微波法提取枸杞色素的工藝

（1.寧夏大學(xué)機(jī)械學(xué)院過程裝備控制系，寧夏銀川 750021；2.寧夏大學(xué)能源化工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏銀川 750021）

枸杞子（fructus lycii）為茄科枸杞屬植物的成熟果實(shí)，是我國的名貴傳統(tǒng)中藥，具有滋肝補(bǔ)腎、益精明目的功效和調(diào)節(jié)機(jī)體免疫力、延緩衰老、抗脂肪肝等功能，被廣泛用于抗衰老、抗腫瘤、抗心血管等疾病[1-3]?，F(xiàn)代研究表明類胡蘿卜素是枸杞中主要有效成分之一，近些年來開發(fā)具有保健功能作用的天然色素是食品工業(yè)的一個(gè)重要發(fā)展方向，因此，枸杞色素在食品工業(yè)和醫(yī)藥保健方面都有良好的發(fā)展前景[4]。

微波萃取是利用高頻電磁波穿透使細(xì)胞破裂從而使細(xì)胞內(nèi)的有效成分快速溶出的一種技術(shù)[5-6]，與其它萃取技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)勢，本文即采用微波輔助提取寧夏中寧枸杞中的色素，并采用正交試驗(yàn)法優(yōu)化其主要工藝參數(shù)，以期為寧夏中寧枸杞的全面、綜合利用提供一定的參考價(jià)值。

1 儀器與試劑

1.1 原料和試劑

中寧枸杞：采自寧夏中寧縣舟塔鄉(xiāng)，置于電熱鼓風(fēng)干燥箱中，60℃連續(xù)烘干20 h，粉碎，過40目篩，放置冰箱保存。無水乙醇：分析純試劑。

1.2 儀器

MAS-2常壓微波合成萃取儀：上海新儀化學(xué)公司；UV2450紫外可見分光光度計(jì)：日本島津公司；L/L-S電子天平：梅特勒—托利多儀器有限公司；DZF-6020電熱鼓風(fēng)干燥箱：鞏義市英峪予華儀器廠。

1.3 方法

取適量枸杞粉，加入適當(dāng)體積的80%乙醇，一定溫度下微波萃取一定時(shí)間，提取混合液抽濾，得枸杞色素提取液。對枸杞色素提取液進(jìn)行紫外可見掃描確定其最大吸收波長，并分別對料液比、提取溫度、提取時(shí)間、提取次數(shù)等條件進(jìn)行單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，得到最佳提取工藝。

2 結(jié)果與分析

2.1 枸杞色素最大吸收波長

準(zhǔn)確稱取1 g粉碎后的枸杞于100 mL錐形瓶中，加入30 mL 80%工業(yè)乙醇微波提取20 min，過濾，準(zhǔn)確移取1 mL提取液稀釋至25 mL，以80%工業(yè)乙醇為參比，采用紫外-可見分光光度計(jì)掃描色素提取液，其色譜圖見圖1。

圖1 枸杞色素紫外光譜圖Fig.1 UV-visible spectra of Lycium

由圖1可知枸杞色素提取最大波長為298 nm，因此，以298 nm作為枸杞色素的特征吸收波長。

2.2 枸杞色素提取的單因素試驗(yàn)

2.2.1 料液比

準(zhǔn)確稱取5份粉碎后的枸杞1 g，分別加入10、20、30、40、50 mL 80%工業(yè)乙醇，在溫度40℃時(shí)微波提取20 min，過濾，分別加80%工業(yè)乙醇定容至100 mL，準(zhǔn)確移取1 mL提取液稀釋至25 mL，以80%工業(yè)乙醇為參比，在波長為298 nm處測定吸光度，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2 料液比對提取效果的影響Fig.2 The effect of the ratio of solid to liquid

由圖2可以看出：隨料液比的增大，色素提取液吸光值逐漸增加，可能原因是80%乙醇量越多，色素越容易溶出；當(dāng)料液比在1∶30（g/mL）時(shí)，吸光度值達(dá)最大，繼續(xù)加大料液比吸光度值逐漸降低，可能是此時(shí)枸杞色素大部分已經(jīng)溶出，繼續(xù)加大料液比，枸杞色素含量的變化不大，因在枸杞色素提取工藝中選擇料液比1∶30（g/mL）作為最佳料液比。

2.2.2 微波作用時(shí)間

準(zhǔn)確稱取4份粉碎后的枸杞1 g，分別加入30 mL 80%工業(yè)乙醇，在溫度40℃下分別微波提取5、10、20、30、40 min，過濾，準(zhǔn)確移取1 mL提取液稀釋至25 mL，以80%工業(yè)乙醇為參比，在波長為298 nm處測定吸光度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖3。

圖3 提取時(shí)間對提取效果的影響Fig.3 The effect of the time

由圖3可以看出：隨微波作用時(shí)間越長，色素提取液吸光值逐漸增加；微波作用時(shí)間為20 min時(shí)吸光度最大?？紤]到在較高溫度下延長時(shí)間會對色素造成破壞，而且不利于提高產(chǎn)率，故在枸杞色素提取工藝中微波提取時(shí)間以20 min為宜。

2.2.3 提取溫度

準(zhǔn)確稱取4份粉碎后的枸杞1 g，分別加入30 mL 80%工業(yè)乙醇，分別在提取溫度25、35、45、55℃下微波提取20min，過濾，準(zhǔn)確移取1mL提取液稀釋至25mL，以80%工業(yè)乙醇為參比，在波長為298 nm處測定吸光度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖4。

圖4 提取溫度對提取效果的影響Fig.4 The effect of the temperture

由圖4可以看出：隨著浸提溫度的升高，溶劑的滲透性增強(qiáng)，有利于枸杞色素的溶出。45℃時(shí)浸提效果最好，提取液中枸杞色素的相對含量最高。之后隨著溫度的升高浸提效果逐漸降低，且溫度過高溶劑易揮發(fā)，色素易受破壞，使提取出的色素結(jié)構(gòu)破壞、分解。因此，枸杞色素提取工藝中溫度在45℃左右為宜。

2.2.4 提取次數(shù)

準(zhǔn)確稱取3份粉碎后的枸杞1 g，分別加入30 mL 80%工業(yè)乙醇，在提取溫度40℃，提取時(shí)間20 min條件下分別提取1次、2次、3次，合并每次的提取液，并用80%工業(yè)乙醇定容至100 mL，分別準(zhǔn)確移取1 mL提取液稀釋至25 mL容量瓶中以80%工業(yè)乙醇為參比，在波長為298 nm處測定吸光度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖5。

圖5 提取時(shí)間對提取效果的影響Fig.5 The effect of extraction number of times

由圖5可以看出，浸提次數(shù)增加，浸提液的吸光度略有增加，第3次浸提所得浸提液顏色較淺，浸提液濃縮量大，費(fèi)時(shí)，在枸杞色素提取工藝中提取兩次為宜。

2.3 枸杞色素提取的正交試驗(yàn)

通過以上單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，料液比、提取時(shí)間、提取溫度、提取次數(shù)對色素的提取率影響較大，因次，本實(shí)驗(yàn)以上述4個(gè)影響因素為主要影響因素，采用L9（34）正交試驗(yàn)法優(yōu)化枸杞色素提取工藝。正交試驗(yàn)的因素水平選取見表1，正交試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表1 L9（34）正交試驗(yàn)因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal test

表2 枸杞色素含量的L9（34）正交試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Results of orthogonal test

由表2可知，影響枸杞色素提取效果因素的主次順序?yàn)锳>D>C>B，即料液比>提取次數(shù)>溫度>時(shí)間，其最優(yōu)組合為A2B3C2D2。因此可確定微波輔助提取枸杞色素的最佳提取工藝條件：料液比為1∶30（g/mL），提取時(shí)間為20 min，提取溫度為45℃，提取次數(shù)為2次。根據(jù)優(yōu)選出的正交試驗(yàn)條件，進(jìn)行提取實(shí)驗(yàn)，枸杞色素平均得率為17.14%。

3 結(jié)果與討論

1）色素分為水溶性色素和脂溶性色素，本實(shí)驗(yàn)選用80%乙醇作為提取溶劑，不僅同時(shí)提取這兩種枸杞色素，且色素提取液易過濾、濃縮，成本較低，不影響后續(xù)操作。

2）采用微波提取，提取時(shí)間短，提取效率高，易于操作。

3）根據(jù)優(yōu)選出的正交試驗(yàn)條件，準(zhǔn)確稱取枸杞1 g共3份，分別加入30 mL 80%工業(yè)乙醇，在提取溫度45℃，提取時(shí)間20 min條件下分別2次，合并提取液，濃縮，計(jì)算枸杞色素平均得率為17.14%。

4 結(jié)論

隨著人們生活水平的提高，在食品的選擇上，更注重安全、健康、甚至有保健功能的產(chǎn)品，天然色素安全性相對較高，具有天然、健康、營養(yǎng)和生理活性效應(yīng)，隨著生產(chǎn)技術(shù)的提高，天然色素的各項(xiàng)使用性能已經(jīng)達(dá)到了合成色素的相當(dāng)水平。微波具有穿透力強(qiáng)，有效破裂植物細(xì)胞壁，加熱效率高，耗能低，操作簡單，省時(shí)等特點(diǎn)，近年來在天然產(chǎn)物成分提取領(lǐng)域得到了很大的發(fā)展和應(yīng)用，本實(shí)驗(yàn)采用微波輔助提取技術(shù)從枸杞中提取天然色素，并采用單因素和正交試驗(yàn)法優(yōu)化得到了最佳提取工藝，為全面、綜合地利用與開發(fā)寧夏中寧枸杞提供一定的參考價(jià)值。

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