兩種火龍果果皮紅色素提取工藝優(yōu)化及其抗氧化活性

, , ,楊玉,,

(1.肇慶學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院,廣東肇慶 526061;2.肇慶學(xué)院食品與制藥工程學(xué)院,廣東肇慶 526061)

目前,食品、飲料、酒類、糕點(diǎn)、藥業(yè)、化妝品等行業(yè)廣泛應(yīng)用著色劑,這種著色劑俗稱色素。色素是一種重要的食品添加劑,在食品生產(chǎn)過(guò)程中,生產(chǎn)者為了改善食品的色、香、味等感官品質(zhì),往往使用人工合成色素來(lái)增強(qiáng)食品的著色效果。在食品著色劑中,紅色素是一類非常重要的食品色素。紅色色調(diào)能刺激人的大腦,給人以興奮感,有增加食欲和增強(qiáng)購(gòu)買欲的作用,因此紅色素被廣泛應(yīng)用于食品中。目前,我國(guó)常用的食品級(jí)人工合成紅色素主要有莧菜紅、胭脂紅等,但大都有其限量標(biāo)準(zhǔn)。研究表明,某些人工合成紅色素超量使用會(huì)對(duì)人體健康造成慢性中毒、致病致癌等危害,相比而言,天然紅色素大部分來(lái)源于植物色素,絕大多數(shù)無(wú)副作用,安全性高,因此消費(fèi)者更青睞于添加天然紅色素的食品[1]。從植物中提取安全無(wú)毒并具有特殊生物活性的天然食用紅色素,已成為現(xiàn)時(shí)著色劑研究的熱點(diǎn)。

甜菜紅素(Betalains)是一種吲哚來(lái)源的天然植物紅色素,主要存在于石竹目仙人掌科、藜科及莧科等植物紅色組織中,在植物抗逆生理保護(hù)機(jī)制中發(fā)揮重要的作用。甜菜紅素是一種安全無(wú)毒害、兼有一定營(yíng)養(yǎng)保健功效的天然色素,具有抗氧化、預(yù)防腫瘤、降低血脂、減緩肌肉疲勞等作用[2]。在1976年,聯(lián)合國(guó)FAO/WHO食品添加劑聯(lián)合專家委員會(huì)便制定了甜菜紅素的使用標(biāo)準(zhǔn)。目前,市場(chǎng)上出售的甜菜紅素大都以食用紅甜菜為原料加工而成。甜菜紅素的提取方法很多,由于甜菜紅素溶于水,水浸提法是最常用的提取方法,此外如超聲波輔助萃取技術(shù)[3]、超臨界萃取技術(shù)[4]以及膜處理技術(shù)[5]等輔助方法也見(jiàn)諸于文獻(xiàn)報(bào)道。

火龍果(HylocereusundutusL.)又稱紅龍果、仙蜜果,是仙人掌科三角屬多年生多漿植物果實(shí),最先在巴西、墨西哥等熱帶地區(qū)種植,目前在我國(guó)的海南、廣東、廣西、福建等省份均有種植[6]。近年,隨著廣東省肇慶市農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí),肇慶市鼎湖區(qū)蓮花、高要區(qū)白諸、蓮塘、白土等鎮(zhèn)均大規(guī)模種植白肉紅皮、白肉黃皮和紅肉紅皮等品系火龍果。白肉紅皮火龍果果皮和紅肉紅皮火龍果果肉及果皮都含有大量的紅色素,為甜菜苷類水溶性天然色素[7-9]?；瘕埞るm然富含紅色素,但在食用或加工過(guò)程中常常作為廢棄物,不僅加重了環(huán)境治理的負(fù)擔(dān),還造成了可利用植物色素資源的浪費(fèi)。因此,對(duì)火龍果果皮紅色素提取工藝及其生物活性的研究,可明顯提升火龍果加工的附加值。目前,有學(xué)者分別對(duì)火龍果果肉或果皮中紅色素的提取工藝做了初步探究,但對(duì)該天然紅色素的科學(xué)分類屬于“花色苷”或“ 甜菜色素”還存在疑義[10-12]。

本文在鑒定火龍果果皮紅色素種類的基礎(chǔ)上,采用超聲波輔助乙醇浸提法,運(yùn)用單因素實(shí)驗(yàn)和正交試驗(yàn)優(yōu)化色素提取工藝,綜合比較兩個(gè)品種火龍果果皮紅色素的抗氧化活性,旨在為肇慶地區(qū)火龍果品種選育及果皮的合理深化利用提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮紅肉紅皮和白肉紅皮火龍果 廣東省肇慶市農(nóng)業(yè)局提供,洗凈,晾干,去掉果肉及綠色果皮部分,剪成條狀物,50 ℃烘干,粉碎,過(guò)40目篩,果皮粉末分別標(biāo)記為紅肉紅皮(RP)和白肉紅皮(WP),密封備用;甜菜紅素標(biāo)準(zhǔn)品 上?？道噬锟萍加邢薰?1,1-二苯基-2-苦肼基(DPPH·) 上海品純?cè)噭┯邢薰?甲醇 成都市科龍化工試劑廠;無(wú)水乙醇 天津市北聯(lián)精細(xì)化學(xué)品開(kāi)發(fā)有限公司;鐵氰化鉀、亞硝酸鈉 天津市廣成化學(xué)試劑有限公司;水楊酸 天津市福晨化學(xué)試劑廠;對(duì)氨基苯磺酸、硫酸亞鐵、雙氧水 廣州化學(xué)試劑廠;三氯乙酸 天津市大茂化學(xué)試劑廠;鹽酸萘乙二胺、三氯化鐵 天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司;以上試劑 均為分析純。

KJ-B型600 W超聲波清洗機(jī) 廣州番禺科進(jìn)超聲波設(shè)備廠;40B型臺(tái)式離心機(jī) 上海安亭儀器有限公司;UV759紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)、JA2003型電子天平 上海精科儀器有限公司;UPLC-XEVO TQD超高效液相色譜串聯(lián)三重四級(jí)桿質(zhì)譜聯(lián)用儀 愛(ài)爾蘭Waters公司;AB-8大孔樹(shù)脂吸附柱、SD-B凍干機(jī)、RE-52型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海亞榮生化儀器廠;SHZ-D真空泵 鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司;DK-8D型電熱恒溫水槽 上海一恒科技有限公司;DHG-9240A型電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;Q-300B旗箭中藥五谷干磨粉碎機(jī) 上海冰都電器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 火龍果果皮紅色素粗提物的制備 準(zhǔn)確稱取兩個(gè)品種的火龍果果皮粉末各10 g,分別加入50%乙醇(v/v,下同)溶液50 mL,置于50 ℃超聲波頻率28 kHz的超聲波清洗儀中浸提30 min,減壓抽濾,真空濃縮30 min,50 ℃電熱鼓風(fēng)干燥24 h,密封放置4 ℃冰箱備用。

1.2.2 火龍果果皮紅色素粗提物的分析鑒定 紫外可見(jiàn)光譜法:分別取等量的色素抽濾液,用去離子水稀釋10倍后,在450～700 nm范圍內(nèi)進(jìn)行光譜掃描。

高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(HPLC-MS/MS)[13]:分別稱取火龍果果皮色素粗提物各10 mg,加入1 mL去離子水,渦旋30 s,用微孔濾膜(0.22 μm)濾過(guò),取濾液進(jìn)樣,進(jìn)樣量為10 μL。HPLC-MS/MS檢測(cè)條件:流動(dòng)相為乙腈-0.1%甲酸水溶液(60/40,v/v),流速為0.3 mL/min;色譜柱為Waters ACQUITY UPLC BEN C18(100 mm×2.1 mm,1.7 μm);質(zhì)譜條件:離子源:ESI源,正離子掃描,多反應(yīng)監(jiān)測(cè);毛細(xì)管電壓:2.50 kV;離子源溫度:150 ℃。在確定母離子的基礎(chǔ)上,采用子離子掃描方式對(duì)其進(jìn)行二級(jí)質(zhì)譜分析,對(duì)子離子進(jìn)行優(yōu)化選擇,確定定量離子和定性離子(表1)。

表1 ESI+模式下甜菜紅素參數(shù)設(shè)定Table 1 MS/MS acquisition parameters for betalain at ESI+ mode

1.2.3 甜菜紅素得率的測(cè)定

1.2.3.1 甜菜紅素含量的測(cè)定 參考袁亞芳等[14]的方法,采用摩爾消光系數(shù)法計(jì)算提取液中甜菜紅素的含量。

C(g)=(OD538×550.11)/61600

式(1)

式(1)中,C為甜菜紅素含量,OD538為吸光值,550.11為標(biāo)準(zhǔn)甜菜紅素摩爾分子質(zhì)量,61600為標(biāo)準(zhǔn)甜菜紅素摩爾消光系數(shù)。

1.2.3.2 甜菜紅素得率計(jì)算

得率(%)=[(C×V)÷m]×100

式(2)

式(2)中,C為提取液中甜菜紅素含量(g),V為提取液體積(mL),m為果皮粉末質(zhì)量(g)。

1.2.4 火龍果果皮甜菜紅素提取的單因素實(shí)驗(yàn) 定量稱取兩個(gè)品種火龍果果皮粉末若干份,經(jīng)過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn),分別在不同乙醇濃度、料液比、超聲時(shí)間、超聲溫度等條件下進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn),以甜菜色素得率為指標(biāo),得出單因素實(shí)驗(yàn)的最佳條件。

1.2.4.1 乙醇濃度對(duì)甜菜紅素得率的影響 稱取0.50 g火龍果果皮粉末,按料液比1∶50 (g/mL)的比例,分別加入濃度為30%、40%、50%、60%、70%的乙醇溶液,于40 ℃超聲波清洗儀中恒溫提取25 min,減壓抽濾,取上濾液在538 nm波長(zhǎng)下測(cè)定甜菜紅素含量。

1.2.4.2 料液比對(duì)甜菜紅素得率的影響 分別稱取0.50 g果皮粉末,RP按照料液比1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50 (g/mL)的比例,WP按照料液比1∶30、1∶40、1∶50、1∶60、1∶70 (g/mL)的比例加入40%乙醇溶液,于40 ℃超聲波清洗儀中提取25 min。用40%乙醇溶液定容到50 mL,減壓抽濾,取上濾液在538 nm波長(zhǎng)下測(cè)定甜菜紅素含量。

1.2.4.3 超聲時(shí)間對(duì)甜菜紅素得率的影響 稱取0.50 g兩個(gè)品種火龍果果皮粉末,RP按料液比1∶20 (g/mL)、WP按料液比1∶50 (g/mL)的比例加入40%乙醇溶液,于40 ℃超聲波清洗儀中,RP分別提取5、10、15、20、25 min,WP分別提取15、25、35、45、55 min,減壓抽濾,取上濾液在538 nm波長(zhǎng)下測(cè)定甜菜紅素含量。

1.2.4.4 超聲溫度對(duì)甜菜紅素得率的影響 稱取0.50 g的兩種火龍果果皮干燥粉,RP按料液比1∶20 (g/mL),WP按料液比1∶50 (g/mL)的比例加入40%乙醇溶液,于30、40、50、60、70 ℃溫度下超聲波清洗儀中,RP提取10 min,WP提取35 min,減壓抽濾,取上濾液在538 nm波長(zhǎng)下測(cè)定甜菜紅素含量。

1.2.5 火龍果果皮甜菜紅素提取工藝正交試驗(yàn) 根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果,選擇乙醇濃度、料液比、超聲時(shí)間和超聲溫度4個(gè)因素進(jìn)行正交試驗(yàn),進(jìn)一步研究提取火龍果果皮色素的最佳提取工藝,兩種品種火龍果果皮色素提取各因素水平如表2所示,選用L9(34)正交試驗(yàn)表進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

表2 正交試驗(yàn)因素水平表Table 2 Factors and levels table of orthogonal test

1.2.6 甜菜紅素粗提物的純化 確定最佳提取條件后,按照如下流程提取純化果皮甜菜紅素。稱取兩種火龍果果皮粉末10 g,分別以最佳提取條件提取甜菜紅素抽濾液。抽濾液上樣AB-8大孔樹(shù)脂吸附柱充分吸附,去離子水洗滌去雜質(zhì),用30%乙醇解吸附,洗脫液即為火龍果果皮甜菜紅素提純液。提純液減壓濃縮(壓力為0.08 MPa,溫度為40 ℃)處理后,凍干機(jī)進(jìn)行冷凍干燥(真空度0.09 MPa,溫度為-40 ℃),得到火龍果果皮甜菜紅素的提純物,稱重計(jì)算產(chǎn)量,避光保存?zhèn)溆肹15]。

1.2.7 兩種火龍果果皮甜菜紅素抗氧化活性的測(cè)定 將上述火龍果果皮提純物用去離子水配制為各濃度溶液,綜合檢測(cè)果皮甜菜紅素的抗氧化活性。

式(3)

1.2.7.2 對(duì)羥自由基(·OH)清除率的測(cè)定 取不同質(zhì)量濃度(1.0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 mg/mL)的兩種品種果皮色素液各1 mL于具塞試管中,分別加入6 mmol/L硫酸亞鐵溶液、6 mmol/L水楊酸-乙醇溶液、6 mmol/L 過(guò)氧化氫各2 mL,37 ℃恒溫水浴35 min,于波長(zhǎng)為510 nm處測(cè)定吸光值,記為Ax,以2 mL雙蒸水作為空白組,測(cè)得吸光值記為A0,沒(méi)有加入過(guò)氧化氫溶液測(cè)定的吸光值記為Ax0[18]。通過(guò)式(4)計(jì)算·OH清除率。

式(4)

式(5)

1.2.7.4 總還原力的測(cè)定 取不同質(zhì)量濃度(0.1、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mg/mL)的果皮色素液各2.5 mL,加入pH6.6磷酸緩沖液(0.2 mol/L)2.5 mL和10 g/L鐵氰化鉀1.5 mL,50 ℃水浴20 min,加入100 g/L三氯乙酸1.5 mL,于3000 r/min離心10 min,取上清液2.5 mL,加2.5 mL蒸餾水和1 g/L三氯化鐵0.5 mL,10 min后于波長(zhǎng)700 nm處測(cè)定其吸光度[20]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

以上實(shí)驗(yàn)均平行測(cè)定3次,實(shí)驗(yàn)結(jié)果以均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。采用數(shù)據(jù)處理軟件SPSS 19.0及Design Expert 8.05對(duì)所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,采用Origin Pro 9.0繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 火龍果果皮紅色素物質(zhì)的鑒定

由圖1可見(jiàn),兩種火龍果果皮紅色素的吸收光譜最大吸收峰都在538 nm處,與甜菜紅素標(biāo)準(zhǔn)物的吸收峰值一致。同時(shí),經(jīng)HPLC-MS/MS檢測(cè)結(jié)果表明(圖2),紅肉紅皮和白肉紅皮火龍果的果皮紅色素為甜菜紅素?？梢?jiàn),經(jīng)紫外光譜和液質(zhì)聯(lián)用法鑒定,兩種火龍果果皮色素均為甜菜紅素,并且在相同的實(shí)驗(yàn)條件下,粗提物RP中甜菜紅素的OD值均高于WP,表明RP中甜菜紅素相對(duì)含量高于WP。

圖1 火龍果果皮紅色素的吸收光譜及相對(duì)含量Fig.1 Absorption spectra and relative content of betalains in the pitaya peel

圖2 火龍果果皮甜菜紅素的MRM色譜圖Fig.2 MRM chromatograms of betalains from the pitaya peel

2.2 兩個(gè)品種火龍果果皮甜菜紅素提取工藝的優(yōu)化

2.2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

2.2.1.1 乙醇濃度對(duì)火龍果果皮甜菜紅素得率的影響 由圖3可知,當(dāng)乙醇濃度為30%～40%,兩種果皮甜菜紅素的得率均隨乙醇濃度的增加而逐漸提高,乙醇濃度達(dá)40%時(shí),甜菜紅素得率均達(dá)到最大值,而后隨著乙醇濃度的增加,甜菜紅素的得率反而下降。這可能是由于火龍果皮甜菜紅素是水溶性色素,高濃度的有機(jī)溶劑反而對(duì)甜菜紅的溶解起抑制作用。據(jù)此選擇30%、40%、50%的乙醇濃度,作為正交試驗(yàn)的3個(gè)水平。

圖3 乙醇濃度對(duì)火龍果果皮甜菜紅素提取的影響Fig.3 Effect of ethanol concentration on the extraction of betalains from pitaya peel注:a:WP;b:RP。圖4～圖6同。

2.2.1.2 料液比對(duì)火龍果果皮甜菜紅素得率的影響 由圖4可知,料液比在1∶30～1∶50 (g/mL)范圍內(nèi),WP甜菜紅素的得率增大,料液比在1∶50～1∶70 (g/mL)范圍內(nèi),WP甜菜紅素得率下降;料液比在1∶10～1∶20 (g/mL)范圍內(nèi),RP甜菜紅素得率增大,料液比在1∶20～1∶50 (g/mL)范圍內(nèi),RP甜菜紅素得率下降。WP和RP甜菜紅素的得率最高的料液比分別是1∶50和1∶20 (g/mL)?？梢?jiàn)料液比也是影響火龍果果皮甜菜紅素得率的重要因素之一。經(jīng)綜合分析,WP料液比為1∶40、1∶50、1∶60 (g/mL),RP料液比為1∶10、1∶20、1∶30 (g/mL)作為正交試驗(yàn)的3個(gè)水平。

圖4 料液比對(duì)火龍果果皮甜菜紅素提取的影響Fig.4 Effect of material to liquid ratio on the extraction of betalains from pitaya peel

2.2.1.3 超聲時(shí)間對(duì)火龍果果皮甜菜紅素得率的影響 由圖5可知,WP甜菜紅素得率在15～35 min時(shí)呈上升趨勢(shì),在35 min時(shí)達(dá)到最大值,超聲時(shí)間大于35 min時(shí),得率反而有小幅下降。而當(dāng)超聲時(shí)間為5～10 min時(shí),RP甜菜紅素得率上升,但超聲時(shí)間大于10 min時(shí),其甜菜紅素得率呈下降趨勢(shì)。故選擇WP超聲時(shí)間為25、35、45 min,RP超聲時(shí)間5、10、15 min,作為正交試驗(yàn)的3個(gè)水平。

圖5 超聲時(shí)間對(duì)火龍果果皮甜菜紅素提取的影響Fig.5 Effect of ultrasonic time on the extraction of betalains from pitaya peel

2.2.1.4 超聲溫度對(duì)火龍果果皮甜菜紅素得率的影響 由圖6可知,當(dāng)超聲溫度在30～40 ℃范圍內(nèi)時(shí),兩個(gè)品種果皮甜菜紅素的得率均升高;當(dāng)超聲溫度達(dá)到50 ℃時(shí),WP甜菜紅素溶出最充分,而RP甜菜紅素提取效果最優(yōu)的超聲溫度是40 ℃,超過(guò)50 ℃后,兩種火龍果果皮甜菜紅素的得率反而有所下降。故選擇超聲溫度為40、50、60 ℃;RP超聲溫度為30、40、50 ℃作為正交試驗(yàn)的3個(gè)水平。

圖6 超聲溫度對(duì)火龍果果皮甜菜紅素提取的影響Fig.6 Effect of ultrasonic temperature on the extraction of betalains from pitaya peel

2.2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果 在乙醇濃度、料液比、超聲溫度和超聲時(shí)間的4個(gè)因素的正交試驗(yàn)中(表3～表4),由極差R值分析可知,影響WP甜菜紅素得率最大的因素為乙醇濃度,其次為提取溫度,再次為料液比,最后為提取時(shí)間。影響RP甜菜紅素得率最大的因素為料液比,其次為提取溫度,再次為乙醇濃度,最后為提取時(shí)間。WP甜菜紅素最佳提取組合為A2B1C1D1,即:乙醇濃度為40%,料液比為1∶40,超聲時(shí)間為25 min,超聲溫度為40 ℃;RP甜菜紅素最佳提取組合為A2B3C3D1,即:乙醇濃度為40%,料液比為1∶30,超聲時(shí)間為15 min,超聲溫度為30 ℃。以相同實(shí)驗(yàn)方法,實(shí)施3次平行實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步驗(yàn)證最佳工藝條件的可靠性,結(jié)果顯示W(wǎng)P和RP甜菜紅素得率分別為(0.856%±0.015%)和(0.915%±0.013%),理論值與實(shí)際值基本吻合,表明WP和RP甜菜紅素最佳提取組合分別為A2B1C1D1和A2B3C3D1。

表3 WP甜菜紅素提取工藝的正交試驗(yàn)結(jié)果Table 3 The results of orthogonal experiment of the extraction technology of WP betalains

表4 RP甜菜紅素提取工藝的正交試驗(yàn)結(jié)果Table 4 The results of orthogonal experiment of the extraction technology of RP betalains

2.3 火龍果果皮甜菜紅素含量的純化

經(jīng)純化工藝流程獲得的果皮甜菜紅素提純物,WP甜菜紅素產(chǎn)量為1.25 g,得率為12.5%(即12.5 g/100 g干品);RP甜菜紅素產(chǎn)量為1.54 g,得率為15.4%(即15.4 g/100 g干品),表明兩種火龍果果皮甜菜紅素含量豐富,RP甜菜紅素產(chǎn)量是WP的1.232倍。

2.4 兩個(gè)品種火龍果果皮甜菜紅素抗氧化活性的比較

2.4.1 火龍果果皮甜菜紅素對(duì)DPPH·的清除能力 DPPH·在有機(jī)溶劑中是一種穩(wěn)定的自由基,溶液在波長(zhǎng)517 nm處有特征吸收峰,呈紫紅色[21]。自由基清除劑可與其單電子配對(duì)而使其吸收減弱,減弱程度與其所接受的電子數(shù)成定量關(guān)系,因此,可用分光光度法評(píng)價(jià)火龍果皮色素提取液對(duì)自由基的清除情況。圖7顯示,在一定樣品濃度范圍內(nèi),兩個(gè)品種火龍果果皮甜菜紅素對(duì)DPPH·有明顯的清除效果。當(dāng)樣品濃度達(dá)2.5 mg/mL時(shí),WP和RP甜菜紅素對(duì)DPPH·的清除率分別為85.00%和95.60%,對(duì)DPPH·的清除中,WP和RP甜菜紅素樣品濃度(x)與清除率(y)間的回歸方程分別為y=30.493x+15.059,R2=0.9701和y=33.286x+18.354,R2=0.9645?？梢?jiàn),WP和RP甜菜紅素對(duì)DPPH·的IC50分別為1.15、0.95 mg/mL,表明兩種果皮甜菜紅素對(duì)DPPH·有明顯的清除效果,且RP甜菜紅素的清除效果優(yōu)于WP,但低于等濃度的維生素C的清除能力。

圖7 兩種火龍果果皮甜菜紅素對(duì)DPPH·的清除能力Fig.7 DPPH· scavenging rates of betalains from two species of pitaya peel

2.4.2 火龍果果皮甜菜紅素對(duì)·OH的清除能力 ·OH的清除結(jié)果可通過(guò)Fenton反應(yīng)產(chǎn)生自由基,其510 nm最大吸收峰消失,建立以O(shè)D510變化反映羥自由氧化作用的比色測(cè)定法,可評(píng)價(jià)火龍果果皮色素溶液對(duì)·OH 的清除能力[22]。圖8結(jié)果表明,在一定樣品濃度范圍內(nèi),兩種品種火龍果果皮甜菜紅素對(duì)·OH有明顯的清除效果。當(dāng)樣品濃度為10 mg/mL時(shí),WP和RP甜菜紅素對(duì)·OH的清除率分別為78.30%和94.90%。對(duì)羥自由基(·OH)清除中,WP和RP甜菜紅素樣品濃度(x)與清除率(y)間的回歸方程分別為y=7.2422x+6.9153,R2=0.9988和y=8.1208x+12.926,R2=0.9913,WP和RP甜菜紅素對(duì)·OH的IC50分別為5.95、4.57 mg/mL,表明在較低的樣品濃度下,兩種果皮甜菜紅素對(duì)·OH有明顯的清除效果,且RP甜菜紅素的清除效果優(yōu)于WP甜菜紅素。

圖8 兩種火龍果果皮甜菜紅素對(duì)·OH的清除能力Fig.8 ·OH scavenging rates of betalains from two species of pitaya peel

圖9 兩種火龍果果皮甜菜紅素對(duì)亞硝酸根的清除能力Fig.9 Removal rate of nitrite of betalains from two species of pitaya peel

2.4.4 火龍果果皮甜菜紅素的總還原能力比較 圖10結(jié)果所示,試驗(yàn)采用Oyaizu法,通過(guò)觀察添加不同濃度火龍果果皮甜菜紅素溶液后Fe3+和Fe2+之間的轉(zhuǎn)移來(lái)檢測(cè)樣品的還原能力?；瘕埞ぬ鸩思t素具有一定的總還原力,在試驗(yàn)的質(zhì)量濃度范圍,隨著樣品濃度的增加,吸光度增大,兩者呈劑量依賴關(guān)系,吸光度越高,還原能力越強(qiáng),且RP甜菜紅素的總還原能力較優(yōu)于WP甜菜紅素,但兩者略低于VC。WP和RP甜菜紅素樣品濃度(x)與清除率(y)間的回歸方程分別為y=0.2267x+0.0738,R2=0.9878和y=0.2305x+0.1562,R2=0.9794,顯示兩種火龍果果皮色素溶液有較強(qiáng)的總還原能力。

圖10 兩種火龍果果皮甜菜紅素的總還原力Fig.10 Total reducing power of betalains from two species of pitaya peel

3 結(jié)論

火龍果果皮富含甜菜紅素,是獲取安全無(wú)毒的天然紅色素重要來(lái)源,可廣泛應(yīng)用于食品加工業(yè)、化妝品制造業(yè)等。經(jīng)紫外可見(jiàn)光譜法和HPLC-MS/MS聯(lián)用法雙重驗(yàn)證,兩種火龍果的果皮紅色素均為甜菜紅素。本文利用乙醇超聲波輔助提取法提取火龍果果皮甜菜紅素,通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)優(yōu)化其提取工藝,綜合得出火龍果白肉紅皮品種果皮甜菜紅素的最佳提取工藝參數(shù)是:乙醇濃度40%,料液比1∶40 (g/mL),超聲時(shí)間25 min,超聲溫度40 ℃;紅肉紅皮品種果皮甜菜紅素最佳的提取工藝參數(shù)是:乙醇濃度40%,料液比1∶30 (g/mL),超聲時(shí)間15 min,超聲溫度30 ℃。最優(yōu)條件下WP和RP甜菜紅素得率分別為(0.856%±0.015%)和(0.915%±0.013%)。與傳統(tǒng)的溶劑浸取法相比[23-24],乙醇超聲波輔助提取法可以很大程度上縮短生產(chǎn)周期,具有提高提取效率、節(jié)約溶劑等優(yōu)點(diǎn),而且果皮甜菜紅素提純物顏色艷麗,穩(wěn)定性好。比較兩者最佳的提取工藝參數(shù)可知,RP以其純化工藝流程獲得的提純物產(chǎn)量是WP的1.232倍,色素得率更高。