野生雞樹條莢蒾果皮紅色素的提取及穩(wěn)定性研究

摘要：以野生雞樹條莢蒾（Viburnum sargentii Koehne）果皮為原料，采用熱浸提法提取紅色素，通過(guò)單因素試驗(yàn)及正交試驗(yàn)優(yōu)化提取條件，并檢測(cè)色素的穩(wěn)定性。結(jié)果表明，提取雞樹條莢蒾果皮紅色素的最佳工藝條件為體積分?jǐn)?shù)80%、pH 2的乙醇溶液作提取溶劑，料液比m雞樹條莢蒾果皮∶V溶劑=1∶40（g/mL），浸提溫度60 ℃，浸提時(shí)間1.5 h，提取2次。色素在自然光照下易退色，溫度高于80 ℃時(shí)易褐化。

關(guān)鍵詞：雞樹條莢蒾（Viburnum sargentii Koehne）果皮；紅色素；提取

中圖分類號(hào)：R284.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）13-3124-04

雞樹條莢蒾（Viburnum sargentii Koehne）又名天目瓊花，是忍冬科莢蒾屬植物，春日開(kāi)白花，深秋果實(shí)呈鮮紅色，累累掛滿枝頭，既具有觀賞價(jià)值又是一種較理想的天然紅色素資源。雞樹條莢蒾果實(shí)中含有黃酮、多糖、綠原酸、維生素、氨基酸、微量元素等多種營(yíng)養(yǎng)成分[1-4]，其枝、葉、果實(shí)均可入藥，具有祛風(fēng)通絡(luò)、活血消腫等功效[5]?，F(xiàn)代藥理研究表明雞樹條莢蒾果實(shí)能夠治療慢性支氣管炎、咳嗽痰喘等癥[6-9]，果實(shí)提取物還具有較好的抑菌作用[10]。近年來(lái)，隨著我國(guó)人民生活水平的提高，在食品、化妝品、醫(yī)藥、衛(wèi)生等領(lǐng)域?qū)ι氐男枨罅颗c日俱增，而天然色素由于具有安全、可靠、無(wú)毒副作用、著色自然等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到人們的青睞[11-16]。本試驗(yàn)以野生雞樹條莢蒾果皮為原料，通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)對(duì)雞樹條莢蒾果皮中紅色素的提取工藝進(jìn)行了研究，并對(duì)色素的光、熱穩(wěn)定性進(jìn)行了探討，為開(kāi)發(fā)和利用野生植物資源提供一定的依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

雞樹條莢蒾果實(shí)采自江蘇省連云港市花果山，取皮，避光晾干，粉碎備用。乙醇、鹽酸、氫氧化鈉和乙酸均為分析純，購(gòu)于上海國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

主要儀器包括UV-2550型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)（日本島津公司）、RE-5285A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海亞榮生化儀器廠）、DHG-9240A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海一恒科技有限公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 雞樹條莢蒾果皮紅色素的提取 稱取1 g雞樹條莢蒾果皮干粉樣品，置于磨口具塞錐形瓶中，加入體積分?jǐn)?shù)80%、pH 2的乙醇溶液作提取溶劑，按試驗(yàn)設(shè)計(jì)條件提取2次，離心取上清液，濃縮后定容，得到紅色素提取液。

1.2.2 色素提取率的測(cè)定 將雞樹條莢蒾果皮紅色素提取液稀釋后用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)在400～600 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)掃描，以體積分?jǐn)?shù)80%、pH 2的乙醇溶液作參比，繪制色素的吸收光譜圖，以吸光度最大的波長(zhǎng)作為檢測(cè)波長(zhǎng)。色素提取率用色價(jià)表示，色價(jià)=吸光度A×稀釋倍數(shù)/雞樹條莢蒾果皮干粉質(zhì)量（g）。色價(jià)越大表明色素的提取率越高。

1.2.3 單因素試驗(yàn) 設(shè)置單因素試驗(yàn)分別考察提取溶劑、乙醇溶液體積分?jǐn)?shù)、料液比（m雞樹條莢蒾果皮∶V溶劑，g/mL，下同）、浸提時(shí)間、浸提溫度及提取溶劑pH對(duì)色素提取率的影響。①提取溶劑。取1 g雞樹條莢蒾果皮干粉，分別加入50 mL體積分?jǐn)?shù)95%的乙醇溶液、酸性乙醇溶液（體積分?jǐn)?shù)95%、pH 2）、0.3%的鹽酸、0.3%的氫氧化鈉、0.5%的乙酸溶液或水作提取溶劑，在室溫下浸提1.0 h，離心，取上清液，定容，檢測(cè)并計(jì)算色素提取率。②乙醇溶液體積分?jǐn)?shù)。選用體積分?jǐn)?shù)分別為30%、50%、60%、70%、80%、100%的乙醇溶液，用1.5 mol/L 的鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH 2作為提取溶劑，浸提溫度50 ℃、料液比1∶50、浸提時(shí)間1.0 h，提取2次。③浸提時(shí)間。以體積分?jǐn)?shù)80%、pH 2的乙醇溶液作提取溶劑，浸提時(shí)間分別為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 h，浸提溫度50 ℃、料液比1∶50，提取2次。④浸提溫度。體積分?jǐn)?shù)80%、pH 2的乙醇溶液作提取溶劑、料液比1∶50、浸提時(shí)間1.0 h，浸提溫度分別為30、40、50、60、70、80 ℃，提取2次。⑤pH。以體積分?jǐn)?shù)80%的乙醇溶液作為提取溶劑，調(diào)節(jié)乙醇溶液pH分別為1、2、3、4、5、6、7，浸提溫度50 ℃、料液比1∶50、浸提時(shí)間1.0 h，提取2次。⑥料液比。以體積分?jǐn)?shù)80%、pH 2的乙醇溶液作提取溶劑，浸提時(shí)間1.0 h，浸提溫度50 ℃，料液比分別為1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50，提取2次。

1.2.4 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)考察提取溶劑pH、浸提時(shí)間、浸提溫度和料液比對(duì)色素提取率的影響，正交試驗(yàn)因素與水平見(jiàn)表1。

1.2.5 雞樹條莢蒾果皮紅色素的穩(wěn)定性試驗(yàn) ①光照對(duì)紅色素穩(wěn)定性的影響。取10 mL pH 2的色素提取液于具塞刻度試管中，分別放置于自然光直射和室內(nèi)避光處，每隔24 h在最大吸收波長(zhǎng)處測(cè)定其吸光度。②溫度對(duì)紅色素穩(wěn)定性的影響。取5 mL pH 2的色素提取液于具塞刻度試管中，分別放置于30、40、50、60、70、80、90 ℃恒溫水浴中2.0 h，取出冷卻至室溫后在最大吸收波長(zhǎng)處測(cè)定其吸光度。

2 結(jié)果與分析

2.1 雞樹條莢蒾果皮紅色素最大吸收波長(zhǎng)的確定

雞樹條莢蒾果皮紅色素提取液在400～600 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的吸收光譜見(jiàn)圖1。由圖1可知，雞樹條莢蒾果皮紅色素在536 nm處有吸收峰，因此后續(xù)試驗(yàn)均以色素提取液在536 nm處的吸光度為參考計(jì)算雞樹條莢蒾果皮紅色素的提取率。

2.2 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 提取溶劑對(duì)雞樹條莢蒾果皮紅色素提取的影響 不同提取溶劑對(duì)色素提取率的影響結(jié)果見(jiàn)圖2。由圖2可知，酸性乙醇溶液（體積分?jǐn)?shù)95%、pH 2）作提取溶劑時(shí)色素提取液的色價(jià)最大，所以后續(xù)試驗(yàn)以酸性乙醇溶液作為提取溶劑。

2.2.2 乙醇溶液體積分?jǐn)?shù)對(duì)雞樹條莢蒾果皮紅色素提取的影響 不同體積分?jǐn)?shù)的乙醇作提取溶劑對(duì)雞樹條莢蒾果皮紅色素提取率的影響如圖3所示。由圖3可知，色素提取液的色價(jià)先隨乙醇溶液體積分?jǐn)?shù)的升高而升高，乙醇溶液體積分?jǐn)?shù)達(dá)80%時(shí)色素提取液的色價(jià)最大，之后再升高乙醇溶液體積分?jǐn)?shù)，色價(jià)反而下降，說(shuō)明體積分?jǐn)?shù)80%、pH 2的乙醇溶液更適合雞樹條莢蒾果皮紅色素的溶出，因此后續(xù)試驗(yàn)用體積分?jǐn)?shù)80%的乙醇溶液作提取溶劑。

2.2.3 浸提時(shí)間對(duì)雞樹條莢蒾果皮紅色素提取的影響 不同浸提時(shí)間下雞樹條莢蒾果皮紅色素的提取率如圖4所示。由圖4可知，浸提時(shí)間由0.5 h延長(zhǎng)至1.0 h，色素提取液的色價(jià)略有升高，浸提時(shí)間為1.0 h時(shí)色價(jià)最高并在1.5 h時(shí)基本保持穩(wěn)定，之后隨著浸提時(shí)間的延長(zhǎng)色素提取液的色價(jià)下降。浸提時(shí)間過(guò)短不利于原料中色素的充分溶出，但浸提時(shí)間過(guò)長(zhǎng)可能會(huì)導(dǎo)致色素變性[17]，因此適宜的浸提時(shí)間為0.5～1.5 h。

2.2.4 浸提溫度對(duì)雞樹條莢蒾果皮紅色素提取的影響 不同浸提溫度對(duì)雞樹條莢蒾果皮紅色素提取率的影響如圖5所示。由圖5可知，隨浸提溫度的升高，色素提取液的色價(jià)先呈升高趨勢(shì)，浸提溫度由60 ℃升高到70 ℃，色價(jià)基本保持不變，浸提溫度升高到80 ℃時(shí)色素提取液的色價(jià)略有下降，可能是溫度過(guò)高導(dǎo)致色素分解，故浸提溫度以60～70 ℃為宜。

2.2.5 pH對(duì)雞樹條莢蒾果皮紅色素提取的影響 提取溶劑乙醇溶液的pH對(duì)雞樹條莢蒾果皮紅色素提取率的影響見(jiàn)圖6。由圖6可知，乙醇溶液的pH由1升高到2，色素提取液的色價(jià)略有升高，之后隨著提取溶劑pH的升高色素提取液的色價(jià)迅速下降，顏色由紫紅色逐漸變淺，pH為7時(shí)色素提取液的顏色變?yōu)辄S褐色，說(shuō)明雞樹條莢蒾果皮紅色素在酸性條件下較為穩(wěn)定。

2.2.6 料液比對(duì)雞樹條莢蒾果皮紅色素提取的影響 不同料液比對(duì)雞樹條莢蒾果皮紅色素提取率的影響見(jiàn)圖7。由圖7可以看出，在試驗(yàn)范圍內(nèi)料液比對(duì)雞樹條莢蒾果皮紅色素提取率的影響較大，隨著提取溶劑用量的增加，即料液比的降低，色素提取液的色價(jià)升高，料液比由1∶10降低到1∶30色素提取液的色價(jià)升高幅度較大，由1∶30降低到1∶50色素提取液的色價(jià)變化趨勢(shì)較為平緩，料液比為1∶50時(shí)色價(jià)最高，料液比為1∶60時(shí)提取液的色價(jià)又有所下降，故料液比以1∶30～1∶50為宜。

2.3 正交試驗(yàn)結(jié)果

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行正交試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。由極差分析可知，各因素對(duì)色素提取率的影響由大到小依次為pH、浸提溫度、浸提時(shí)間、料液比，最佳提取工藝條件組合為A2B2C3D2，即pH 2、浸提溫度60 ℃、浸提時(shí)間1.5 h、料液比1∶50。此組合未包括在正交試驗(yàn)的組合中，因此在此條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，重復(fù)3次，所得雞樹條莢蒾果皮紅色素提取液的色價(jià)分別為46.34、46.12、46.42，平均為46.29，與正交試驗(yàn)組合A2B2C3D1所得色素提取液的色價(jià)相差不大，考慮到料液比對(duì)色素提取率的影響較小，從節(jié)約成本、簡(jiǎn)化操作的角度考慮選擇料液比為1∶40。

2.4 雞樹條莢蒾果皮紅色素的穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果

2.4.1 雞樹條莢蒾果皮紅色素的光穩(wěn)定性 提取的雞樹條莢蒾果皮紅色素在室內(nèi)避光和自然光照條件下吸光度A536 nm隨放置時(shí)間的變化見(jiàn)圖8。由圖8可知，隨著放置時(shí)間的延長(zhǎng)，自然光照條件下色素提取液的A536 nm下降，退色明顯，而避光條件下色素提取液的A536 nm和顏色基本不變，因此，在生產(chǎn)和使用該色素時(shí)要盡量避光。

2.4.2 雞樹條莢蒾果皮紅色素的熱穩(wěn)定性 提取的雞樹條莢蒾果皮紅色素經(jīng)不同溫度水浴處理2.0 h后吸光度A536 nm的變化見(jiàn)圖9。由圖9可知，浸提溫度由30 ℃升高到70 ℃，雞樹條莢蒾果皮紅色素提取液的吸光度略有升高，顏色逐漸加深，浸提溫度升高到80 ℃，A536 nm迅速升高，色素提取液的顏色也變暗發(fā)黑，這可能是由于溫度升高，色素分子發(fā)生了聚合[18]。說(shuō)明雞樹條莢蒾果皮紅色素遇高溫時(shí)不穩(wěn)定，因此不宜用于高溫食品的加工。

3 小結(jié)與討論

雞樹條莢蒾果皮紅色素的酸性乙醇溶液提取液為紫紅色，在可見(jiàn)光區(qū)的最大吸收波長(zhǎng)為536 nm，單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)表明，影響提取率的主要因素是提取溶劑的pH，其次為浸提溫度，再次是浸提時(shí)間，料液比的影響最小。最佳提取條件為以體積分?jǐn)?shù)80%、pH 2的乙醇溶液作提取溶劑，浸提溫度60 ℃，浸提時(shí)間1.5 h，料液比1∶40，提取2次。

雞樹條莢蒾果皮紅色素在自然光照下易退色，在30～70 ℃的溫度下穩(wěn)定性較好，溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致色素褐變，因此在開(kāi)發(fā)利用該色素產(chǎn)品時(shí)應(yīng)盡量避光，加工溫度應(yīng)低于70 ℃。

雞樹條莢蒾不僅野生資源豐富，而且適于人工栽培，原料易得、成本低廉，從其果皮中提取的紅色素安全性高、操作簡(jiǎn)便、產(chǎn)品得率高，是一種具有廣闊的開(kāi)發(fā)利用前景的天然色素。

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