超聲波輔助提取高粱全粉色素工藝及其體外抗氧化性分析

呂曼曼，劉 航，苗修港，許芳溢，李五霞，王 敏*

超聲波輔助提取高粱全粉色素工藝及其體外抗氧化性分析

呂曼曼，劉 航，苗修港，許芳溢，李五霞，王 敏*

（西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

目的：確定高梁全粉中色素超聲輔助提取最佳工藝條件，并對其抗氧化活性進行評價。方法：在單因素試驗基礎(chǔ)上，以色素提取率為響應(yīng)值，應(yīng)用響應(yīng)面Box-Behnken試驗設(shè)計對色素提取工藝條件進行優(yōu)化；同時探究高梁色素的體外抗氧化能力。結(jié)果：超聲波輔助提取高梁全粉色素的最佳條件為：乙醇體積分數(shù)50.76%、超聲功率500.64 W、料液比1∶16.72（g/mL），此條件下色素提取率理論值為54.26%，在提取條件為乙醇體積分數(shù)51%、超聲功率為504 W、料液比為1∶17（g/mL）時，色素提取率為（53.99±0.26）%；高梁色素對1,1-二苯基苦基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazy，DPPH）自由基和羥自由基（·OH）清除作用明顯，且具有較好的還原能力。結(jié)論：利用響應(yīng)面Box-Behnken試驗分析結(jié)果可靠，得到了高梁全粉色素超聲波輔助提取的最佳工藝條件，實驗結(jié)果表明高梁色素具有較強的抗氧化活性。

高梁色素；超聲提??；響應(yīng)面；抗氧化

高梁（Sorghum vulgare）為一種禾木科高梁屬的植物，不僅產(chǎn)量高，而且具有獨特的耐旱、耐澇、耐鹽堿等抗逆性[1]。近年來以高梁作為傳統(tǒng)食品的亞洲和非洲許多國家的高梁食用量逐漸在降低，加之高梁籽粒的開發(fā)利用研究遠不如玉米等其他糧食作物廣泛和深入，因此高梁的種植面積正逐漸縮小。然而，高梁的高產(chǎn)性、高光合效率、強抗逆性和生產(chǎn)成本低決定了其在許多地區(qū)難以完全被別的作物取代。同時高梁還含有必需脂肪酸[2]、酚酸、類黃酮等多種酚類化合物[3-5]，對治療心血管疾病、降低血液膽固醇起到積極作用[6]，高梁還具有抗炎作用[7]。因此，開展對高梁的綜合利用研究勢在必行。

高梁中淀粉含量為65.3%～81%，平均為79.5%[8]，以高梁籽粒的粗磨粉為原料可以制備出質(zhì)量較高的淀粉[9]。然而高梁中含有天然紅色素，它的存在對高梁淀粉的品質(zhì)有一定影響[10]，因此為保證制備的高梁淀粉品質(zhì)必須對其中的色素進行清除。目前有關(guān)高梁全粉中的色素提取及其性質(zhì)的研究還鮮見報道。本實驗利用超聲波輔助法提取高梁全粉色素，并通過響應(yīng)面法對提取工藝進行優(yōu)化，得到提取高梁色素的最優(yōu)工藝，同時對提取的高梁色素體外抗氧化活性進行研究。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

高梁籽粒，晉雜22號，由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高梁研究所提供。

蘆丁標準品（生化試劑，質(zhì)量分數(shù)大于或等于98.0%） 國藥集團化學(xué)試劑公司；1,1-二苯基苦基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazy，DPPH） 美國Sigma公司；甲醇、無水乙醇、三氯乙酸、硫酸亞鐵、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、三氯化鐵、30%雙氧水均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

KQ-700DE型數(shù)控超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司；FW100型高速萬能粉碎機 北京成萌偉業(yè)科技有限公司；WFJ72系列721型可見分光光度計 上海光譜儀器有限公司；RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 上海亞榮生化儀器廠；KDC-40低速離心機、HC-2516高速離心機科大創(chuàng)新股份有限公司中佳分公司。

1.3 方法

1.3.1 高梁的預(yù)處理

將高梁籽粒的外種皮用谷物脫殼機去掉，用40 ℃溫度烘箱烘干，在實驗室粉碎磨粉，全粉過80 目篩，測得水分含量為11.35%，置于4 ℃冰箱中備用。

1.3.2 高梁色素的提取及提取率測定方法

高梁色素提取工藝：干燥高梁全粉→加適量一定體積分數(shù)的乙醇溶液→超聲波提取→3 500 r/min離心→上清液濃縮→干燥→高梁色素粗品。

采用間接法（NaNO2-Al(NO3)3-NaOH）測定高梁色素的提取量[11]。參考Bao Jinsong等[12]方法略有改動，加入樣品液300 μL，然后加入質(zhì)量分數(shù)5% NaNO2溶液200 μL漩渦混勻，室溫放置6 min，再加入質(zhì)量分數(shù)10%的Al(NO3)3溶液200 μL漩渦混勻，室溫放置6 min繼續(xù)加入質(zhì)量分數(shù)4%NaOH溶液2 mL，用蒸餾水將各試管補至5 mL后混勻在暗處放置15 min顯色，510 nm波長處測定吸光度。以蘆丁標準溶液質(zhì)量濃度（mg/mL）為橫坐標、510nm波長處的吸光度為縱坐標繪制標準曲線，標準曲線方程為：y=10.18x＋0.0065，R2=0.999 6。

根據(jù)已有研究[13-14]優(yōu)化出高梁色素的工藝條件多次提取，合并提取液，濃縮，按高梁色素含量的測定方法得出高梁全粉中色素的總量為0.91%。根據(jù)色素含量和提取量按式（1）計算高梁率色素提取率。

式中：m0為高梁粉中色素的提取量/g；m1為高梁粉中色素的含量/g。

1.3.3 單因素試驗

準確稱取高梁粉3.0 g，放入150 mL燒杯中，在其他條件一定的情況下，采用不同乙醇體積分數(shù)、料液比、超聲功率、提取時間、提取溫度、提取次數(shù)進行單因素試驗[15-17]，以高梁色素提取率為響應(yīng)值，逐個考察各個提取條件對提取率的影響。

1.3.4 高梁色素提取響應(yīng)面優(yōu)化試驗設(shè)計

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，以影響色素提取率的最主要因素為變量，以提取率為響應(yīng)值，以對超聲提取色素影響效果顯著的3 個因素：乙醇體積分數(shù)（A）、超聲功率（B）和料液比（C）為自變量，采用響應(yīng)面Box-Behnken試驗設(shè)計方法，對超聲波輔助提取高梁色素工藝試驗結(jié)果進行參數(shù)優(yōu)化，設(shè)計三因素三水平試驗，因素及水平如表1所示。

表1 響應(yīng)面試驗因素與水平Table 1 Factors and levels used for response surface analysis

1.3.5 高梁色素體外抗氧化性測定

用響應(yīng)面方法分析得出的最佳條件提取高梁全粉中色素，得到的提取液濃縮干燥后用體積分數(shù)70%的乙醇溶液配制不同質(zhì)量濃度的高梁色素溶液。

1.3.5.1 DPPH自由基清除能力測定[18-19]

取不同質(zhì)量濃度的高梁色素溶液1.0 mL于試管中，分別加入提前配制的DPPH溶液（0.002 6 g DPPH，甲醇定容至50 mL，避光放置）1.0 mL，以2.0 mL甲醇作空白、1.0 mL DPPH與1.0 mL甲醇混合液作對照，振搖混勻后置于暗室中靜置30 min，于517 nm波長處測定吸光度，按式（2）計算DPPH自由基清除率。

式中：Ax為樣品溶液的吸光度；A0為對照溶液的吸光度。

1.3.5.2 ·OH清除率測定[20-21]

在試管中依次加入9 mmol/L FeSO4溶液1.0 mL、9 mmol/L水楊酸-乙醇溶液1.0 mL、不同質(zhì)量濃度的高梁色素溶液1.0 mL。再加入8.8 mmol/L H2O2溶液1.0 mL啟動反應(yīng)，振搖混勻后將試管迅速移入37 ℃水浴鍋中，靜置30 min后于510 nm波長處測定不同質(zhì)量濃度樣品液的吸光度Ax。用蒸餾水代替H2O2時在510 nm波長處測得對應(yīng)質(zhì)量濃度的本底吸光度。用蒸餾水代替樣品在510 nm波長處測得對照吸光度，按式（3）計算樣品對·OH的清除率。

式中：Ax為樣品溶液的吸光度；Ax0為用蒸餾水代替H2O2時測得對應(yīng)濃度的本底吸光度；A0為蒸餾水代替樣品測得對照吸光度A0。

1.3.5.3 還原力測定[22-23]

取不同質(zhì)量濃度的高梁色素溶液1.0 mL于試管中，再依次加入0.2 mol/L pH 6.6的磷酸緩沖液和質(zhì)量分數(shù)1%鐵氰化鉀溶液各2.0 mL，混合均勻后，立即放入50 ℃水浴反應(yīng)20 min，取出冷卻至室溫，加入2.0 mL質(zhì)量分數(shù)10%三氯乙酸終止反應(yīng)。離心后吸取反應(yīng)液2.0 mL，再加入2.0 mL蒸餾水和0.4 mL 質(zhì)量分數(shù)0.1% FeCl3溶液，振搖混勻，暗室反應(yīng)30 min后于700 nm波長處測定吸光度。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2003對單因素試驗中的各因素進行比較分析。采用Design-Expert 7.0.0數(shù)據(jù)處理專家進行響應(yīng)面試驗設(shè)計和分析。同時所有實驗均重復(fù)3 次。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 乙醇體積分數(shù)對色素提取率的影響

圖1 乙醇體積分數(shù)對色素提取率的影響Fig.1 Effect of ethanol concentration on the extraction yield of pigment

控制提取條件為料液比1∶15（g/mL）、提取溫度40 ℃、超聲功率420 W、提取時間30 min，研究乙醇體積分數(shù)為30%、40%、50%、60%、70%時色素提取率變化。由圖1可以看出，在試驗設(shè)定范圍內(nèi)，隨著乙醇體積分數(shù)的增大提取率先增大后減小，當乙醇體積分數(shù)達到50%時，隨著體積分數(shù)的增加提取率急速下降。這可能是乙醇體積分數(shù)過高增加了高梁粉中有其他醇溶性物質(zhì)的溶出，影響了色素的溶解[14]。而乙醇體積分數(shù)過低影響色素的溶解，色素提取率低，所以當其他條件確定時，最佳的乙醇體積分數(shù)選擇50%。

2.1.2 料液比對色素提取率的影響

圖2 料液比對色素提取率的影響Fig.2 Effect of material/liquid ratio on the extraction yield of pigment

控制提取條件為乙醇體積分數(shù)50%、提取溫度40 ℃、超聲功率420 W、提取時間30 min，研究料液比為1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30（g/mL）時色素提取率變化。由圖2可知，隨著提取劑用量比例的增大色素提取率增加，達到1∶15（g/mL）后隨著提取劑用量的增加，提取率增加緩慢。提取劑量太小提取不完全，色素提取率過低，試驗用的是高梁全粉，提取劑量太大時又浪費溶劑。因此當其他條件確定時，選用料液比1∶15（g/mL）為最佳。

2.1.3 提取時間對色素提取率的影響

圖3 提取時間對總色素提取率的影響Fig.3 Effect of extraction time on the extraction yield of pigment

控制提取條件為乙醇體積分數(shù)50%、料液比1∶15（g/mL）、提取溫度40 ℃、超聲功率420 W，研究提取時間為25、35、45、55、65 min時色素的提取率變化。由圖3可知,在提取時間為35 min之前，隨著時間的延長，色素提取率也隨之增加；時間超過35 min后提取率反而降低。高于35 min，隨著時間的延長，提取率反而下降，這可能是長時間超聲破壞了色素的結(jié)構(gòu)，降低了其在乙醇溶液中的溶解性導(dǎo)致提取率下降。因此，當其他條件確定時，超聲時間選擇在35 min左右。

2.1.4 超聲功率對提取率的影響

圖4 超聲功率對總色素提取率的影響Fig.4 Effect of ultrasonic power on the extraction yield of pigment

控制提取條件為乙醇體積分數(shù)50%、料液比1∶15（g/mL）、提取溫度40 ℃、提取時間30 min，研究超聲功率為350、420、490、560、630 W時色素的提取率變化。由圖4可以看出，超聲功率350～490W范圍內(nèi)，色素提取率逐漸增加，而超聲功率490～630W范圍內(nèi)恰好相反，提取率下降劇烈。超聲功率太低，空化效應(yīng)不強烈，分子擴散速度較慢，色素提取量少，提取率低。但是過高的超聲功率，可能對色素分子造成破壞，同時對高梁淀粉的組織結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了破壞作用，部分色素分子會被破壞作用產(chǎn)生的細小微粒吸附，導(dǎo)致色素提取率下降。因此當其他條件確定時，超聲功率選擇在490 W左右為宜。

2.1.5 提取溫度對色素提取率的影響

圖5 提取溫度對色素提取率的影響Fig.5 Effect of extraction temperature on the extraction yield of pigment

控制提取條件為乙醇體積分數(shù)50%、料液比1∶15（g/mL）、超聲功率420 W、提取時間30 min，研究超聲提取溫度為35、40、45、50、55、60 ℃時色素的提取率變化。從圖5可以看出，隨著溫度的升高，色素提取率緩慢增加，當溫度達到55 ℃時，色素提取率又開始呈現(xiàn)下降趨勢。這說明溫度越高色素提取量越大，色素提取率也就越高。但當溫度達到一定程度時，可能由于高溫導(dǎo)致色素不穩(wěn)定或色素分解、被破壞，色素提取率降低。因此，當其他條件確定時，超聲溫度選擇在55 ℃為宜。

2.1.6 提取次數(shù)對色素提取率的影響

圖6 提取次數(shù)對色素提取率的影響Fig.6 Effect of number of repeated extractions on the extraction yield of pigment

在單因素試驗已得到的最佳因素條件下，每次提取后的殘渣繼續(xù)提取，連續(xù)提取3 次。由圖6可以看出，提取1 次色素提取率就達到50%以上，在第2次時候提取率不足10%，第3次更小，不足1%。這說明本試驗中色素提取1 次效果已經(jīng)很好，對于本試驗選擇提取1 次即可。

2.2 響應(yīng)面分析法對高梁色素提取工藝的優(yōu)化

表2 響應(yīng)面分析設(shè)計及結(jié)果Table 2 Experimental design and results of response surface analysis

利用Design Expert 7.0.0軟件對表2的數(shù)據(jù)進行分析，得到回歸方程：

Y=-1 299.411 84＋21.256 91A＋21.296 49B＋6.296 51C＋0.010 395AB＋0.078 707AC＋0.037 126BC-20.229 68A2-0.156 92B2-0.387 10C2

對上述回歸模型進行了方差分析，結(jié)果見表3，該表表明該回歸模型顯著（P=0.013 8）?；貧w模型的R2=0.971 2，失擬項P=0.073 7＞0.05，不顯著，說明該回歸模型充分擬合試驗數(shù)據(jù)，可以用該模型分析和預(yù)測超聲波輔助提取高梁色素的工藝結(jié)果?；貧w模型中的一次項因素C顯著，二次項均為極顯著。3 個因素中對提取結(jié)果影響最大的為料液比，其次為超聲功率，影響程度最小的為乙醇體積分數(shù)。

表3 回歸方程方差分析表Table 3 Analysis of variance for the fitted regression equation

響應(yīng)面圖形是對各試驗因子A、B、C所構(gòu)成的三維空間的曲面圖，從響應(yīng)面分析圖上可看出最佳參數(shù)及各參數(shù)之間的相互作用。根據(jù)回歸方程得出不同因子的響應(yīng)面分析圖及相應(yīng)等高線圖結(jié)果見圖7。曲線越陡峭，則表明該因素對總色素提取率的影響越大，相應(yīng)表現(xiàn)為響應(yīng)值變化的大小[16]，由圖7可較直觀地看出各因素交互作用對高梁色素提取率的影響，料液比和乙醇體積分數(shù)的交互作用對試驗影響最大，超聲功率和乙醇體積分數(shù)這兩個因素交互作用程度較小。從圖7可以看出各因素中對提取結(jié)果影響最大的為料液比，其次為超聲功率，影響程度最小的為乙醇體積分數(shù)，表3回歸分析結(jié)果也與此相吻合。

圖7 兩因素交互作用對色素提取率的響應(yīng)面圖和等高線圖Fig.7 Response surface and contour plots for the effects of operating parameters on the extraction yield of pigment

由響應(yīng)面試驗結(jié)果，得到色素的最佳超聲波輔助提取條件：乙醇體積分數(shù)50.76%、超聲功率500.64 W、料液比1∶16.72（g/mL）。在此優(yōu)化的最佳條件下，色素提取率理論值為54.26%，結(jié)合實際在乙醇體積分數(shù)51%、超聲功率504 W、料液比1∶17（g/mL）條件下，經(jīng)過3 次平行驗證實驗，實際得到的色素提取率的平均值為（53.99±0.26）%，與預(yù)測的理論值很接近，這說明該回歸模型具有可靠性。利用超聲波輔助方法提取高梁全粉色素具有一定的可行性與應(yīng)用價值。

2.3 高梁色素體外抗氧化測定結(jié)果

2.3.1 高梁色素對DPPH自由基清除作用

圖8 不同質(zhì)量濃度色素對DPPH自由基的清除作用Fig.8 Scavenging activity of sorghum pigment at various concentrations against DPPH· free radicals

DPPH自由基是一種穩(wěn)定的自由基，其醇溶液在517 nm波長處有一吸收峰。在反應(yīng)系統(tǒng)中加入的自由基清除劑可以和DPPH自由基的單電子配對而使在517 nm波長處吸光度降低?？筛鶕?jù)在517 nm波長處吸光度的變化來檢測DPPH自由基的清除情況，從而評價樣品的抗氧化能力[24]。由圖8可以看出，高梁色素提取液具有較好的DPPH自由基清除能力，但低于VC。在質(zhì)量濃度0～30 μg/mL范圍內(nèi)高梁色素提取液對DPPH自由基清除率迅速增加，之后隨著色素質(zhì)量濃度的增加，DPPH自由基的清除率增加緩慢。質(zhì)量濃度達到40 μg/mL，清除率達到了93.23%；質(zhì)量濃度增加到60 μg/mL時，DPPH自由基清除率只提高了1.1%。當質(zhì)量濃度大于40 μg/mL時，VC和色素提取液對DPPH自由基的清除能力相當。

2.3.2 高梁色素對·OH的清除作用

圖9 不同質(zhì)量濃度色素對·OH的清除作用Fig.9 Scavenging activity of sorghum pigment at various concentrations against hydroxyl free radicals

由圖9可以看出，在試驗的質(zhì)量濃度范圍，隨著高梁色素質(zhì)量濃度增加，對·OH清除率不斷增加。在質(zhì)量濃度低于1.0 mg/mL時，高梁色素提取液質(zhì)量濃度與對·OH的清除能力具有良好的線性關(guān)系；質(zhì)量濃度高于1.0 mg/mL后，清除率的增加緩慢，當質(zhì)量濃度達到2.0 mg/mL時，色素提取液對·OH清除率可達91.99%。VC和色素提取液的IC50值分別為0.263 mg /mL與0.635 5 mg/mL，說明色素溶液對·OH具有很好的清除作用。

2.3.3 高梁色素的還原能力

圖10 不同質(zhì)量濃度色素的還原能力Fig.10 Reducing power of sorghum pigment at various concentrations

物質(zhì)的還原性作用可以還原力來體現(xiàn)，還原性物質(zhì)在反應(yīng)體系中反應(yīng)，反應(yīng)體系在700 nm波長處的吸光度越大，表明抗氧化劑還原力越強[25]。由圖10可以看出，在實驗范圍內(nèi)，VC和高梁色素提取液的還原能力隨著其質(zhì)量濃度的增加而增加，而且還原力的增加呈直線上升趨勢。在質(zhì)量濃度為20 μg/mL時，VC和高梁色素提取液的還原力分別為0.267和0.097；當質(zhì)量濃度達到30 μg/mL時，色素提取液的還原力為0.231，說明高梁色素具有很強的還原性。

3 結(jié)論與討論

超聲波輔助提取高梁全粉中的色素操作簡便、能耗低、提取效率高，以響應(yīng)面方法分析得出提取色素的最佳條件，結(jié)果可用。最佳條件為乙醇體積分數(shù)50.76%、超聲功率500.64 W、料液比為1∶16.72（g/mL），此條件下，色素提取率理論值54.26%。在乙醇體積分數(shù)51%、超聲功率504 W、料液比1∶17（g/mL）條件下，經(jīng)過3 次平行驗證實驗，實際得到的色素提取率為（53.99±0.26）%。

本實驗通過色素溶液對·OH和DPPH自由基的清除以及對總還原力的測定，與VC作對照[25]，說明高梁粉中的色素具有有較好的抗氧化能力，且在一定的質(zhì)量濃度范圍內(nèi)呈現(xiàn)一定線性關(guān)系，但是其抗氧化性低于VC。

高梁粉中色素提取工藝和其抗氧化能力的研究為高梁粉中色素的進一步開發(fā)研究提供了理論依據(jù)。實驗中所用是色素的粗提物，可能含有蛋白質(zhì)、纖維素等雜質(zhì)，高梁粉中色素的組成、結(jié)構(gòu)以及純化等還需進一步的研究。

[1] ROONEY W L, BLUMENTHAL J, BEAN B, et al. Designing sorghum as a dedicated bioenergy feedstock[J]. Biofuels, Bioproducts and Biorefining, 2007, 1(2): 147-157.

[2] 袁蕊, 敖宗華, 丁海龍, 等. 高梁中脂肪酸和低分子有機酸氣相色譜測定[J]. 釀酒, 2011, 38(4): 42-43.

[3] DYKES L, ROONEY L W. Sorghum and millet phenols and antioxidants[J]. Journal of Cereal Science, 2006, 44(3): 236-251.

[4] DYKES L, ROONEY W L, ROONEY L W. Evaluation of phenolics and antioxidant activity of black sorghum hybrids[J]. Journal of Cereal Science, 2013, 58(2): 278-283.

[5] 張國濤, 王華. 不同果皮顏色高梁抗氧化活性研究[J]. 應(yīng)用化工, 2011, 40(7): 1201-1204.

[6] 劉艷香. 高梁擠壓加工特性及高梁-蠶豆復(fù)配營養(yǎng)早餐粉的研究[D].哈爾濱: 東北農(nóng)業(yè)大學(xué), 2009: 3-4.

[7] MORAES é A, NATAL D I G, QUEIROZ V A V, et al. Sorghum genotype may reduce low-grade inflammatory response and oxidative stress and maintains jejunum morphology of rats fed a hyperlipidic diet[J]. Food Research International, 2012, 49(1): 553-559.

[8] 申瑞玲, 陳明, 任貴興. 高梁淀粉的研究進展[J]. 中國糧油學(xué)報, 2012, 27(7): 123-128.

[9] HIGIRO J, FLORES R A, SEIB P A. Starch production from sorghum grits[J]. Journal of Cereal Science, 2003, 37(1): 101-109.

[10] 劉鐘棟, 王艷麗, 張品, 等. 高梁籽粒淀粉表面色素的樹脂分離研究[J].中國食品添加劑, 2008(5): 101-105.

[11] 毛紹春, 李竹英. 高梁色素含量測定方法的研究[J]. 云南大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版, 2011, 33(增刊1): 301-304.

[12] BAO Jinsong, CAI Yizhong, SUN Mei, et al. Anthocyanins, flavonols,and free radical scavenging activity of Chinese bayberry (Myrica rubra) extracts and their color properties and stability[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2005, 53(6): 2327-2332.

[13] 李竹英, 毛紹春, 戴榮珍, 等. 紅高梁色素的提取工藝及結(jié)構(gòu)的初步分析[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報, 2010, 26(17): 79-85.

[14] 潘訓(xùn)海. 從高梁中提取紅色素的研究[J]. 廣州化工, 2013, 41(15): 74-75.

[15] 朱洪梅. 響應(yīng)面法優(yōu)化提取高梁殼黃酮色素及其抗氧化活性研究[J].中國農(nóng)學(xué)通報, 2012, 28(27): 296-301.

[16] 侯學(xué)敏, 李林霞, 張直峰, 等. 響應(yīng)面法優(yōu)化薄荷葉總黃酮提取工藝及抗氧化活性[J]. 食品科學(xué), 2013, 34(6): 124-128.

[17] 劉航, 國旭丹, 馬雨潔, 等. 超聲波輔助提取苦蕎麥多糖工藝優(yōu)化及其體外抗氧化研究[J]. 食品科學(xué), 2013, 34(14): 45-50.

[18] CHENG Zhihong, MOORE J, YU Liangli. High-throughput relative DPPH radical scavenging capacity[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2006, 54(20): 7429-7436.

[19] AWIKA J M, ROONEY L W, WU X, et al. Screening methods to measure antioxidant activity of sorghum (Sorghum bicolor) and sorghum products[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2003, 51(23): 6657-6662.

[20] 陳利梅. 超聲波輔助雙水相提取條斑紫菜黃酮類物質(zhì)及其抗氧化活性研究[J]. 食品科學(xué), 2012, 33(4): 41-46.

[21] 韋霄, 黃興賢, 蔣運生, 等. 3種金花茶組植物提取物的抗氧化活性比較[J]. 中國中藥雜志, 2011, 36(5): 638-641.

[22] LEE Y L, YEN M T, MAU J L. Antioxidant properties of various extracts from Hypsizigus marmoreus[J]. Food Chemistry, 2007, 104(1): 1-9.

[23] THIANSILAKUL Y, BENJAKUL S, SHAHIDI F. Antioxidative activity of protein hydrolysate from round scad muscle using alcalase and flavourzyme[J]. Journal of Food Biochemistry, 2007, 31(2): 266-287.

[24] CHEUNG L M, CHEUNG P C K, OOI V E C. Antioxidant activity and total phenolics of edible mushroom extracts[J]. Food Chemistry, 2003, 81(2): 249-255.

[25] 朱耀華, 楊建雄, 代斌. 高梁紅色素的體外抗氧化研究[J]. 陜西師范大學(xué)學(xué)報: 自然科學(xué)版, 2009, 37(3): 66-69.

Ultrasonic-Assisted Extraction and in vitro Antioxidant Activity of Pigment from Sorghum Flour

Lü Man-man, LIU Hang, MIAO Xiu-gang, XU Fang-yi, LI Wu-xia, WANG Min*
(College of Food Science and Engineering, Northwest A & F University, Yangling 712100, China)

Objective: To explore the optimal ultrasonic-assisted extraction conditions of pigment from sorghum flour and evaluate the antiox idant activity of the extracted pigment. Methods: Based on the single-factor designs, the ultrasonicassisted extraction conditions of pigment from sorghum flour were optimized by response surface methodology with Box-Behnken design in order to increase the extraction yield of pigment. Meanwhile, the in vitro antioxidant activity of pigment from sorghum flour was also studied. Results: The optimal extraction conditions were 50.76%, 500.64 W and 1:16.72 (g/mL) for ethanol concentration, ultrasonic power and material/liquid ratio, respectively. Under these conditions, the maximum predicted extraction yield of pigment was 54.26%. When the ethanol concentration, ultrasonic power and material/liquid ratio were 51%, 504 W and 1:17 (g/mL), respectively, the experimentally observed extraction yield of pigment was (53.99 ± 0.26)%. Sorghum pigment showed significant scavenging effects on 1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazy (DPPH ) and hydroxyl free radicals ( OH) and excellent reducing power. Conclusion: Response surface methodology with Box-Behnken design is applicable for the optimization of the ultrasonic-assisted extraction of pigment from sorghum flour. The pigment from sorghum flour has strong antioxidant capacity.

sorghum pigment; ultrasonic-assisted extraction; response surface methodology; antioxidant activity

TS239

A

1002-6630（2014）16-0039-07

10.7506/spkx1002-6630-201416008

2013-12-11

“十二五”農(nóng)村領(lǐng)域國家科技計劃課題（2012BAD34B05）

呂曼曼（1989—），女，碩士研究生，研究方向為食品工程。E-mail：skywy1@sina.com

*通信作者：王敏（1967—），女，教授，博士，研究方向為食品營養(yǎng)與安全、食品化學(xué)與分析和西部特色藥食兼用資源加工利用。E-mail：wangmin20050606@163.com