桑椹中花青素提取工艺探究范文

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《食品工业杂志》2014年第八期

1试验方法

1.1花青素的提取取桑椹在高速匀浆机处理→使用提取剂提取→提取后物料离心→过滤取滤液→旋转蒸发→冻干→花青素粗品

1.2花青素提取率的测定原理和方法

1.2.1pH示差法原理花青素的色度会随着pH的不同而发生改变，而试验中的干扰物质的色度不随pH的改变而改变。因此，使用pH示差法能成为一种检测花青素的良好方法。桑椹花青素在pH为1时，以红色的2-苯基苯并吡喃形式存在；而在pH为4.5时，以无色的甲醇假碱的形式存在。通过朗伯-比尔定律可知，各pH条件下的花青素溶液的吸光度与花青素含量成比例关系。经文献报道，发现pH示差法的曲线相关系数为0.9935，R2接近于1，能比较准确的测定花青素的含量[7]。使用公式（1）[8]进行花青素含量计算。式中：A-吸光度，ε-矢车菊花素-3-葡萄糖苷的消光系数（为26900），L-光程，MW-矢车菊花素-3-葡萄糖苷的相对分子质量（449.2），DF-稀释倍数，V-最终体积（mL），Wt-产品质量（mg）。

1.2.2测定方法配置pH1.0缓冲液：1.49g氯化钾用蒸馏水定容至100mL，1.7mL分析纯盐酸定容至100mL，按25︰75比例混合，再用氯化钾溶液调到pH1.0±0.1。配置pH4.5缓冲液：1.64g醋酸钠用蒸馏水定容至100mL，用盐酸调节至pH4.5±0.1。检测单因素方法比较试验时，取1mL样液各至9mL的pH1.0和pH4.5缓冲液中，放置60min，在510nm和700nm处分别读出吸光度。检测最终产品时，取0.1g产品用稀醇溶解，定容至100mL，再移取2份10mL，分别用pH1.0和pH4.5溶液定容至100mL，放置60min，在510nm和700nm处分别读出吸光度。

1.3试验设计和数据处理方法Box-Behnken试验模型利用DesignExpert8.0.5.0件；数据统计分析利用SPSS11.0数据处理软件。

2结果

2.1单因素试验分析提取条件对花青素提取率的影响在不同提取温度、提取时间、料液比条件下进行单因素试验，测量波长510nm和700nm下的吸光度，计算桑椹花青素的提取量。单因素试验设计见表1。 当提取溶剂设为酸性乙醇，提取时间设定为40min，料液比设定为1∶10（g/mL），提取温度设定为30℃，40℃，50℃，60℃，70℃，观察提取溶剂对桑椹花青素提取效果的影响；当提取溶剂设为酸性乙醇，提取时间设定为40min，提取温度设定为50℃时，改变料液比（1∶20，1∶25，1∶30，1∶35，1∶40（g/mL）），观察料液比对桑椹花青素提取效果的影响；当提取溶剂设为酸性乙醇，提取温度设定为50℃，料液比设定为1∶10（g/mL），改变提取时间（30min，40min，50min，60min，70min），观察提取时间对桑椹花青素提取效果的影响。

2.1.1提取温度对桑椹花青素提取率的影响由图1可见，桑椹花青素含量随着提取温度的增加而增加，当温度达到50℃时，桑椹花青素含量最高，为25mg/g，但随着提取温度的升高，桑椹花青素质量分数反而下降，可能是高温造成了桑椹花青素降解。因此，适宜的提取温度为50℃。

2.1.2料液比对桑椹花青素提取率的影响由图2可见，随着提取料液比值的升高，桑椹花青素含量逐渐升高；而料液比在1∶20~1∶40（g/mL）的范围内，桑椹花青素分数变化较小。因此，提取料液比为1∶35（g/mL）比较适宜。

2.1.3提取时间对桑椹花青素提取率的影响由图3可见，花青素质量分数随着提取时间的增加而增加，当提取时间为40min时，花青素含量达到最大值，为17.5mg/g；但随着提取时间的增加，桑椹花青素质量分数增加缓慢或降低。表明提取时间40min可以将桑椹中的桑椹花青素基本提取完全，而样品长时间在较高温度下可能会引起花青素降解，使其含量有所降低；因此，40min为适宜的提取时间。

2.2响应面法优化桑椹花青素的提取工艺根据单因素试验结果及Box-Behnken设计原则，选取对桑椹花青素提取效果影响较显著的3个因素：料液比、提取温度和提取时间，分别以A，B和C表示。以单因素试验结果的最适条件作为中水平，即0水平，高水平与低水平选择与中水平接近的数值[9-11]。试验因素与水平设计见表2。以A，B和C为自变量，以桑椹花青素得率为响应值（Y），试验方案及结果见表3，由方差分析（表4）可知：其因变量和全体自变量之间的线性关系显著（r=264.584/9=29.398），模型的显著水平为0.0437（小于0.05），所以该回归方差模型是显著的；料液比对提取效果的影响显著，而提取料液比、提取温度、提取时间三者对提取效果影响的显著性为：料液比＞提取时间＞提取温度。

2.2.1料液比及提取温度对桑椹花青素提取率影响当提取时间为40min时，料液比与提取温度2个因素之间的交互作用见图5。桑椹花青素提取率随着料液比的增加和提取温度的增加而增加，但当温度达到50℃后，桑椹花青素含量开始减少。并且从图4的响应趋势可以看出：提取温度比料液比对桑椹花青素提取量的影响效果更明显；当料液比为1∶40（g/mL）、提取温度为50℃时，提取的桑椹花青素较多。

2.2.2料液比及提取时间对桑椹花青素提取率影响当提取温度为50℃时，料液比与提取时间2个因素之间的交互作用见图6。可以看出，桑椹花青素提取率随着料液比的增加和提取时间的增加而增加，但当时间达到40min后，桑椹花青素的提取率开始减少。当料液比为1∶40（g/mL）、提取时间为40min时，桑椹花青素提取率较高。

2.2.3提取温度及提取时间对桑椹花青素提取率影响当料液比为1∶40（g/mL）时，提取温度与提取时间2个因素之间的交互作用见图6。从图6的响应趋势可以看出：提取温度比提取时间对桑椹花青素提取量的影响效果更明显；当提取时间为40min、提取温度为50℃时，桑椹花青素提取量较多。

2.2.4最佳提取工艺的确定根据Box-Behnke设计模型分析得知，桑椹花青素提取优化工艺参数为：料液比1∶39.73（g/mL），提取温度51.33℃，提取时间39.07min。在此条件下，桑椹花青素提取量预测值为24.73mg/g。为验证该模型的可靠性，根据实际操作将提取工艺参数修正为料液比，提取温度51℃，提取时间39min；在此参数下，实际测得的桑椹花青素质量分数为24.93mg/g。

3结论与讨论

通过响应面法对桑椹花青素提取工艺条件进行优化，得到的最佳工艺参数为：料液比1∶39（g/mL），提取温度51℃，提取时间39min。在此工艺参数下，实际测得的桑椹花青素质量分数为24.93mg/g，与模型预测值相差1%左右。以往常规方法采用大孔吸附树脂对桑椹原汁中的桑椹红色素进行了提取，用pH示差法对产品中的花青素进行测定，测得桑椹原汁中的花青素含量为20mg/g左右。[12]试验所测值略大于文献值。根据Box-Behnken模型，采用响应面分析法得到的桑椹花青素提取优化工艺准确可靠。优化工艺可为其在农业、医药和食品等领域的开发利用提供了依据。

作者：朱建斌仇干杨帆娄玉霞范振庆赵渝单位：上海师范大学生命与环境科学学院上海师范大学植物种质资源开发中心上海奕方农业有限公司