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        黑桃花色苷提取工藝研究

        2021-09-09 07:47:04陳澤群亓希武房海靈梁呈元
        南方農(nóng)業(yè) 2021年22期
        關(guān)鍵詞:黑桃花色果肉

        陳澤群,亓希武,房海靈,梁呈元,呂 寒

        [江蘇省中國(guó)科學(xué)院植物研究所(南京中山植物園)/江蘇省植物資源研究與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 210014]

        花色苷是植物中廣泛存在的一類(lèi)水溶性色素,主要分布于花和果實(shí)的表皮細(xì)胞中,使植物的花和果實(shí)呈現(xiàn)出紅色、紫色、藍(lán)色等多種色彩[1-3]?;ㄉ赵诮Y(jié)構(gòu)上屬于類(lèi)黃酮化合物,是一類(lèi)次生代謝產(chǎn)物,其在植物生長(zhǎng)、發(fā)育和防御中起到重要作用,尤其是在清除自由基方面[4-5]。此外,花色苷還具有抗炎、抗氧化、抗癌、治療心血管疾病等作用[6]。花色苷作為一種安全、無(wú)毒的天然色素,在食品添加劑和保健食品方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

        桃屬于薔薇科李屬,擁有豐富的種質(zhì)資源。果肉顏色是評(píng)價(jià)桃種質(zhì)資源的一個(gè)重要指標(biāo),根據(jù)感官判定,可分為白色、黃色、綠色、紅色[7]。黑桃又名烏桃,果皮和果肉均烏黑發(fā)紫、黑里透紅,具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。研究表明,桃果肉呈現(xiàn)紅色的主要原因就是花色苷的存在,花色苷含量與桃果肉紅色深淺之間也具有相關(guān)性。本文以花色苷提取率為考察指標(biāo),利用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)研究黑桃花色苷提取工藝,為黑桃花色苷的開(kāi)發(fā)應(yīng)用提供參考。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)材料、儀器

        試驗(yàn)材料:黑桃材料取自江蘇省南京市棲霞區(qū)八卦洲街道桃園。無(wú)水乙醇、鹽酸均為國(guó)產(chǎn)分析純。

        試驗(yàn)儀器:HH·S21-4-S 恒溫水浴鍋(上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司)、離心機(jī)(Eppendorf)、UV1600PC分光光度計(jì)(上海美譜達(dá)儀器有限公司)。

        1.2 花色苷提取與檢測(cè)

        取成熟的黑桃果實(shí),稱取一定質(zhì)量的黑桃材料,按照設(shè)定的料液比加入酸性乙醇(0.1% HCl)溶液,在恒溫水浴鍋中按照設(shè)定的提取溫度提取一定時(shí)間,將所得提取液12 000 rpm 下離心10 min,取上清液,在紫外分光光度計(jì)下測(cè)定530 nm 處的吸光值,通過(guò)計(jì)算公式求得花色苷含量。

        式(1)中,A530為花色苷在530 nm 處的吸光值,V為提取液體積(mL),n為測(cè)量時(shí)的稀釋倍數(shù),98.2為花色苷在530 nm 波長(zhǎng)處的平均消光系數(shù),M為提取物質(zhì)量(g)。

        1.3 單因素試驗(yàn)

        1.3.1 不同料液比條件下花色苷提取

        設(shè)置料液比分別為1∶5、1∶10、1∶15、1∶20、1∶25,提取時(shí)間3 h,提取溫度50 ℃,乙醇體積分?jǐn)?shù)70%,提取黑桃花色苷,計(jì)算花色苷提取率。

        1.3.2 不同提取時(shí)間條件下花色苷提取

        設(shè)置提取時(shí)間分別為1 h、2 h、3 h、4 h、5 h,料液比1∶15,提取溫度50 ℃,乙醇體積分?jǐn)?shù)70%,提取黑桃花色苷,計(jì)算花色苷提取率。

        1.3.3 不同提取溫度條件下花色苷提取

        設(shè)置提取溫度分別為30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃,料液比1∶15,提取時(shí)間3 h,乙醇體積分?jǐn)?shù)70%,提取黑桃花色苷,計(jì)算花色苷提取率。

        1.3.4 不同乙醇體積分?jǐn)?shù)條件下花色苷提取

        設(shè)置乙醇體積分?jǐn)?shù)分別為50%、60%、70%、80%、90%,料液比1∶15,提取時(shí)間3 h,提取溫度50 ℃,提取黑桃花色苷,計(jì)算花色苷提取率。

        1.4 正交試驗(yàn)

        經(jīng)過(guò)單因素試驗(yàn)分析,分別去除黑桃花色苷提取料液比、提取時(shí)間、提取溫度、乙醇體積分?jǐn)?shù)等4 個(gè)因素中結(jié)果最差的一個(gè)條件,將剩余的4 個(gè)水平按照L16(44)進(jìn)行正交試驗(yàn),提取黑桃花色苷,計(jì)算花色苷提取率。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 料液比對(duì)黑桃花色苷提取率的影響

        不同料液比條件下花色苷提取結(jié)果表明(見(jiàn)圖1):隨著料液比的減小,黑桃花色苷提取率先升高后降低;料液比為1∶20 時(shí),花色苷提取率最高;料液比為1∶5時(shí),花色苷提取率最低。

        圖1 不同料液比下黑桃花色苷提取率

        2.2 提取時(shí)間對(duì)黑桃花色苷提取率的影響

        不同提取時(shí)間條件下花色苷提取結(jié)果表明(見(jiàn)圖2):隨著提取時(shí)間的增加,黑桃花色苷提取率逐漸出現(xiàn)小幅度升高,但整體水平變化不大。

        圖2 不同提取時(shí)間下黑桃花色苷提取率

        2.3 提取溫度對(duì)黑桃花色苷提取率的影響

        不同提取溫度條件下花色苷提取結(jié)果表明(見(jiàn)圖3):隨著提取溫度的升高,黑桃花色苷提取率逐漸提高;提取溫度為70 ℃時(shí),花色苷提取率最高。

        圖3 不同提取溫度下黑桃花色苷提取率

        2.4 乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)黑桃花色苷提取率的影響

        不同乙醇體積分?jǐn)?shù)條件下花色苷提取結(jié)果表明(見(jiàn)圖4):隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加,黑桃花色苷提取率逐漸下降;當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)為50%時(shí),花色苷提取率最高。

        圖4 不同乙醇體積分?jǐn)?shù)下黑桃花色苷提取率

        2.5 正交試驗(yàn)

        經(jīng)過(guò)單因素試驗(yàn)分析,分別去除黑桃花色苷提取料液比、提取時(shí)間、提取溫度、乙醇體積分?jǐn)?shù)4個(gè)因素中結(jié)果最差的一個(gè)條件,將剩余的4個(gè)水平按照L16(44)進(jìn)行正交驗(yàn)設(shè)計(jì),正交因素水平設(shè)計(jì)如表1所示。

        表1 花色苷提取正交因素水平設(shè)計(jì)

        正交試驗(yàn)結(jié)果表明,在黑桃花色苷提取過(guò)程中影響花色苷提取率的四個(gè)因素主次順序?yàn)椋禾崛囟龋玖弦罕龋疽掖俭w積分?jǐn)?shù)>提取時(shí)間(見(jiàn)表2)。為了進(jìn)一步提高試驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)性和準(zhǔn)確性,對(duì)上述試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析(見(jiàn)表3),結(jié)果顯示FC>Fα=0.01,F(xiàn)A>Fα=0.05,F(xiàn)D>Fα=0.05,F(xiàn)B<Fα=0.05,即提取溫度對(duì)花色苷提取率的影響極顯著,料液比和乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)花色苷提取率的影響顯著,提取時(shí)間對(duì)花色苷提取率的影響不顯著。綜合直觀分析和極差分析可知,黑桃花色苷提取的最優(yōu)工藝條件為C4A2D1B3,即在提取溫度70 ℃,料液比1∶15,乙醇體積分?jǐn)?shù)50%,提取4 h時(shí)的花色苷提取率最佳,提取率可達(dá)93.87 mg/100 g。

        表2 花色苷提取正交試驗(yàn)直觀分析表

        (續(xù)表2)

        表3 花色苷提取正交試驗(yàn)方差分析表

        3 小結(jié)與討論

        桃擁有豐富的種質(zhì)資源,根據(jù)果肉顏色的感官判斷,可分為白色、黃色、綠色和紅色?;ㄉ帐鞘固夜獬尸F(xiàn)紅色的主要因素,大量研究表明桃中花色苷種類(lèi)主要為矢車(chē)菊-3-葡萄糖苷,此外,在一些紅肉桃品種中還鑒定到矢車(chē)菊-3-蕓香糖苷[7]?;ㄉ蘸渴桥卸t肉桃的一個(gè)重要指標(biāo),趙玉等測(cè)定了68份桃品種果肉花色苷含量并將其劃分為5 個(gè)等級(jí),結(jié)合感官判定,將含量20 mg/100 g 定為紅肉桃的劃分臨界點(diǎn)[7]。本研究中在最優(yōu)提取工藝條件下測(cè)得黑桃花色苷含量為93.87 mg/100 g,遠(yuǎn)高于已報(bào)道的紅肉桃花色苷含量判定標(biāo)準(zhǔn)。

        植物花色苷有多種提取方法,包括溶劑法、超聲輔助提取法、微波輔助提取法、超臨界CO2提取法、深晶低共熔溶劑法等[8-11]。其中溶劑法操作簡(jiǎn)單、成本低廉,因而在生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛。溶劑法提取花色苷常用的溶劑有甲醇、乙醇、酸化水、酸化乙醇等[8],在食品行業(yè)中,綜合考慮提取率、成本、安全性等多方面因素,酸化乙醇具有安全、高效的優(yōu)點(diǎn),因而應(yīng)用最為廣泛。本文利用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)研究了酸化乙醇對(duì)黑桃花色苷的提取工藝,結(jié)果表明提取溫度、料液比、乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)花色苷提取率具有顯著影響,其中提取溫度的影響最為顯著,而提取時(shí)間對(duì)花色苷提取率的影響并不顯著,得到最優(yōu)工藝條件為提取溫度70 ℃,料液比1∶15,乙醇體積分?jǐn)?shù)50%,提取時(shí)間4 h。

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