浴浸提显著提高。这与超声提取的特性有关。超声波振动产生并传递能量，改变被提取物质结构；同时超声波空化作用形成瞬时高温高压破坏细胞壁，有效成分直接、快速进入溶剂。另外，超声波热效应、乳化、凝聚效应等次级效应加速了植物有效成分的溶出[16]。
麻栎橡子单宁脱除率随乙醇体积分数提高而提高，是因为单宁易溶于有机溶剂。随乙醇体积分数继续提高，其极性越小，单宁溶解度减小，脱除率降低。单宁脱除率随超声功率的变化趋势与超声波的特性有关。超声功率越大，机械、空化作用越强，扩散速率越快。而功率过大又加速聚合单宁液化，使其降解为小分子基团而失活。一定温度范围内，单宁脱除率随温度升高而提高，是由于高温可加速反应进程，加速单宁的扩散、溶解。温度过高加速聚合单宁的液化而使其失活，同时加速溶剂蒸发，降低单宁脱除率。随液料比提高，橡子粉末与溶剂接触面积增大，反应更充分，单宁脱除率越高。超过一定范围后，继续增加液料比会降低固液浓度差增幅[26-27]，导致脱除率下降。脱除时间对橡子单宁脱除率影响不显著，是因为时间延长后单宁被氧化，同时单宁被充分提取后体系达到动态平衡，脱除率变化不明显。
研究表明，植物材料有效化学成分提取最适液料比为15∶1～25∶1（mL/g）[28-30]，本研究麻栎橡子单宁脱除最适液料比42∶1（mL/g）。这可能是因为作为提取剂的乙醇对麻栎橡子单宁的溶解性差。关于麻栎橡子单宁结构及最佳提取剂的选择有待进一步研究。
曹海霞等[31]采用超声波辅助提取法对蒙古栎橡子单宁脱除工艺进行了研究，发现最优工艺条件下蒙古栎橡子单宁脱除率为90.54%，本研究中超声辅助条件下麻栎橡子单宁脱除率最高为37.27%，产生差异的原因是由于所选原料不同。同时，橡子的采收时间及处理方式都会影响单宁脱除率及活性。
麻栎橡子单宁脱除最佳工艺条件为液料比42∶1（mL/g）、乙醇体积分数53%、脱除温度65 ℃、超声功率240 W，最高单宁脱除率为37.27%，较常规水浴得到了显著提高，可应用于实践。体外抗氧化活性测定表明，麻栎橡子单宁对DPPH自由基与·OH均有较强的清除能力，且单宁质量浓度越高，对自由基的清除能力越强，可作为新型抗氧化剂开发。
参考文献：
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Extraction Optimization and Antioxidant Activity of Tannins from Quercus acutissima Acorns
XUE Wenyan, ZHANG Wenhui*, YANG Bin, YE Quanping
(Key Comprehensive Laboratory of Forestry in Shaanxi Province, Northwest A&F University, Yangling 712100, China)
Abstract：To explore an efficient and feasible extraction procedure for the removal of tannins in Quercus acutissima acorns for comprehensive exploitation of Quercus acutissima acorns, the factors affecting the removal rate of tannins from Quercus acutissima acorns collected from Qiaoshan Mountains by ultrasonic-assisted extraction using ethanol as extraction solvent were firstly investigated by one-factor-at-a-time method and then the significant ones were selected and further optimized by response surface methodology. Besides, the antioxidant activity of the tannins extracted was determined by testing 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical and hydroxyl radical (・OH) scavenging capacity. Our results demonstrated that liquid-to-solid ratio, ethanol concentration, extraction temperature and ultrasonic power were found to be the factors with a significant effect on the removal efficiency of tannins. The proposed model showed good fitness. An ethanol concentration of 53%, a liquid-to-solid ratio of 42:1 (mL/g), an extraction temperature of 65 ℃ and an ultrasonic power of 240 W were found to be optimal for maximum removal rate of tannins (37.27%). The antioxidant activity of the tannins extracted was positively linearly correlated with their concentration, and the scavenging percentages for DPPH and hydroxyl radical radicals were respectively 75.56% and 62.74% at a tannin concentration of 80 mg/L. Hence, the tannins can be used a new antioxidant.
Key words：Quercus acutissima acorn; tannin extraction; Box-Behnken experimental design; response surface methodology; antioxidant activity
DOI：10.7506/spkx1002-6630-201710040
中图分类号：TS234.1
文献标志码：A
文章编号：1002-6630（2017）10-0242-09
引文格式：
薛文艳, 张文辉, 杨斌, 等. 麻栎橡子单宁脱除工艺优化及抗氧化性[J]. 食品科学, 2017, 38(10): 242-250. DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201710040. http://www.spkx.net.cn
XUE Wenyan, ZHANG Wenhui, YANG Bin, et al. Extraction optimization and antioxidant activity of tannins from Quercus acutissima aorns[J]. Food Science, 2017, 38(10): 242-250. (in Chinese with English abstract)
DOI：10.7506/spkx1002-6630-201710040. http://www.spkx.net.cn
收稿日期：2016-06-21
基金项目：国家林业局全国森林经营基础研究项目（1692016-03）
作者简介：薛文艳（1994—），女，硕士研究生，研究方向为麻栎资源的开发利用。E-mail：1078945485@qq.com
*通信作者：张文辉（1954—），男，教授，博士，研究方向为天然林保护与利用。E-mail：839951676@qq.com