婁文娟 孔 瑾(河南科技學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003)

紫薯花青素提取及其穩(wěn)定性的研究

婁文娟 孔 瑾
(河南科技學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003)

花青素在蔬菜水果中廣泛存在，是一種天然生成的色素。本試驗主要應(yīng)用單因素及正交試驗研究了花青素的提取工藝以及花青素在光照和酸堿條件下的穩(wěn)定性。結(jié)果表明：花青素的最佳提取參數(shù)組合為料液比為1∶65，0.5%檸檬酸與95%乙醇的體積比為40∶60，水浴浸提時間為3h?；ㄇ嗨卦诔貤l件下，光照4h，損失率為25%；在pH為0.5～5范圍時，花青素的損失率不明顯，隨著pH的升高，花青素含量急劇降低。

紫薯；粉碎；浸提；穩(wěn)定性

花青素(anthocyanin)，具有水溶性，多存在于深色水果與蔬菜之中，是一種純天然的色素[1]?；ㄇ嗨厥且环N可以去除人體內(nèi)自由基的抗氧化劑，可以保護血管，保護人體內(nèi)的各個血管的各種生理機能，使人免受心腦血管的威脅[2-3]；能夠保護人的大腦，防止自由基對人大腦產(chǎn)生傷害，改善退化性老年癡呆綜合征；可以避免人體內(nèi)的基因由于各種外在因素而引起的基因突變，從而可以有效地預(yù)防癌癥等疾病[4]；可以讓眼睛中的視紫質(zhì)再生，保護人的眼睛，也可以被用來做化妝品，讓皮膚保持彈性，減少皺紋等皮膚問題的產(chǎn)生[5]。因此它被廣泛運用于食品的著色，化妝品的制作，醫(yī)藥的生產(chǎn)等方面。但由于花青素容易受到pH、氧化劑、酶類、金屬離子、溫度、光照等因素的影響，花青素的應(yīng)用成了一個難題[6]。目前，很多人工合成食品著色劑都有不同程度的毒性，長期食用會使人患上癌癥等其他各種疾病，如何獲取純天然、對人體沒有危害的色素就成了一個備受關(guān)注的課題，因此對較高純度花青素提取的研究是有必要的。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 紫薯

本實驗用紫薯，全部由易購超市購買的普通紫薯。

1.1.2 主要試劑

花青素標(biāo)樣，正丁醇，甲醇，硫酸鐵銨，鹽酸，檸檬酸(莒縣宏德檸檬酸廠)，無水乙醇(齊魯石化有限公司)，氫氧化鈉(杭州天威工貿(mào)有限公司)，超純水(實驗室自制)，磷酸氫二鈉(吳江市杏雄金屬化工有限公司)等。

1.1.3 主要儀器

電熱鼓風(fēng)干燥箱 HG101-5型(南京索特烘箱制造有限公司)，粉碎機(陶樂TL-0302型)，40目篩子(金源304不銹鋼)，恒溫水浴鍋HHS21-4型(上海丙林電子科技有限公司)，低速離心機SC-3610型(湖南恒諾儀器有限公司)，721G可見光分光光度計(深圳市鼎鑫宜實驗設(shè)備有限公司)，pH計(力辰pH-10型)，電子天平JY-2502型(梅特勒托利多儀器有限公司)，冰箱BCD-216T(青島海爾股份有限公司)。

1.2 方法

1.2.1 花青素的提取流程

紫薯干粉→水浴浸提→離心→取上清液→過濾→花青素原液[7]

1.2.2 樣品處理

將紫薯清洗干凈、瀝干之后切成2mm左右薄片，置于電熱鼓風(fēng)干燥機中，以60℃的溫度干燥，直至質(zhì)量不再發(fā)生變化，再用粉碎機粉碎，過40目篩子，反復(fù)打磨，可以得到紫薯干粉，將所得干粉裝入棕色試劑瓶中，置于冰箱中以5℃的溫度進行儲存[8]。

1.2.3 浸提方法(檸檬酸-乙醇)[9]

分別配置0.5%檸檬酸溶液500mL，95%乙醇溶液500mL，之后取出1g紫薯干粉，加入檸檬酸酸化乙醇提取液，再進行恒溫水浴浸提，取出浸提所得溶液之后，在離心機中以3 500r/min的速度進行離心，取上清液，進行過濾，就可以得到澄清的紫薯花青素原液。

1.2.4 花青素含量檢測[10]

由文獻可知，花青素的吸光度為520nm～530nm之間，本實驗選取523nm處檢測花青素原液的吸光度。

1.2.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

準(zhǔn)確配制質(zhì)量濃度為0.50mg/mL的花青素標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別吸取0mL、0.1mL、0.2mL、0.3mL、0.4mL、0.5mL置于6支10mL具塞比色管中，各加入甲醇溶液至1mL，加入6.0mL正丁醇—鹽酸溶液(體積比為95∶5)和0.2mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的硫酸鐵銨溶液(臨用時配制)，搖勻后，置沸水浴中加熱40min，然后迅速冷卻，在波長400～600nm處進行掃描，確定其最大吸收波長523nm，于最大吸收波長處測定花青素標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線方程。

1.2.6 花青素穩(wěn)定性[12-13]

調(diào)節(jié)花青素溶液的pH為2，在室溫條件下，分別測定花青素在正常光照和避光條件下花青素的損失率，調(diào)節(jié)pH為1、3、5、7、9、11，1h后，分別測定測定花青素的含量，從而來探究對于花青素在不同酸堿度下的保存情況。

2 結(jié)果與分析

2.1 紫薯花青素提取的影響因素

2.1.1 酸醇比對花青素提取效果的影響

設(shè)定水浴浸提時間為2h，浸提溫度為60℃，料液比1∶50，分別選取檸檬酸溶液與乙醇溶液的體積比為20∶80, 30∶70, 40∶60, 50∶50, 60∶40五個水平，進行單因素試驗，每組樣品平行測定三次，取平均值，計算花青素含量，可得試驗結(jié)果如圖1所示：

圖1 不同酸醇比對花青素提取效果的影響

由圖1可知，隨著檸檬酸的添加量持續(xù)加大，花青素的提取率先升高后降低；當(dāng)酸醇體積比為40∶60時，花青素的提取率達到最高。說明適當(dāng)?shù)乃岽急扔欣诨ㄇ嗨氐奶崛?，酸醇比過大或者過小，都會對花青素的浸提效果有所影響。這是由于乙醇的濃度過大時，會破壞花青素的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致提取效果差。

2.1.2 提取時間對花青素提取效果的影響

設(shè)定酸醇混合溶液體積比50∶50，料液體比1∶50，提取溫度為60℃，當(dāng)提取時間分別為1h、1.5h、2h、2.5h、3h時，測定花青素含量，每組樣品平行測定三次，取其平均值，試驗結(jié)果如圖2所示：

圖2 不同提取時間對花青素提取效果的影響

由圖2可知，在提取時間為3h范圍內(nèi)時，隨著提取時間的延長，花青素的提取率先升高后降低，提取時間為2.5h時，花青素的提取效果達到最好，可能是由于加熱的時間過長，造成花青素的分解，導(dǎo)致花青素的提取率下降。

2.1.3 料液比對花青素提取效果的影響[11]

設(shè)定酸醇體積比50∶50，水浴浸提溫度60℃，浸提時間2h，取料液比分別為1∶25、1∶35、1∶45、1∶55、1∶65，測定樣品中花青素含量，每組樣品平行測定三次，取其平均值，可得試驗結(jié)果如圖3所示：

圖3 不同料液比對花青素提取效果的影響

由圖3可知，隨著紫薯物料濃度的增大，花青素提取率先增大后減小，當(dāng)料液比為1∶55時，花青素提取率達到最大，當(dāng)紫薯物料濃度過高時，溶液黏度過大，不利于后續(xù)工序的進行，當(dāng)物料濃度過低時，溶液過稀，導(dǎo)致提取率降低。

2.2 正交試驗

2.2.1 正交試驗各因素水平

依據(jù)單因素實驗結(jié)果設(shè)計正交試驗，設(shè)定提取溫度為固定條件，選取酸醇體積比，提取時間(h)，料液比為試驗因子，根據(jù)正交表設(shè)計實驗，以確定花青素提取的最佳條件組合，正交試驗設(shè)計如表1所示：

表1 花青素提取影響因素水平表

2.2.2 正交試驗結(jié)果

正交試驗結(jié)果如表2所示：

表2 正交試驗設(shè)計表及結(jié)果

由表2中的極差可知，酸醇比、提取時間、料液比對于花青素提取效果的影響程度為：提取時間>酸醇比>料液比，提取時間對提取效果的影響程度遠遠超過了其他兩個因素。由對K值的分析可知，浸提的最優(yōu)因素水平分別為：提取液酸醇比為40∶60，水浴加熱浸提時間為3h，料液比1∶65，為最優(yōu)因素水平，所以最佳提取方案為：A2B3C3。

正交試驗驗證：由正交表可知，正交試驗中并沒有A2B3C3的情況，所以再對A2B3C3的因素水平下進行試驗，測得綜合了這三個因素水平的情況下的所得花青素含量為0.068mg/mL，所得的試驗結(jié)果符合正交試驗的結(jié)論。

2.3 花青素穩(wěn)定性的研究

2.3.1 光照對花青素穩(wěn)定性的影響

結(jié)果如圖4所示：

圖4 花青素在光照情況下的保存情況

花青素在避光情況下的保存情況，如圖5所示：

圖5 花青素避光保存的保存情況

由圖4-5可知，當(dāng)存放時間為4h以內(nèi)，隨著存放時間的延長，正常光照條件下花青素的含量迅速下降，當(dāng)光照時間為4h時，花青素的損失率高達25%，而避光保存條件下花青素?fù)p失率為10.12%，故選擇避光保存花青素。

2.3.2 花青素在不同酸堿條件下的保存情況

結(jié)果如圖6：

圖6 花青素在不同酸堿條件下的保存情況

由圖6可知，在pH為1～5范圍時，花青素的保存率下降并不明顯，隨著pH的繼續(xù)升高，花青素的損失率急劇增大，當(dāng)pH為11時，花青素的損失率高達84.6%，這說明花青素在堿性條件下迅速分解。

3 結(jié)論

花青素的最優(yōu)提取條件組合為酸醇體積比為40∶60，水浴浸提時間為3h，料液比為1∶65，花青素在常溫條件下，光照4h，損失率為25%；在pH為0.5～5范圍，花青素的損失率不明顯，當(dāng)pH為11時，花青素的損失率高達84.6%。

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On the Extraction and Stability of Anthocyanin from Purple Sweet Potatoes

LOU Wenjuan KONG Jin

(He’nan Institute of Science and Technology, Xinxiang 453003, Henan, China)

Anthocyanins, a natural pigment, exist widely in fruits and vegetables. Employing single-factor and orthogonal tests, this paper analyzes the extraction of anthocyanin and its stability in terms of illumination and different pH conditions. According to the experiments, the optimum conditions for anthocyanins extraction are that the ration of solid to liquid is 1 to 65, that the volume ratio of 0.5% citric acid to 95% ethanol is 40∶60, and that the extraction time was 3h. In room temperature, anthocyanin loss ratio is 25% under four hours’ illumination, its loss is not obvious when pH ranges from 0.5 to 5, and it suffers dramatic loss as pH values continue to rise.

purple sweet potatoes; comminution; extraction; stability

婁文娟(1989—)，女，河南通許人，河南科技學(xué)院助理實驗師，主要從事功能性食品與食品安全性的教學(xué)與研究。 孔瑾(1957—)，男，河南太康人，河南科技學(xué)院高級實驗師，主要從事農(nóng)副產(chǎn)品加工的教學(xué)與研究。

TS972

A

2095-7211(2017)02-0020-03