王 輝，句榮輝，王 麗，朱建晨

（北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院，北京 102442）

0 引言

柿子別名朱果，為柿科（Ebenaceae） 柿屬（Diospyros L.f.），屬于多年生落葉喬木，雙子葉植物，原產(chǎn)于中國(guó)，主要分布在熱帶和亞熱帶地區(qū)，成熟的柿子色澤鮮亮軟甜多汁。中國(guó)栽培柿子的歷史已有3 000 多年。柿樹(shù)對(duì)環(huán)境有很強(qiáng)的適應(yīng)性，具有改善土壤、保持土壤水分的作用[1-3]。

柿子味甜、黏、涼，屬肺、胃、大腸經(jīng)。柿子是一種傳統(tǒng)中藥，具有清熱潤(rùn)肺、化痰止咳、生津止渴的作用[4-5]，眾多研究已經(jīng)表明，柿子還有抗腫瘤、降血脂、抑菌等藥性作用。在中醫(yī)的臨床治療中，常被用作輔助治療咳嗽、喉嚨痛、口瘡潰瘍和高血壓等疾病[6-8]。

柿子被人們認(rèn)為是綠色健康的保健食品，享有“果中圣品”的美譽(yù)，其果實(shí)富含多酚類、維生素、糖、蛋白質(zhì)、單寧、膳食纖維素、胡蘿卜素、鈣、磷等營(yíng)養(yǎng)素[9-11]。另外，胡蘿卜素具有抑制機(jī)體氧化應(yīng)激的功能，以及降低血液中的膽固醇含量、預(yù)防心血管疾病等功效。其中，多酚類化合物和膳食纖維素對(duì)人體具有生物活性作用[12]。鮮食柿子和柿子粉、柿餅、柿子、柿子果酒等各種加工產(chǎn)品，可以提高人體的抵抗力，預(yù)防和輔助心血管疾病的治療，還可以促進(jìn)消化，有利于智力發(fā)育和美容養(yǎng)顏。

常用的色素類物質(zhì)去除方法有化學(xué)氧化法(過(guò)氧化氫脫色法、次氯酸鈉脫色法)、物理吸附法（大孔樹(shù)脂脫色法、活性炭吸附法） 等[13-14]。其中，化學(xué)氧化法可能會(huì)對(duì)柿子粉中的化學(xué)成分造成結(jié)構(gòu)上的破壞，進(jìn)而影響其生物活性。大孔樹(shù)脂脫色法是利用離子交換的原理，將色素吸附到大孔樹(shù)脂中，從而達(dá)到脫色的目的，但是同時(shí)可能吸附柿子粉的活性物質(zhì)，造成營(yíng)養(yǎng)成分的流失?；钚蕴课椒▽儆谖锢砦?，是一種固體表面現(xiàn)象，它是利用多孔性固體吸附劑處理氣態(tài)污染物，使其中的一種或幾種組分在分子引力或化學(xué)鍵力的作用下，被吸附在固體表面，從而達(dá)到分離的目的，利用物理吸附的原理將色素除去，且活性炭易從柿子粉中除去，且不會(huì)對(duì)柿子粉中的活性物質(zhì)造成破壞?；诖?，試驗(yàn)選用活性炭吸附法除去柿子粉色素。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

柿子，采摘于北京市房山區(qū)青龍湖鎮(zhèn)口頭村；活性炭，北京索萊寶生物科技有限公司提供；濃硫酸、考馬斯亮藍(lán)、牛血清蛋白、木瓜蛋白酶無(wú)水葡萄糖、苯酚、乙醇等，均為分析純化學(xué)試劑；實(shí)驗(yàn)用水為二級(jí)蒸餾水。

1.1.2 儀器

UV-8000A 型紫外- 可見(jiàn)分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司產(chǎn)品；Eppendorf 型高速離心機(jī)，安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；SH2-C型雙功能水浴振蕩器，江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司產(chǎn)品；EL204 型分析天平，上海菁海儀器有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 柿子粉色素最大吸收波長(zhǎng)的掃描

精密稱取柿子粉1 g，用蒸餾水溶解并定容到100 mL 容量瓶中，利用紫外分光光度計(jì)對(duì)其掃描全波長(zhǎng)，結(jié)果顯示柿子粉色素于波長(zhǎng)280 nm 處存在最大吸收峰，確定柿子粉色素的檢測(cè)波長(zhǎng)為280 nm。

1.2.2 脫色效果的測(cè)定[15]

對(duì)柿子粉活性炭脫色效果的評(píng)價(jià)采用脫色率表示，脫色率的計(jì)算公式如下：

式中：AD0——柿子粉溶液通過(guò)活性炭脫色前于280 nm 處的吸光度；

AD1——柿子粉溶液通過(guò)活性炭脫色后于280 nm 處的吸光度。

1.2.3 多糖色素保留率的測(cè)定[16]

采用苯酚- 硫酸法，以葡萄糖為對(duì)照品，線性回歸方程為：

式中：A——吸光度；

C——以葡萄糖記的多糖色素質(zhì)量濃度，mg/mL。

式中：C1——溶液脫色后多糖色素質(zhì)量濃度，mg/mL；

C0——溶液脫色前多糖色素質(zhì)量濃度，mg/mL。

1.2.4 活性炭脫色的單因素試驗(yàn)

（1） 活性炭添加量對(duì)脫除柿子粉多糖色素的影響。分別移取柿子粉溶液10 mL 置于5 個(gè)50 mL 的具塞錐形瓶中，分別加入2%，4%，6%，8%，10%的活性炭，置于40 ℃水浴振蕩器中，振搖30 min后靜置離心，取濾液測(cè)定其脫色率和多糖色素保留率。

（2） 脫色溫度對(duì)脫除柿子粉多糖色素的影響。分別在5 個(gè)50 mL 的具塞錐形瓶中移取柿子粉溶液10 mL，加入4%的活性炭，分別置于20，30，40，50，60 ℃水浴振蕩器中，振搖30 min 后靜置再離心，測(cè)定處理后的溶液脫色率和多糖色素保留率。

（3） 脫色時(shí)間對(duì)脫除柿子粉多糖色素的影響。分別移取柿子粉溶液10 mL 置于5 個(gè)50 mL 的具塞錐形瓶中，加入4%的活性炭，置于40 ℃水浴振蕩器中，分別振搖10，20，30，40，50 min 后靜置離心，測(cè)定其脫色率和多糖色素保留率。

1.2.5 活性炭添加量對(duì)脫除柿子粉多糖色素的正交試驗(yàn)[17]

通過(guò)單因素試驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)分析，最終選用活性炭添加量（A）、脫色溫度（B） 和脫色時(shí)間（C） 3 個(gè)因素進(jìn)行多因素試驗(yàn)。

正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 活性炭添加量對(duì)脫除柿子粉多糖色素的影響

活性炭添加量對(duì)脫除柿子粉多糖色素的影響見(jiàn)圖1。

圖1 活性炭添加量對(duì)脫除柿子粉多糖色素的影響

由圖1 可知，在設(shè)定的范圍內(nèi)，隨著活性炭添加量的增加，柿子粉多糖色素的脫除量逐漸增加，而柿子粉中多糖保留率逐漸降低。當(dāng)活性炭添加量為10%時(shí)，脫色率達(dá)到最高為74.12%?；钚蕴康奈锢砦阶饔脤?duì)于色素物質(zhì)來(lái)說(shuō)，作用明顯，雖然活性炭添加量越大脫色越明顯，但是與此同時(shí)多糖也在一定程度上有所損失，故綜合考慮生產(chǎn)成本和試驗(yàn)效果，活性炭添加量為試樣質(zhì)量的6%時(shí)，為最佳添加量。

2.1.2 脫色溫度對(duì)脫除柿子粉多糖色素的影響

脫色溫度對(duì)脫除柿子粉多糖色素的影響見(jiàn)圖2。

圖2 脫色溫度對(duì)脫除柿子粉多糖色素的影響

由圖2 可知，在一定范圍內(nèi)，隨著處理溫度的增加，柿子粉多糖色素物質(zhì)逐漸脫除，在達(dá)到40 ℃時(shí)，溫度再增加脫色率變化不大，而多糖保留率逐漸降低。由此可見(jiàn)，增大溫度對(duì)于色素物質(zhì)具有一定的破環(huán)作用，可能是在高溫作用下色素物質(zhì)中的雙鍵吸收能量斷鍵，使得具有呈色能力的色素物質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)不復(fù)存在，從而達(dá)到脫色目的。

2.1.3 脫色時(shí)間對(duì)脫除柿子粉多糖色素的影響

脫色時(shí)間對(duì)脫除柿子粉多糖色素的影響見(jiàn)圖3。

圖3 脫色時(shí)間對(duì)脫除柿子粉多糖色素的影響

由圖3 可知，隨著脫色處理時(shí)間的延長(zhǎng)，柿子粉多糖色素的去除率逐漸增加。當(dāng)脫色時(shí)間達(dá)到30 min 時(shí)，隨著脫色時(shí)間再增加，脫色率也沒(méi)有發(fā)生太大的變化，多糖色素保留率隨時(shí)間逐漸增加發(fā)生降低。脫色時(shí)間會(huì)對(duì)脫色效果產(chǎn)生一定影響，與此同時(shí)，多糖也會(huì)有所損失，所以為了保證一個(gè)較合理的平衡點(diǎn)，考慮30 min 為最佳脫色時(shí)間。

2.2 活性炭添加量對(duì)脫除柿子粉色素的正交試驗(yàn)結(jié)果

活性炭法對(duì)柿子粉多糖色素脫除正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2，柿子粉多糖色素脫除活性炭法的方差分析見(jiàn)表3。

表2 活性炭法對(duì)柿子粉多糖色素脫除正交試驗(yàn)結(jié)果

表3 柿子粉多糖色素脫除活性炭法的方差分析

由表3 可知，影響活性炭對(duì)柿子粉色素脫除效果的因素按照影響程度大小的順序是A>C>B，即活性炭添加量對(duì)柿子粉多糖色素脫除效果的影響差異是具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的（p<0.05），脫色時(shí)間因素影響次之，脫色溫度因素影響最小。由此可以確定活性炭對(duì)柿子粉顏色物質(zhì)脫除最佳工藝條件是A2B2C3，即活性炭添加量6%，脫色溫度40 ℃，脫色時(shí)間40 min。在此條件下，柿子粉的脫色率為78.09%，多糖色素保留率為84.17%。

2.3 最佳工藝驗(yàn)證試驗(yàn)

分別取柿子粉溶液10 mL 加入到3 個(gè)50 mL 的具塞錐形瓶中，加入6%的活性炭，置于40 ℃水浴振蕩器中，振搖40 min 后靜置離心，取濾液測(cè)定其脫色率和多糖保留率。通過(guò)這樣處理后，柿子粉的脫色率為78.41%，多糖色素保留率為84.98%。與正交試驗(yàn)的結(jié)果基本相符，因此確定該脫色工藝條件是合理可行的，可以作為柿子粉多糖色素脫除活性炭法的最佳工藝條件。

3 結(jié)論

對(duì)于植物性農(nóng)產(chǎn)品中多糖的深入研究，大多數(shù)從中提取出來(lái)的多糖純度都比較低，含有各種蛋白質(zhì)、色素類物質(zhì)等雜質(zhì)，對(duì)于研究多糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)、化學(xué)變化及生物學(xué)活性都有不同程度的影響。植物性農(nóng)產(chǎn)品中多糖脫色工藝的主要方法包括物理吸附法、化學(xué)方法、離子交換樹(shù)脂法等，這些方法的特點(diǎn)是，物理吸附法是一種固體表面現(xiàn)象，讓小分子物質(zhì)被吸附在固體表面達(dá)到分離的目的[18-19]。如離子交換樹(shù)脂對(duì)多糖脫色效果一般較好，但由于操作強(qiáng)度大、成本高，一般認(rèn)為不會(huì)對(duì)多糖結(jié)構(gòu)造成影響；化學(xué)法脫色是指用次氯酸鹽等的氧化性，在一定條件下使廢水中有機(jī)物發(fā)色基團(tuán)的不飽和鍵氧化斷裂，形成分子質(zhì)量小的有機(jī)物或無(wú)機(jī)物，從而達(dá)到脫色的目的。比如，雙氧水、次氯酸鈉具備操作簡(jiǎn)單、成本低、易于清除等優(yōu)點(diǎn)，但其具一定的氧化性，可能對(duì)多糖空間結(jié)構(gòu)及生物活性造成影響[20-21]。一種優(yōu)良的脫色工藝包括優(yōu)良的脫色劑和簡(jiǎn)單易行的操作工藝，具體來(lái)說(shuō)就是對(duì)多糖脫色率及多糖保留率較高，且易于從多糖中清除，不引起新的雜質(zhì)；簡(jiǎn)單易行的操作工藝可以提高純化的效果和工作強(qiáng)度，并適合工業(yè)化生產(chǎn)。

對(duì)活性炭添加量、脫色溫度及脫色時(shí)間脫除于柿子粉多糖色素效果進(jìn)行研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，多糖色素脫除率在處理?xiàng)l件下隨著活性炭添加量的增加而增大，多糖色素保留率呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。但在實(shí)際生產(chǎn)與操作中，要選擇合適的活性炭添加量，既要保證達(dá)到理想的脫色效果，又不會(huì)增加活性炭的成本。

脫色率在一定范圍內(nèi)隨著脫色溫度的升高而增大，這可能是因?yàn)樯胤肿与S著溫度升高，其分子運(yùn)動(dòng)的頻率變大，從而加速活性炭對(duì)于色素的吸附過(guò)程。溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致柿子粉中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流失，所以在實(shí)際操作中，要選擇合適的脫色溫度。

隨著脫色時(shí)間的增加，柿子粉中色素的脫除速率也隨之增大，到達(dá)一定時(shí)間后，脫色率基本保持不變，這可能是因?yàn)榛钚蕴课缴氐倪^(guò)程基本到達(dá)平衡，即使再增加時(shí)間，脫色率也不會(huì)發(fā)生太大變化。多糖色素保留率隨著時(shí)間的增加呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)，可能是因?yàn)槊撋珪r(shí)間越長(zhǎng)，活性炭對(duì)于柿子粉中多糖的吸附越多?；钚蕴课绞磷臃鄱嗵巧氐淖罴压に嚍榛钚蕴刻砑恿?%，脫色溫度40 ℃，脫色時(shí)間40 min，在此條件下脫色率為78.41%，多糖色素保留率為84.98%。所得試驗(yàn)結(jié)果在取得脫色率比較高的情況下?lián)p失的多糖色素并未顯著高于其他試驗(yàn)組合，試驗(yàn)結(jié)果是可以進(jìn)一步在生產(chǎn)中進(jìn)行擴(kuò)大量試驗(yàn)和驗(yàn)證試驗(yàn)。