張廣文，李愛梅，葛 婧，歐仕益

(暨南大學(xué)食品科學(xué)與工程系，廣東 廣州 510632)

色素是一種重要的添加劑，被廣泛應(yīng)用于食品、化工產(chǎn)品、化妝品等領(lǐng)域[1-4]。色澤是衡量食品品質(zhì)的重要感官指標(biāo)，健康的色澤能夠有效地提高食品的感官品質(zhì)，增進(jìn)食欲。為了改善食品色澤，一般會(huì)在食品中添加食用色素。食用色素廣義上分為人工合成色素和天然色素。隨著人們對(duì)食品安全性要求的提高，不斷發(fā)現(xiàn)合成色素的毒性和不良影響，合成色素的使用種類和范圍日趨縮小[5]。天然色素主要來(lái)自于動(dòng)植物和微生物，對(duì)人體無(wú)毒無(wú)害，具有一定的生物活性和營(yíng)養(yǎng)，安全性高[6-8]。近年來(lái)，天然色素的開發(fā)研究迅速發(fā)展[9]，可見天然食用色素逐漸替代合成色素，得到消費(fèi)者更多的認(rèn)可。

米團(tuán)花為唇形科米團(tuán)花屬，又名漬糖花、羊巴巴，屬于蜜源植物[10]，具有舒筋、接骨、止血、消炎等藥用價(jià)值，可用于治療發(fā)熱、胃痛、外傷出血、閉合性骨折、黃水瘡等[11]，基諾族人民很早之前就用米團(tuán)花來(lái)治療胃炎[12]。前期研究表明：米團(tuán)花黃色素屬于水溶性色素，耐光、耐熱、耐酸，穩(wěn)定性好，適宜在酸性和中性介質(zhì)中使用[13]。以米團(tuán)花黃色素為原料，利用小鼠進(jìn)行急性毒性(LD50)、微核試驗(yàn)、精子畸變和Ames試驗(yàn)等毒理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)其LD50＞21.5g/kg BW(屬無(wú)毒級(jí)物質(zhì))，微核試驗(yàn)、精子畸變?cè)囼?yàn)和Ames試驗(yàn)結(jié)果均為陰性[14]。將米團(tuán)花黃色素添加到油炸方便面中，米團(tuán)花黃色素顯示出較高的熱穩(wěn)定性，且感官效果很好[15]。

超聲提取法是一種物理破碎過程，常用于提取植物有效成分。超聲波能產(chǎn)生次級(jí)效應(yīng)，如熱效應(yīng)、乳化、擴(kuò)散、擊碎、化學(xué)效應(yīng)、生物效應(yīng)、凝聚效應(yīng)等，可以加速植物有效成分在溶劑中的擴(kuò)散與釋放，提高提取率[16-18]。超聲提取法在天然色素提取方面具有省時(shí)、節(jié)能、提取率高等優(yōu)點(diǎn)[19]。本實(shí)驗(yàn)研究并優(yōu)化了超聲波輔助提取米團(tuán)花黃色素的工藝條件，為米團(tuán)花的工業(yè)化生產(chǎn)提供一定的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

米團(tuán)花干花產(chǎn)自云南省寶山市；無(wú)水乙醇(分析純) 天津市化學(xué)試劑一廠。

粉碎機(jī) 廣東省連南微型電機(jī)廠；SB 25-12 DTDN型數(shù)控超聲波清洗器 寧波新芝生物科技股份有限公司；EL-104電子分析天平 梅特勒-托利多上海儀器有限公司；722S型可見分光光度計(jì) 上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 樣品預(yù)處理

米團(tuán)花經(jīng)除雜、干燥、粉碎，存于干燥避光處備用。

1.2.2 乙醇浸提法提取米團(tuán)花黃色素[20]

準(zhǔn)確稱取處理后的米團(tuán)花0.5000g，置于50mL具塞三角瓶中，加入一定量60%乙醇溶液。在特定溫度下，浸提一定時(shí)間后，過濾得米團(tuán)花色素提取液。將提取液定容至500mL，吸取5mL用60%乙醇溶液稀釋1倍，在431nm波長(zhǎng)處測(cè)其吸光度。

1.2.3 超聲波輔助乙醇法提取米團(tuán)花黃色素

準(zhǔn)確稱取處理后的米團(tuán)花0.5000g，置于50mL具塞三角瓶中，加入一定量的60%乙醇溶液。在特定溫度下，超聲波輔助浸提一定時(shí)間后，過濾得米團(tuán)花色素提取液。其余操作同1.2.2節(jié)。

1.2.4 提取率的計(jì)算

準(zhǔn)確稱取處理后的米團(tuán)花0.5000g，加入50mL 60%乙醇溶液，浸提4h后過濾，重復(fù)提取4次后合并濾液，定容500mL。取5mL用60%乙醇溶液稀釋1倍，在431nm波長(zhǎng)處測(cè)定米團(tuán)花黃色素溶液的吸光度，把此測(cè)定值作為完全提取時(shí)的吸光度，經(jīng)測(cè)定為0.648，與被測(cè)樣品吸光度A相比，得該條件下的提取率公式：提取率/% = A/0.648×100。

1.2.5 超聲波輔助法與乙醇浸提法提取米團(tuán)花黃色素的單因素試驗(yàn)比較

固定提取溫度4 0 ℃、超聲波功率1 0 0 W、提取時(shí)間20min、提取溶液乙醇體積分?jǐn)?shù)60%、液固比100：1。固定其他條件，分別考察溫度(20～60℃)、提取時(shí)間(10～90min)、液固比(40：1～130：1)、超聲功率(80～160W)對(duì)提取率的影響。每組試驗(yàn)重復(fù)兩次，取其平均值，觀察溫度對(duì)提取率的影響。

1.2.6 超聲法提取米團(tuán)花黃色素最佳工藝條件的確定

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以提取溫度、提取時(shí)間、液固比、超聲功率為因素，選取L9(34)正交試驗(yàn)，每個(gè)試驗(yàn)組重復(fù)兩次，取平均值，通過其結(jié)果對(duì)超聲波輔助乙醇提取米團(tuán)花黃色素工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并進(jìn)行結(jié)果分析。

1.2.7 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

根據(jù)正交試驗(yàn)的分析結(jié)果， 按照最佳提取工藝進(jìn)行提取實(shí)驗(yàn)，對(duì)米團(tuán)花樣品平行提取5次，計(jì)算精密度。

2 結(jié)果與分析

2.1 超聲波輔助法與乙醇浸提法提取米團(tuán)花黃色素的單因素試驗(yàn)

2.1.1 溫度的影響

圖 1 提取溫度對(duì)米團(tuán)花黃色素提取效果的影響Fig.1 Effect of ultrasonic temperature on extraction of yellow pigments from LC

圖1表明，無(wú)論是超聲波輔助法還是乙醇浸提法，米團(tuán)花黃色素的提取率在一定溫度范圍內(nèi)都是隨著溫度的升高而提高，但在相同的溫度下，超聲波輔助法比傳統(tǒng)乙醇浸提法提取率高。當(dāng)溫度達(dá)到45℃后，兩種方法的提取率基本上都會(huì)保持不變。

2.1.2 提取時(shí)間的影響

圖 2 提取時(shí)間對(duì)米團(tuán)花黃色素提取效果的影響Fig.2 Effect of ultrasonic time on extraction of yellow pigments from LC

圖2表明，米團(tuán)花黃色素的提取率隨時(shí)間延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)。相同條件下，超聲波輔助法更容易達(dá)到平衡，其提取率也比乙醇浸提法的提取率高。從超聲波輔助法這條曲線可以看出，當(dāng)時(shí)間超出40min后，提取率變化緩慢，可能是因?yàn)槊讏F(tuán)花組織結(jié)構(gòu)質(zhì)地疏松，溶劑易滲入，40min后原料細(xì)胞內(nèi)外濃度已接近平衡，再增加浸提時(shí)間，黃色素的提取率增加不明顯。

2.1.3 液固比的影響

圖 3 液固比對(duì)米團(tuán)花黃色素提取效果的影響Fig.3 Effect of ultrasonic liquid-solid ratio on extraction of yellow pigments from LC

從圖3可以看出，隨著液固比增大，米團(tuán)花黃色素的提取率不斷增大，超聲波輔助乙醇提取法從液固比為110：1后，變化趨勢(shì)緩慢，基本達(dá)到平衡。而單獨(dú)乙醇提取法，液固比110：1后仍有提高，說明，相同條件下，超聲波輔助法更容易達(dá)到提取平衡，且在相同液固比條件下，超聲波輔助法比乙醇浸提法的提取率高。

2.1.4 超聲功率的影響

圖 4 超聲功率對(duì)米團(tuán)花黃色素提取效果的影響Fig.4 Effect of ultrasonic power on extraction of yellow pigments from LC

圖4表明，隨著超聲功率的增大，米團(tuán)花黃色素的提取率總體趨勢(shì)是先升高后降低，當(dāng)超聲功率為130W時(shí)，米團(tuán)花黃色素的提取率最高。但當(dāng)超聲功率超過130W后，米團(tuán)花黃色素的提取率漸漸降低，提取效果變差，其原因可能是超聲功率超出130W后會(huì)對(duì)色素結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，使提取率降低。

2.2 超聲波輔助法提取米團(tuán)花黃色素工藝優(yōu)化

根據(jù)超聲波輔助法提取米團(tuán)花黃色素的單因素試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)L9(34)正交試驗(yàn)，研究因素水平及結(jié)果見表1。由表1可知，用體積分?jǐn)?shù)為60%乙醇作溶劑，利用超聲波輔助乙醇提取米團(tuán)花黃色素，各因素對(duì)提取率的影響順序?yàn)镈＞B＞A＞C，其中為超聲波功率和超聲時(shí)間為主要因素，溫度與液固比為次要因素，最佳組合是A3B3C3D3，即提取溫度50℃、提取時(shí)間50min、液固比110：1、超聲波功率130W。

表1 超聲波輔助法提取米團(tuán)花黃色素正交試驗(yàn)結(jié)果Table 1 Results of orthogonal test on ultrasound-assisited ethanol extraction of yellow pigments from LC

2.3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

結(jié)果表明，在最佳提取工藝條件下，超聲波輔助法提取米團(tuán)花黃色素的精密度好，結(jié)果見表2。

表2 重復(fù)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 2 Repeatability on ultrasound-assisited ethanol extraction of yellow pigments from LC

2.4 米團(tuán)花黃色素兩種提取方法的比較

表3 米團(tuán)花黃色素兩種提取方法的比較Table 3 Comparison of two extraction methods of yellow pigments from LC

3 結(jié) 論

利用L9(34)正交試驗(yàn)優(yōu)化超聲輔助法提取米團(tuán)花黃色素試驗(yàn)方案結(jié)果表明，影響超聲波輔助法提取米團(tuán)花黃色素的主要因素是超聲波功率和時(shí)間，其次是超聲溫度。超聲波輔助法提取米團(tuán)花黃色素的最佳工藝條件為超聲溫度50℃、超聲時(shí)間50min、液固比110：1、超聲功率130W，在此條件下進(jìn)行了5份樣品的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，所得米團(tuán)花黃色素提取率平均為96.36%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.32%(n = 5)。說明超聲波輔助乙醇法提取米團(tuán)花黃色素精密度比較好，且比傳統(tǒng)乙醇法相比提取率高，提取時(shí)間短。

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