桑椹中花青素提取工藝探究范文

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《食品工業雜志》2014年第八期

1試驗方法

1.1花青素的提取取桑椹在高速勻漿機處理→使用提取劑提取→提取后物料離心→過濾取濾液→旋轉蒸發→凍干→花青素粗品

1.2花青素提取率的測定原理和方法

1.2.1pH示差法原理花青素的色度會隨著pH的不同而發生改變，而試驗中的干擾物質的色度不隨pH的改變而改變。因此，使用pH示差法能成為一種檢測花青素的良好方法。桑椹花青素在pH為1時，以紅色的2-苯基苯并吡喃形式存在；而在pH為4.5時，以無色的甲醇假堿的形式存在。通過朗伯-比爾定律可知，各pH條件下的花青素溶液的吸光度與花青素含量成比例關系。經文獻報道，發現pH示差法的曲線相關系數為0.9935，R2接近于1，能比較準確的測定花青素的含量[7]。使用公式（1）[8]進行花青素含量計算。式中：A-吸光度，ε-矢車菊花素-3-葡萄糖苷的消光系數（為26900），L-光程，MW-矢車菊花素-3-葡萄糖苷的相對分子質量（449.2），DF-稀釋倍數，V-最終體積（mL），Wt-產品質量（mg）。

1.2.2測定方法配置pH1.0緩沖液：1.49g氯化鉀用蒸餾水定容至100mL，1.7mL分析純鹽酸定容至100mL，按25︰75比例混合，再用氯化鉀溶液調到pH1.0±0.1。配置pH4.5緩沖液：1.64g醋酸鈉用蒸餾水定容至100mL，用鹽酸調節至pH4.5±0.1。檢測單因素方法比較試驗時，取1mL樣液各至9mL的pH1.0和pH4.5緩沖液中，放置60min，在510nm和700nm處分別讀出吸光度。檢測最終產品時，取0.1g產品用稀醇溶解，定容至100mL，再移取2份10mL，分別用pH1.0和pH4.5溶液定容至100mL，放置60min，在510nm和700nm處分別讀出吸光度。

1.3試驗設計和數據處理方法Box-Behnken試驗模型利用DesignExpert8.0.5.0件；數據統計分析利用SPSS11.0數據處理軟件。

2結果

2.1單因素試驗分析提取條件對花青素提取率的影響在不同提取溫度、提取時間、料液比條件下進行單因素試驗，測量波長510nm和700nm下的吸光度，計算桑椹花青素的提取量。單因素試驗設計見表1。 當提取溶劑設為酸性乙醇，提取時間設定為40min，料液比設定為1∶10（g/mL），提取溫度設定為30℃，40℃，50℃，60℃，70℃，觀察提取溶劑對桑椹花青素提取效果的影響；當提取溶劑設為酸性乙醇，提取時間設定為40min，提取溫度設定為50℃時，改變料液比（1∶20，1∶25，1∶30，1∶35，1∶40（g/mL）），觀察料液比對桑椹花青素提取效果的影響；當提取溶劑設為酸性乙醇，提取溫度設定為50℃，料液比設定為1∶10（g/mL），改變提取時間（30min，40min，50min，60min，70min），觀察提取時間對桑椹花青素提取效果的影響。

2.1.1提取溫度對桑椹花青素提取率的影響由圖1可見，桑椹花青素含量隨著提取溫度的增加而增加，當溫度達到50℃時，桑椹花青素含量最高，為25mg/g，但隨著提取溫度的升高，桑椹花青素質量分數反而下降，可能是高溫造成了桑椹花青素降解。因此，適宜的提取溫度為50℃。

2.1.2料液比對桑椹花青素提取率的影響由圖2可見，隨著提取料液比值的升高，桑椹花青素含量逐漸升高；而料液比在1∶20~1∶40（g/mL）的范圍內，桑椹花青素分數變化較小。因此，提取料液比為1∶35（g/mL）比較適宜。

2.1.3提取時間對桑椹花青素提取率的影響由圖3可見，花青素質量分數隨著提取時間的增加而增加，當提取時間為40min時，花青素含量達到最大值，為17.5mg/g；但隨著提取時間的增加，桑椹花青素質量分數增加緩慢或降低。表明提取時間40min可以將桑椹中的桑椹花青素基本提取完全，而樣品長時間在較高溫度下可能會引起花青素降解，使其含量有所降低；因此，40min為適宜的提取時間。

2.2響應面法優化桑椹花青素的提取工藝根據單因素試驗結果及Box-Behnken設計原則，選取對桑椹花青素提取效果影響較顯著的3個因素：料液比、提取溫度和提取時間，分別以A，B和C表示。以單因素試驗結果的最適條件作為中水平，即0水平，高水平與低水平選擇與中水平接近的數值[9-11]。試驗因素與水平設計見表2。以A，B和C為自變量，以桑椹花青素得率為響應值（Y），試驗方案及結果見表3，由方差分析（表4）可知：其因變量和全體自變量之間的線性關系顯著（r=264.584/9=29.398），模型的顯著水平為0.0437（小于0.05），所以該回歸方差模型是顯著的；料液比對提取效果的影響顯著，而提取料液比、提取溫度、提取時間三者對提取效果影響的顯著性為：料液比＞提取時間＞提取溫度。

2.2.1料液比及提取溫度對桑椹花青素提取率影響當提取時間為40min時，料液比與提取溫度2個因素之間的交互作用見圖5。桑椹花青素提取率隨著料液比的增加和提取溫度的增加而增加，但當溫度達到50℃后，桑椹花青素含量開始減少。并且從圖4的響應趨勢可以看出：提取溫度比料液比對桑椹花青素提取量的影響效果更明顯；當料液比為1∶40（g/mL）、提取溫度為50℃時，提取的桑椹花青素較多。

2.2.2料液比及提取時間對桑椹花青素提取率影響當提取溫度為50℃時，料液比與提取時間2個因素之間的交互作用見圖6。可以看出，桑椹花青素提取率隨著料液比的增加和提取時間的增加而增加，但當時間達到40min后，桑椹花青素的提取率開始減少。當料液比為1∶40（g/mL）、提取時間為40min時，桑椹花青素提取率較高。

2.2.3提取溫度及提取時間對桑椹花青素提取率影響當料液比為1∶40（g/mL）時，提取溫度與提取時間2個因素之間的交互作用見圖6。從圖6的響應趨勢可以看出：提取溫度比提取時間對桑椹花青素提取量的影響效果更明顯；當提取時間為40min、提取溫度為50℃時，桑椹花青素提取量較多。

2.2.4最佳提取工藝的確定根據Box-Behnke設計模型分析得知，桑椹花青素提取優化工藝參數為：料液比1∶39.73（g/mL），提取溫度51.33℃，提取時間39.07min。在此條件下，桑椹花青素提取量預測值為24.73mg/g。為驗證該模型的可靠性，根據實際操作將提取工藝參數修正為料液比，提取溫度51℃，提取時間39min；在此參數下，實際測得的桑椹花青素質量分數為24.93mg/g。

3結論與討論

通過響應面法對桑椹花青素提取工藝條件進行優化，得到的最佳工藝參數為：料液比1∶39（g/mL），提取溫度51℃，提取時間39min。在此工藝參數下，實際測得的桑椹花青素質量分數為24.93mg/g，與模型預測值相差1%左右。以往常規方法采用大孔吸附樹脂對桑椹原汁中的桑椹紅色素進行了提取，用pH示差法對產品中的花青素進行測定，測得桑椹原汁中的花青素含量為20mg/g左右。[12]試驗所測值略大于文獻值。根據Box-Behnken模型，采用響應面分析法得到的桑椹花青素提取優化工藝準確可靠。優化工藝可為其在農業、醫藥和食品等領域的開發利用提供了依據。

作者：朱建斌仇干楊帆婁玉霞范振慶趙渝單位：上海師范大學生命與環境科學學院上海師范大學植物種質資源開發中心上海奕方農業有限公司