謝三都，林 靈，卓姚春，方 豪

(1.福建師范大學(xué)閩南科技學(xué)院，福建 泉州362332;2.廈門市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院，福建 廈門361024;3.福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，福建 福州350002)

柿(Diospyros kaki L.)又名朱果、米果、猴棗，為柿樹科(Ebenceae)柿樹屬(Dispryosl)植物［1］，是藥食兩用的優(yōu)良水果之一。柿原產(chǎn)于我國，至今已有3 000 多年的栽培歷史［2］，現(xiàn)有864 個(gè)品種［3，4］。目前，柿子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展長期停滯，如何拓展柿子深加工途徑成為柿子產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。

可食用天然色素在食品加工過程中被用于改善食物色澤，并廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥和化妝品行業(yè)。溶劑法是植物色素提取最常用的方法之一，是根據(jù)相似相溶的原理，選擇與所提取植物色素的溶解性能相同或相似的溶劑，利用濃度差產(chǎn)生的推動力將植物色素從細(xì)胞內(nèi)萃取出來的方法。該方法具有操作簡單、溶劑可重復(fù)利用、易于分離等優(yōu)點(diǎn)，但植物細(xì)胞壁阻礙了植物色素的提取，導(dǎo)致提取周期太長。近年來，超聲波技術(shù)［5］、微波技術(shù)［6］、超臨界流體萃取技術(shù)［7］等與溶劑法結(jié)合不斷被應(yīng)用于植物色素的提取。其中，微波輔助溶劑法提取植物色素是最常見的方法之一。微波作用于溶劑能產(chǎn)生熱效應(yīng)，加速色素顆粒的熱運(yùn)動，提升提取效率;且微波具有迅速加熱的特點(diǎn)，使細(xì)胞內(nèi)的水分迅速汽化而產(chǎn)生壓力，破壞植物細(xì)胞壁，有利于色素顆粒的溶出。

本文以永定柿子為原料，采用微波輔助乙醇溶劑法提取柿子黃色素，通過研究料液比、微波處理時(shí)間、裝載量、微波功率等因素對柿子黃色素提取率的影響，并優(yōu)化其工藝條件，以期為柿子產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

永定柿子由永定縣百貳歲紅柿專業(yè)合作社提供;蒸餾水、丙酮、60%乙醇、95%乙醇等試劑均為分析純。

1.2 主要儀器

飛鴿牌系列離心機(jī)，購自上海安亭科學(xué)儀器廠;電子精密天平，購自梅特勒—托利多儀器(上海)有限公司;UV-2802S 紫外可見分光光度計(jì)，購自尤尼柯(上海)儀器有限公司;EG823LC2-NA 型美的微波電器，購自美的微波電器制造有限公司;SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵，購自鄭州長城科工貿(mào)有限公司;DHG-9140A 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，購自上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.2 柿子黃色素吸收峰的檢測 將柿子洗凈、去蒂、搗碎成漿，稱取10.000 g 柿子漿，加入30 mL 90%乙醇，在微波功率為800 W 條件下加熱60 s，取出，趁熱過濾，用離心機(jī)分離(5 000 r·min－1;3 min)，取上澄清液0.1 mL，稀釋100 倍，將稀釋液在紫外可見分光光度計(jì)上進(jìn)行全波段掃描，檢測其吸收峰。

掃描參數(shù)設(shè)置:速度為中速，掃描間隔1.0 nm，波長190.0 －1 100.0 nm。

1.3.3 柿子黃色素提取率的測定 參考辣椒紅色素的測定方法［8］，以色價(jià)的大小表示柿子黃色素含量的高低。檢測經(jīng)微波輔助提取獲得的柿子黃色素溶液的D451nm，柿子色素的色價(jià)參考文獻(xiàn)［9］計(jì)算。

1.3.4 柿子黃色素提取工藝條件優(yōu)化 (1)溶劑類型。稱取4 份10.000 g 的柿子漿，分別用30 mL 蒸餾水、丙酮、60%乙醇、95%乙醇進(jìn)行對比試驗(yàn)，在微波功率為800 W 的條件下加熱60 s，取出，趁熱過濾，用離心機(jī)分離(5 000 r·min－1;3 min)，取上澄清液，觀察不同溶劑對柿子黃色素的浸提效果。(2)料液比(g∶mL)。以95%乙醇為浸提劑，設(shè)置料液比(g∶mL)分別為1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6，在微波功率為800 W的條件下加熱60 s，取出，趁熱過濾，用離心機(jī)分離(5 000 r·min－1;3 min)，取上澄清液0.25 mL，定容至25 mL，測量最大光密度，計(jì)算其色價(jià)。(3)微波處理時(shí)間。稱取5 份10.000 g 左右的柿子，搗碎，加入30 mL 的95%乙醇，攪勻，在微波功率為800 W 的條件下，分別處理30、60、90、120、150 s，取出，趁熱過濾，用離心機(jī)分離(5 000 r·min－1;3 min)，取上澄清液0.25 mL，定容至25 mL，測量最大光密度，計(jì)算其色價(jià)。(4)裝載量。按料液比(g∶mL)1∶3 將柿子漿與95%乙醇混合均勻，分別稱取5、20、40、80、120 g 柿子的95%乙醇漿液，在微波功率為400 W 的條件下加熱120 s，取出，趁熱過濾，用離心機(jī)分離(5 000 r·min－1;3 min)，取上澄清液0.25 mL，定容至25 mL，測量最大光密度，計(jì)算其色價(jià)。(5)微波功率。稱取5 份5.000 g左右的柿子，搗碎，加入15 mL 的95%乙醇，攪勻，分別在微波功率80、240、400、640、800 W 的條件下加熱120 s，取出，趁熱過濾，用離心機(jī)分離(5 000 r·min－1;3 min)，取上澄清液0.25 mL，定容至25 mL，測量最大光密度，計(jì)算其色價(jià)。(6)正交試驗(yàn)。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以料液比(g∶mL)、微波處理時(shí)間、裝載量和微波功率為試驗(yàn)因素，采用L9(34)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，因素及水平見表1。

1.3.5 數(shù)據(jù)處理 采用DPS 2.0 數(shù)據(jù)處理軟件對正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差與方差分析。

表1 柿子黃色素提取因素與水平表1)Table 1 Factors and levels of the extraction of persimmon pigment

2 結(jié)果與分析

2.1 柿子色素的初步鑒定

掃描結(jié)果顯示，柿子色素溶液在波長為451 nm 處有一最大吸收峰，確定該波長為色素吸收峰。查可見光譜圖可知，吸收波長在450 －480 nm 之間的物質(zhì)，呈現(xiàn)黃色。胡青素等［10］報(bào)道了柿子色素主要成分是類胡蘿卜素;胡婉珊等［11］、王維洲［12］、王書民等［13］均報(bào)道了柿子果實(shí)中的類胡蘿卜素含量為1.5 ×10－3mg·g－1。結(jié)合掃描結(jié)果及樣品色澤，初步判斷該色素屬類胡蘿卜素類色素，由于具體成分未明，本文暫以柿子黃色素作為該色素的名稱。

2.2 溶劑類型對柿子黃色素提取的影響

由圖1 可知，95%乙醇溶液所提取的柿子黃色素溶液的色價(jià)最高，為1.534，丙酮所提取的色價(jià)最低，為0.353。為最大限度地提取柿子黃色素，本文采用95%乙醇溶液作為提取劑。

2.3 料液比對柿子黃色素提取的影響

如圖2 所示，柿子黃色素的色價(jià)隨著料液比的增加呈先升高后降低的趨勢。當(dāng)料液比(g∶mL)為1∶3時(shí)，色價(jià)最高，為1.404。因此，料液比宜選擇1∶3。

圖1 溶劑類型對柿子黃色素色價(jià)的影響Fig.1 Effect of different solvents on color value of persimmon pigment

圖2 料液比對柿子黃色素色價(jià)的影響Fig.2 Effect of different material-liquid ratios on color value of persimmon pigment

2.4 微波處理時(shí)間對柿子黃色素提取的影響

由圖3 可知，柿子黃色素的色價(jià)隨著微波處理時(shí)間的延長呈先升高后降低的趨勢。當(dāng)微波處理時(shí)間為120 s 時(shí)，柿子黃色素的色價(jià)達(dá)到最大值，為1.278。繼續(xù)延長處理時(shí)間，可能是微波導(dǎo)致色素結(jié)構(gòu)破壞而引起色價(jià)的下降。因此，微波處理時(shí)間以120 s 為宜。

2.5 裝載量對柿子黃色素提取的影響

由圖4 可知，柿子黃色素的色價(jià)隨著裝載量的增加呈先升高后降低的趨勢。當(dāng)裝載量達(dá)到20 g 時(shí)，柿子黃色素的色價(jià)達(dá)到最大值，為0.836。繼續(xù)增加裝載量，柿子黃色素的色價(jià)反而下降。因此，裝載量宜選擇20 g 左右為宜。

圖3 微波處理時(shí)間對柿子黃色素色價(jià)的影響Fig.3 Effect of different microwave treatment durations on color value of persimmon pigment

2.6 微波功率對柿子黃色素提取的影響

由圖5 可知，柿子黃色素的色價(jià)隨著微波功率的增加呈先升高后降低的趨勢。當(dāng)微波功率增加到400 W 時(shí)，柿子黃色素的色價(jià)最高，為1.742;當(dāng)微波功率繼續(xù)增加至800 W 時(shí)，柿子漿出現(xiàn)部分被烤焦的現(xiàn)象導(dǎo)致色價(jià)降低至0.092。因此，微波功率宜選擇400 W 左右為宜。

圖4 裝載量對柿子黃色素色價(jià)的影響Fig.4 Effect of different loading capacity on color value of persimmon pigment

圖5 微波功率對柿子黃色素色價(jià)的影響Fig.5 Effect of different microwave powers on color value of persimmon pigment

2.7 微波輔助乙醇溶劑法提取柿子黃色素的最優(yōu)工藝

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以料液比(g∶mL)、微波處理時(shí)間(s)、裝載量(g)、微波功率(W)為試驗(yàn)因素，采用L9(34)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，所得正交試驗(yàn)結(jié)果見表2。由表2 可知，RB＞RC＞RD＞RA，即在試驗(yàn)所設(shè)定的因素中，裝載量對柿子黃色素提取率的影響較大，其次是微波功率和微波處理時(shí)間，而料液比的影響最小。通過比較k 值可知，最優(yōu)水平為A1B1C1D1。

表2 柿子黃色素提取正交試驗(yàn)結(jié)果1)Table 2 The orthogonal experiment design for extraction of persimmon pigment and analysis of the result

為了檢驗(yàn)料液比(g∶mL)、微波處理時(shí)間(s)、裝載量(g)和微波功率(W)4 個(gè)因素對色價(jià)的影響程度，應(yīng)用DPS 2.0 數(shù)據(jù)處理軟件對正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表3。由表3 可知，對柿子黃色素色價(jià)影響的主次順序?yàn)?B ＞C ＞D ＞A，即裝載量＞微波功率＞微波處理時(shí)間＞料液比，這與表2 中極差分析結(jié)果相一致。顯著性分析結(jié)果表明，因素B 影響極顯著，因素C、D 顯著，即裝載量對柿子黃色素提取的影響極顯著，微波功率和微波處理時(shí)間對柿子黃色素提取的影響顯著。根據(jù)正交試驗(yàn)得出的最優(yōu)結(jié)果為:A1 B1 C1 D1。

表3 柿子黃色素提取正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析1)Table 3 Variance analysis of the orthogonal experiment result for extraction of persimmon pigment

取A1B1C1D1最優(yōu)水平做驗(yàn)證試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果與正交試驗(yàn)結(jié)果相一致，說明微波輔助乙醇溶劑法提取柿子黃色素的最佳工藝條件為:料液比(g∶mL)1∶3、裝載量20 g、功率為240 W、時(shí)間為90 s，所得柿子黃色素的提取率，即色價(jià)為9.03。

3 結(jié)論

在微波輔助乙醇溶劑法提取柿子黃色素的考察因素中，各因素對柿子黃色素提取效果的影響順序是:裝載量＞微波功率＞微波處理時(shí)間＞料液比。由正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化所得到的最優(yōu)工藝條件為:采用95%乙醇溶液浸提，在料液比(g∶mL)為1∶3，裝載量為20 g 的條件下，經(jīng)微波功率240 W、時(shí)間90 s 的微波處理后，所得色價(jià)為9.03。

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