微波輔助提取紅花羊蹄甲花色苷的工藝研究

姜龍云 楊春權(quán) 楊曉娜

摘 要 以紅花羊蹄甲為材料，探討浸泡時間、提取劑體積分?jǐn)?shù)、料液比、微波功率、微波輻射時間、篩目數(shù)6個單因素對花色苷含量的影響，通過顯著性分析，應(yīng)用單因素結(jié)合正交試驗的方法研究微波輔助提取紅花羊蹄甲花色苷的工藝。結(jié)果表明：微波輔助提取紅花羊蹄甲花色苷的最佳工藝為提取劑采用0.1%鹽酸-80%乙醇溶液，浸泡時間2 h，篩網(wǎng)目數(shù)80目，料液比1∶20，微波功率539 W，微波輻射時間75 s，提取出的花色苷含量為3.560 mg?g-1。

關(guān)鍵詞 紅花羊蹄甲;花色苷;微波輔助;提取

中圖分類號：F302.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.27.068

紅花羊蹄甲（Bauhinia blakeana Dunn）為豆科蘇木亞科羊蹄甲屬喬木，常綠繁茂，花色艷麗，十分美觀，常用作觀賞花木，且具有止血、健脾燥濕、潤肺止咳、消炎的功效，可治療咯血、消化不良、咳嗽、便秘、肝炎、肺炎等疾病[1]。

花色苷是花青素與糖以糖苷鍵結(jié)合而成的一類化合物，屬酚類化合物中的類黃酮，是構(gòu)成花瓣、果實等顏色的主要水溶性色素?；ㄉ諏θ梭w具有許多保健功能，如清除體內(nèi)自由基、抗腫瘤、抗癌、抗炎、抑制脂質(zhì)過氧化和血小板凝集、預(yù)防糖尿病、減肥、保護(hù)視力等[2]。目前花色苷作為一種天然色素，安全、無毒、資源豐富，而且具有一定的營養(yǎng)和藥理作用，已被應(yīng)用于食品、保健品、化妝品、醫(yī)藥等行業(yè)。隨著人們崇尚自然消費觀念的轉(zhuǎn)變，花色苷必將得到更加廣泛的應(yīng)用[3]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

材料：選擇花瓣顏色較深的紅花羊蹄甲花瓣作為材料，拾撿于云南省保山市隆陽區(qū)保山學(xué)院內(nèi)。

試劑：無水乙醇、鹽酸、醋酸鈉、氯化鉀、蒸餾水。

1.2 主要儀器及設(shè)備

XBLL-25Ak快樂小貝食品料理機(jī)（上海帥佳電子科技有限公司），標(biāo)準(zhǔn)篩（浙江上虞市道墟五四儀器廠），CP114電子天平（奧豪斯儀器（上海）有限公司），UV5100紫外/可見分光光度計（安徽皖儀科技股份有限公司），M1-211A白色微波爐（廣東美的廚房電器制造有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 材料預(yù)處理

將撿回來的花瓣自然晾干，挑揀顏色較深的花瓣，用XBLL-25Ak快樂小貝食品料理機(jī)粉碎并篩成不同目數(shù)（100目、80目、60目、40目、20目），裝于保鮮袋中并于避光干燥處儲存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 花色苷提取方法

試驗時用電子天平精確稱取不同目數(shù)紅花羊蹄甲花瓣粉末1.000 g，提取劑0.1%鹽酸-乙醇溶液（不同乙醇體積分?jǐn)?shù)），按一定料液比，室溫、避光、密封浸泡適宜時間，按一定微波功率微波輻射一定時間，然后將提取液過濾。

1.3.3 最大吸收波長的測定及花色苷含量的計算方法

1.3.3.1最大吸收波長的測定方法

稱取1 g粉碎好的紅花羊蹄甲，用提取劑浸泡，抽濾后，用紫外-可見分光光度計在200～700 nm進(jìn)行全波長吸收光譜掃描，得到光譜圖確定其在可見光區(qū)的最大吸收波長λmax。

1.3.3.2紅花羊蹄甲花色苷含量的測定方法

花色苷含量的測定方法采用pH示差法。pH示差法能較好地消除干擾物質(zhì)對測定結(jié)果的影響，準(zhǔn)確性較高，是目前國內(nèi)外常用的檢測方法[4-5]。

將浸泡好的溶液進(jìn)行抽濾，準(zhǔn)確量取制備好的紅花羊蹄甲花色苷過濾液5 mL，分別用醋酸鈉緩沖液（0.002 5 mol·L-1，pH=4.5）和氯化鉀緩沖液（0.002 5 mol·L-1，pH=1.0）稀釋定容至25 mL，搖勻后室溫、避光放置20 min，用蒸餾水作空白對照，分別測定兩種用緩沖液稀釋過的紅花羊蹄甲花色苷在最大吸收波長和700 nm處的吸光度A[6]，并計算：

吸光度值A(chǔ)=（Aλmax-A700）pH1.0-（Aλmax-A700）pH4.5

花色苷含量/mg·g-1=（ΔA×V×n×M）/（ε×m×L）

其中，ΔA為吸光度值，V為最終稀釋體積，單位為mL;n為稀釋倍數(shù)（5倍），M為矢車菊-3-葡萄糖苷的摩爾質(zhì)量（449 g·moL-1）;ε為矢車菊-3-葡萄糖苷的消光系數(shù)（ 26 900 L·moL-1·cm-1）;m（g）為紅花羊蹄甲的質(zhì)量;L為比色皿光程，1 cm。

1.3.4 紅花羊蹄甲花色苷提取的單因素試驗方法

查閱相關(guān)文獻(xiàn)，綜合試驗材料和實驗室內(nèi)的儀器后，確定了提取紅花羊蹄甲花色苷的單因素為浸泡時間、提取劑體積分?jǐn)?shù)、料液比、微波功率、微波輻射時間、篩目目數(shù)六個單因素。浸泡時間為0 h、2 h、4 h、6 h、8 h，提取劑中乙醇體積分?jǐn)?shù)為20%、40%、60%、80%、100%，微波功率119 W、231 W、385 W、539 W、700 W，料液比為1∶20、1∶25、1∶30、1∶35、1∶40，輻射時間為30 s、45 s、60 s、75 s、90 s，篩目分別為20目、40目、60目、80目、100目。

1.3.5 紅花羊蹄甲花色苷的正交試驗設(shè)計

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合其單因素（浸泡時間、篩目目數(shù)、提取劑中乙醇體積分?jǐn)?shù)、料液比、微波功率、輻射時間）影響效果設(shè)計6因素3水平的正交試驗，如表1。

1.3.6 最佳工藝條件的確定

為進(jìn)一步驗證優(yōu)選工藝的穩(wěn)定性，根據(jù)正交試驗提取紅花羊蹄甲花色苷的最佳參數(shù)，然后按最佳參數(shù)重復(fù)提取3次，并計算各次的紅花羊蹄甲花色苷的含量，將其與正交試驗最佳參數(shù)提取含量進(jìn)行比較，最后確定其最佳提取工藝。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅花羊蹄甲花色苷在紫外-可見光區(qū)的最大吸收光譜特征

紅花羊蹄甲花色苷在紫外-可見光區(qū)的最大吸收光譜圖如圖1所示?？梢钥闯?，將提取液用紫外-可見分光光度計在200～750 nm進(jìn)行全波長吸收光譜掃描。由圖1可見，紅花羊蹄甲花色苷在可見光區(qū)400～750 nm，526 nm處有最大吸收峰[7]。

2.2 浸泡時間對紅花羊蹄甲花色苷提取的影響

由圖2可知，當(dāng)浸泡時間小于6 h，隨著浸泡時間增加，花色苷的提取的含量也隨之增大，當(dāng)浸泡時間超過6 h，其提取含量也隨之下降?？赡苁且驗榻輹r間過長，提取液過多進(jìn)入細(xì)胞中，經(jīng)過微波處理后細(xì)胞內(nèi)的其他物質(zhì)也被提取出來，進(jìn)而影響了紅花羊蹄甲花色苷的含量。在設(shè)計梯度試驗過程中，浸泡6 h為提取紅花羊蹄甲花色苷最適宜的浸泡時間。

2.3 提取劑濃度對紅花羊蹄甲花色苷提取的影響

由圖3可以看出，當(dāng)0.1%鹽酸-乙醇體積分?jǐn)?shù)在20%～60%，隨著乙醇濃度的升高，紅花羊蹄甲花色苷的含量也隨之增加，且在乙醇濃度為60%時，紅花羊蹄甲花色苷含量最大，當(dāng)乙醇濃度高于60%時，隨乙醇濃度的升高花色苷含量呈下降趨勢?？赡苁且驗橐掖紳舛冗^高，紅花羊蹄甲中其他易溶于乙醇的有機(jī)物也隨之一起提取出來。從圖表中可以看出，乙醇濃度60%為提取紅花羊蹄甲花色苷的最佳提取劑濃度。

2.4 微波功率對紅花羊蹄甲花色苷提取的影響

由圖4可知，微波功率在119～385 W，隨著微波功率的增加，紅花羊蹄甲花色苷含量也逐漸增加，在385 w時紅花羊蹄甲含量最大，當(dāng)繼續(xù)增加微波功率時，其含量呈緩慢下降趨勢，這是由于微波功率過大，溫度過高，導(dǎo)致部分花色苷被分解，進(jìn)而降低了花色苷的含量。因此，385 w為提取的最佳功率。

2.5 料液比對紅花羊蹄甲花色苷含量的影響

由圖5可知，料液比在1∶20～1∶25，隨著提取劑體積的增加，花色苷的含量逐漸增加。但是，當(dāng)繼續(xù)增加提取劑的體積，花色苷的含量將迅速下降?？赡苁请S著提取劑體積增大，再用微波加熱處理，使得花色苷部分降解。所以，1∶25為提取紅花羊蹄甲花色苷的最佳料液比。

2.6 輻射時間對紅花羊蹄甲花色苷含量的影響

由圖6可知，微波輻射時間為30～75 s時，花色苷含量呈上升趨勢，60～70 s上升幅度最大，輻射時間過長（大于75 s），花色苷的含量呈下降趨勢。30～75 s花色苷含量逐漸上升，可能是因為輻射時間長，細(xì)胞被充分破壞，細(xì)胞內(nèi)的色素大量提取出來，花色苷含量也隨之增加，然而當(dāng)輻射時間增長，溫度升高可能導(dǎo)致花色苷部分被分解，花色苷含量下降。因此，輻射時間75 s為紅花羊蹄甲花色苷含量提取的最佳時間。

2.7 篩網(wǎng)目數(shù)對紅花羊蹄甲花色苷含量的影響

由圖7可知，篩網(wǎng)目數(shù)在20～60目對紅花羊蹄甲材料提取花色苷含量，其含量隨目數(shù)增大快速上升，目數(shù)為60目提取的含量最大，當(dāng)材料大于60目后，花色苷提取含量逐漸減小，可能是因為材料過細(xì)，細(xì)胞被破壞，經(jīng)提取劑浸泡，細(xì)胞內(nèi)其他物質(zhì)一同被提取，進(jìn)而影響了花色苷的含量。

2.8 紅花羊蹄甲花色苷正交試驗結(jié)果

由正交試驗可知，最佳提取工藝參數(shù)A1、B2、C3、D1、E3、F3，即浸泡時間為2 h，篩網(wǎng)目數(shù)為80目，提取劑在中乙醇體積分?jǐn)?shù)為80%，料液比1∶20，微波功率為539 W，輻射時間75 s，按照最佳工藝條件再進(jìn)行3次重復(fù)試驗，其提取含量分別為3.551 mg·g-1，3.590 mg·g-1和3.540 mg·g-1，取平均得出含量為3.560 mg·g-1，含量大于正交表中的第3組含量3.551 mg·g-1，因此確定最佳提取工藝為A1、B2、C3、D1、E3、F3。經(jīng)SPSS 16.0軟件方差分析，6個因素中了料液比和功率對試驗具有顯著影響。

3 結(jié)論與討論

本次試驗利用提取劑浸泡-微波輔助處理的方法提取紅花羊蹄甲花色苷，得出紅花羊蹄甲花色苷最大吸收波長為526 nm，由單因素及正交試驗得出各個單因素對提取花色苷的影響程度依次為：料液比>微波功率>篩網(wǎng)目數(shù)>提取劑中乙醇體積分?jǐn)?shù)>浸泡時間>微波輻射時間，即D>E>B>C>A>F，最佳提取參數(shù)為浸泡時間2 h，篩網(wǎng)目數(shù)80目，提取劑中乙醇體積分?jǐn)?shù)80%，料液比1∶20，微波功率539 W，輻射時間75 s。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯：劉昀）