微波輔助法提取火龍果果皮色素及其功能活性研究

胡元慶,王建薈,李鳳霞

(閩南師范大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,福建漳州 363000)

顏色是食品質(zhì)量的重要屬性[1]。食品工業(yè)中使用著色劑的目的包括:恢復(fù)加工過(guò)程中丟失的顏色、增強(qiáng)物質(zhì)的色彩、最小化批次之間的顏色差異、對(duì)無(wú)色食品進(jìn)行著色[1-2]。近年來(lái),用天然染料替代化學(xué)合成著色劑是一個(gè)明顯的趨勢(shì)[1,3]。其原因主要有以下三方面:人造染料可能對(duì)健康有不利影響[4];天然色素可以作為食品成分而不是食品制備中的添加劑[5];攝入天然色素對(duì)人類健康有益[6]。然而,天然染料通常不穩(wěn)定,易受溫度、光線、氧氣、pH、水活度等因素影響[7]。但合成色素因含有砷、鉛、銅、苯酚等,表現(xiàn)慢性毒性和致癌作用,天然色素則具有較高的安全性[8]。我國(guó)消費(fèi)者以生食火龍果果肉為主,而占其重量三分之一的果皮常被作為廢料舍棄,不但造成了環(huán)境污染,也浪費(fèi)了大量的天然資源[9]。從火龍果果皮中提取色素,可以拓寬色素的來(lái)源渠道,滿足輕工業(yè)對(duì)天然色素日漸增長(zhǎng)的需求,提高火龍果產(chǎn)品的附加值[10-11]。

火龍果(Hylocereusundatus)不但具有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,其藥用價(jià)值和保健價(jià)值也很突出[12]。從果皮到果肉富含天然色素,其中果皮色素約占整果色素總量的21%,顏色呈玫瑰紅或紫紅色[13]?；瘕埞亟M成穩(wěn)定,色域范圍廣,具有抑菌[14]、抗氧化[11]、降血脂[15]等功效,且無(wú)明顯的急性毒性和致突變性,是優(yōu)良的天然植物來(lái)源染色劑[13,16]。色素主要成分為甜菜苷,是一種極性或弱極性的水溶性有機(jī)物,也可溶于甲醇、乙醇和丙酮等有機(jī)溶劑[17]。

甜菜苷是一種水溶性含氮色素,與其它植物色素相比研究較少[14,18]。由于具有出色的著色力,甜菜苷被用作食品著色劑,且具有其他藥理特性,如抗癌和抗血脂活性[18-19]。色素提取工藝主要有化學(xué)溶劑法、冷凍壓榨法、CO2萃取法和超聲波提取法等[20]。李昌輝等[21]最早以溶劑浸提法為對(duì)照,探討了微波輔助萃取火龍果果皮色素的方法,結(jié)果表明微波法提取效果明顯優(yōu)于常規(guī)浸提法。陳艷紅等[22]以火龍果果皮干粉為原料,研究了微波法提取色素的工藝,證明微波輔助法明顯優(yōu)于浸提法。王婭玲等[23]通過(guò)單因素和正交實(shí)驗(yàn)研究了微波輔助法提取火龍果果肉色素的提取工藝,比浸提法用時(shí)更短,效率更高。此外,很多學(xué)者也探索了超聲波輔助提取火龍果果皮色素的工藝條件[13,20,24-27]。李玲等[27]通過(guò)響應(yīng)面法優(yōu)化了超聲波輔助提取果皮色素的最佳工藝,含量可達(dá)159.14 mg/100 g。岳鹍等[13]2015年也優(yōu)化了超聲波提取火龍果果皮色素的工藝,比浸提法具有耗時(shí)短、溶劑用量少和提取效率高的優(yōu)勢(shì)。超聲輔助法提取所需時(shí)間大約15～25 min[13,25],而微波輔助法僅需60～80 s[22-23],微波法較省時(shí);微波輻照可提高紅甜菜中甜菜苷的提取效率,且在第一次輻照后的短時(shí)間冷卻會(huì)延遲第二次輻照中的甜菜苷降解[28],微波法能減少色素的降解損耗;采用微波輔助技術(shù)有助于提高甜菜苷的抗氧化功能[29-30]。基于以上三方面,本文擬系統(tǒng)優(yōu)化微波輔助法提取火龍果皮色素的工藝,研究色素生物學(xué)功能,對(duì)食品工業(yè)中天然色素的開發(fā)利用具有重要的意義。

本實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了微波輔助提取火龍果果皮色素的工藝條件,獲得提取液后真空冷凍干燥得到色素干粉,然后分析色素的抑菌性和抗氧化活性,為火龍果果皮的開發(fā)與應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紅皮白肉火龍果 購(gòu)于漳州市新華都超市;志賀氏菌B4、大腸桿菌D5、蠟狀芽孢桿菌63302、金黃色葡萄球菌CMCC26003、副溶血弧菌ATCC17802 由漳州海關(guān)綜合技術(shù)服務(wù)中心微生物檢測(cè)室惠贈(zèng),在生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室保存?zhèn)溆?三(羥甲基)氨基甲烷(Tris) 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;營(yíng)養(yǎng)瓊脂、肉湯培養(yǎng)基、TCBS瓊脂 北京陸橋技術(shù)有限公司;1,1-二苯基-2-苦基肼(DPPH)、甜菜苷標(biāo)準(zhǔn)品(HPLC≥98%) 上海源葉生物科技有限公司;七水合硫酸亞鐵、氯化鈉、抗壞血酸、焦性沒食子酸、水楊酸、無(wú)水乙醇、鹽酸、30%過(guò)氧化氫 西隴科學(xué)股份有限公司。

DHG-9030A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;FW100高速萬(wàn)能粉碎機(jī) 天津市泰斯特儀器有限公司;HH-2數(shù)顯恒溫水浴鍋 金壇市科析儀器有限公司;M1-235A美的微波爐 廣東美的廚房電器制造有限公司;MIKRO 220R高速冷凍離心機(jī) 德國(guó)Hettich公司;UV-1750島津紫外可見分光光度計(jì) 廈門精藝興業(yè)科技有限公司;UV-1100紫外可見分光光度計(jì) 上海美普達(dá)儀器有限公司:LG 0.2真空冷凍干燥機(jī) 沈陽(yáng)航天新陽(yáng)速凍設(shè)備制造有限公司;BXM-30R立式壓力蒸汽滅菌器 上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;GSP-9050MBE隔水式恒溫培養(yǎng)箱 上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;SW-CJ-1FD超凈工作臺(tái) 蘇凈集團(tuán)蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 原料預(yù)處理 將火龍果果皮洗凈去蒂,去除果皮上綠色的部位,用剪刀剪成小塊置于潔凈的培養(yǎng)皿中,60 ℃烘干,然后破碎成粉,過(guò)80目篩,低溫條件下避光保存。

1.2.2 最大吸收波長(zhǎng)的測(cè)定 本實(shí)驗(yàn)選取30%乙醇、50%乙醇和去離子水3種溶劑為提取劑,測(cè)定火龍果果皮色素的最大吸收波長(zhǎng),用甜菜苷標(biāo)準(zhǔn)品的最大吸收波長(zhǎng)作參照。稱取3份火龍果果皮粉各0.5 g于三角瓶中,按1∶60 (g/mL)的料液比分別加入30%乙醇、50%乙醇和去離子水,在440 W的微波功率下提取60 s,提取液于4000 r/min離心15 min,取上清液2.5 mL至10 mL棕色容量瓶中定容(甜菜苷標(biāo)準(zhǔn)品的操作方法同上),得到色素待測(cè)液。待測(cè)液用分光光度計(jì)進(jìn)行400～700 nm可見光區(qū)全波段掃描,確定最大吸收波長(zhǎng)(λmax)。

1.2.3 甜菜苷標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 稱取甜菜苷標(biāo)準(zhǔn)品5 g于100 mL容量瓶中用20%乙醇定容,再吸取1 mL該溶液于50 mL容量瓶中,得到1 mg/mL的甜菜苷標(biāo)準(zhǔn)溶液。用移液槍依次取標(biāo)準(zhǔn)溶液0、2、4、6、8、10 mL分別于6個(gè)10 mL容量瓶中并定容。在λmax處分別測(cè)定各溶液吸光度。以吸光度(A)為縱坐標(biāo),甜菜苷濃度(mg/mL)為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,得出回歸方程。

1.2.4 火龍果果皮色素提取的單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 設(shè)定初始提取條件為:料液比1∶60 (g/mL)、乙醇濃度30%、微波功率440 W和微波時(shí)間60 s。稱取果皮粉0.5 g于三角瓶中,按不同料液比(g/mL)(1∶40、1∶50、1∶60、1∶70、1∶80)、不同乙醇濃度(10%、20%、30%、40%、50%)、不同微波功率(136、264、440、616、800 W)和不同微波時(shí)間(20、40、60、80、100 s)進(jìn)行提取,考查某一因素時(shí)其它因素按照以上初始條件操作。提取液于4000 r/min離心15 min,取上清液2.5 mL于10 mL棕色容量瓶中定容,得到色素待測(cè)液。待測(cè)液在λmax處測(cè)定吸光度,計(jì)算甜菜苷含量,以甜菜苷含量選取各因素最佳條件,每個(gè)樣品平行測(cè)定3次,取平均值,結(jié)果在α=0.05下進(jìn)行顯著性分析。

1.2.5 火龍果果皮色素提取的正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 在上述單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,選取料液比、乙醇濃度、微波功率和微波時(shí)間4個(gè)因素作為自變量,用建立的回歸方程計(jì)算火龍果果皮的甜菜苷含量(mg/mL)為評(píng)價(jià)指標(biāo),采用極差法,進(jìn)行四因素三水平L9(34)的正交實(shí)驗(yàn)(見表1)。

表1 正交實(shí)驗(yàn)因素與水平表

1.2.6 最優(yōu)工藝驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) 為保證所得最優(yōu)工藝的可靠性,進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。稱取果皮粉0.5 g于三角瓶中,按照最優(yōu)工藝制備色素提取液,操作同上述1.2.4,并在λmax處測(cè)定色素溶液的吸光度,樣品平行測(cè)定5次取平均值,用建立的甜菜苷濃度與吸光度的回歸方程計(jì)算提取液色素濃度,然后按照式(1)計(jì)算色素得率。

式(1)

式中:C：提取液中色素濃度(g/mL);V:色素溶液定容后體積(mL);m:果皮粉末質(zhì)量(g)。

1.2.7 火龍果果皮色素凍干粉制備 稱取過(guò)篩好的25 g火龍果果皮粉,用最佳提取工藝制備提取液,4000 r/min離心15 min,將上清液均勻倒于潔凈的培養(yǎng)皿中,冰箱冷凍層處理1 d,然后在真空度100 Pa、溫度-30 ℃條件下真空冷凍干燥2.5 d,得到火龍果果皮色素干粉成品,稱重。

1.2.8 火龍果果皮色素抑菌活性研究

1.2.8.1 紙片法檢測(cè)抑菌圈 待測(cè)菌種于37 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h,從斜面培養(yǎng)基挑取菌種于裝有玻璃珠的30 mL無(wú)菌生理鹽水中,振蕩10 min,制成菌懸液。調(diào)整菌懸液的濃度為106～107CFU/mL,冷藏備用。將滅菌的6 mm濾紙片分別浸泡于無(wú)菌生理鹽水和火龍果果皮色素提取物溶液中,避光放置過(guò)夜。然后在無(wú)菌操作臺(tái)上風(fēng)干備用。用移液槍吸取200 μL菌懸液至固體培養(yǎng)基上涂布均勻。無(wú)菌操作將色素紙片貼于培養(yǎng)基上,輕壓使其完全接觸,每個(gè)菌種做3個(gè)平行。在37 ℃恒溫培養(yǎng)箱中倒置培養(yǎng)24 h,測(cè)量抑菌圈直徑。

1.2.8.2 最低抑菌濃度(MIC)和最低殺菌濃度(MBC)測(cè)定 以濃度梯度為10、5、2.5、1.25、0.625 mg/mL的火龍果果皮色素提取液分別對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、副溶血弧菌進(jìn)行MIC和MBC測(cè)定,另以50、25、12.5、6.25、3.125 mg/mL的濃度梯度對(duì)志賀氏菌和蠟狀芽孢桿菌做MIC和MBC測(cè)定。向滅菌試管中加入5 mL肉湯培養(yǎng)基,0.05 mL待測(cè)菌懸液(106～107CFU/mL)和0.2 mL提取液,空白管加無(wú)菌水,每個(gè)濃度做3次平行,于37 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h,以試管中無(wú)菌生長(zhǎng)的最低濃度作為最低抑菌濃度(MIC)。從無(wú)細(xì)菌生長(zhǎng)的試管吸取0.2 mL樣液滴入平板培養(yǎng)基中,涂布均勻,37 ℃倒置培養(yǎng)24 h,以色素濃度最低且平板上無(wú)細(xì)菌生長(zhǎng)試管所對(duì)應(yīng)的濃度為最低殺菌濃度(MBC)[9]。

1.2.9 火龍果果皮色素抗氧化活性研究

1.2.9.1 火龍果果皮色素對(duì)·OH清除率的測(cè)定 取11支潔凈試管,向其中5支試管依次加入9 mmoL/L FeSO4溶液1 mL,9 mmoL/L水楊酸-乙醇溶液1 mL,不同質(zhì)量濃度的火龍果果皮色素溶液1 mL,再加入8.8 mmoL/L的H2O2溶液1 mL啟動(dòng)反應(yīng);另5支試管中除用1 mL蒸餾水代替上述H2O2溶液外,其他試劑均進(jìn)行相同操作;剩余1支試管則用1 mL蒸餾水代替色素溶液,其余操作相同。反應(yīng)啟動(dòng)后,振蕩搖勻,于37 ℃水浴鍋中溫育30 min,冷卻。以蒸餾水作參比,紫外可見分光光度計(jì)在510 nm下測(cè)定吸光度,并按照式(2)求出火龍果果皮色素對(duì)·OH清除率,同時(shí)以等濃度的VC溶液做陽(yáng)性對(duì)照,具體操作與色素溶液相同。

式(2)

式中:A0:以水代替色素溶液所測(cè)得的吸光度;A1:色素溶液與H2O2反應(yīng)后所測(cè)得的吸光度;A2:以水代替H2O2溶液所測(cè)得的吸光度。

式(3)

式中:A0:以水代替色素溶液所測(cè)得的吸光度;A1:色素溶液與鄰苯三酚反應(yīng)后所測(cè)得的吸光度;A2:以水代替鄰苯三酚溶液所測(cè)得的吸光度。

1.2.9.3 火龍果果皮色素對(duì)DPPH·清除率的測(cè)定 取5支潔凈試管,向其中依次加入0.02 mg/mL的DPPH溶液(用無(wú)水乙醇配制)2 mL,不同質(zhì)量濃度的色素溶液2 mL,室溫避光反應(yīng)30 min[32];另取5支試管以無(wú)水乙醇代替DPPH溶液進(jìn)行同樣的操作,再取1支試管以無(wú)水乙醇代替色素溶液進(jìn)行相同操作。于波長(zhǎng)517 nm處的測(cè)定吸光度,按照式(4)求火龍果果皮色素對(duì)DPPH·的清除率,同時(shí)以等濃度的VC溶液做陽(yáng)性對(duì)照,具體操作與色素溶液相同。

式(4)

式中:A0:以無(wú)水乙醇代替色素溶液所測(cè)得的吸光度;A1:色素溶液與DPPH反應(yīng)后所測(cè)得的吸光度;A2:以無(wú)水乙醇代替DPPH溶液所測(cè)得的吸光度。

1.3 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 火龍果果皮色素的最大吸收波長(zhǎng)

分別以30%乙醇溶液、50%乙醇溶液和去離子水為提取劑,在400～700 nm可見光譜區(qū)掃描火龍果果皮色素3條吸收光譜曲線(見圖1),均在同一波長(zhǎng)(534 nm)出現(xiàn)最高峰,而甜菜苷標(biāo)準(zhǔn)品在534、535和536 nm處都有最大吸光度,吸光度均為0.3895,所以本實(shí)驗(yàn)以534 nm作為火龍果果皮色素的最大吸收波長(zhǎng)(λmax),此結(jié)果與李昌輝等[21]、陳艷紅等[22]的火龍果果皮色素最大吸收波長(zhǎng)535 nm的結(jié)果相近。在此波長(zhǎng)下,生成甜菜苷的標(biāo)準(zhǔn)曲線,得到回歸方程y=0.9121x-0.0009(R2=0.9968)。

圖1 不同提取劑的火龍果果皮色素的吸收光譜

2.2 火龍果果皮色素提取的單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.2.1 料液比對(duì)火龍果果皮色素提取的影響 由圖2可知,料液比為1∶50 (g/mL)時(shí),提取液的甜菜苷含量最大。這是因?yàn)殡S著料液比的增加,提取劑的體積也逐漸增加,但固定時(shí)間內(nèi)440 W微波功率下加熱所產(chǎn)生的熱量不足以使色素充分溶出[23],色素的吸光度逐漸降低,甜菜苷含量也逐漸降低。另外,隨著料液比增加,甜菜苷分子間作用力減弱,分子穩(wěn)定性降低而被分解[27],導(dǎo)致提取率下降。因此,最佳料液比為1∶50 (g/mL)。

圖2 料液比對(duì)火龍果果皮色素提取的影響

2.2.2 乙醇濃度對(duì)火龍果果皮色素提取的影響 由圖3可見,隨著乙醇濃度的升高,色素中甜菜苷含量也逐漸升高,當(dāng)乙醇濃度超過(guò)20%時(shí),甜菜苷含量隨著乙醇濃度的升高反而下降。這是因?yàn)榛瘕埞ぶ械纳厥且环N親水性物質(zhì),當(dāng)乙醇濃度增大時(shí),水的比例就會(huì)減小,色素?zé)o法充分溶出,反而使果皮中的醇溶性或脂溶性成分溶出,導(dǎo)致火龍果果皮色素提取液的吸光度降低,甜菜苷含量減少[22-23]。另外,乙醇濃度過(guò)高在一定程度上會(huì)使甜菜苷變性,或者抑制色素的提取[27]。因此,乙醇的最佳提取濃度為20%。

圖3 乙醇濃度對(duì)火龍果果皮色素提取的影響

2.2.3 微波功率對(duì)火龍果果皮色素提取的影響 由圖4可知,隨著微波功率的增大,甜菜苷含量也漸增大,當(dāng)功率為440 W時(shí)達(dá)到最高值,之后則逐漸降低。這是因?yàn)殡S著微波功率的增加,分子的運(yùn)動(dòng)逐漸加快,分子之間發(fā)生碰撞和摩擦的頻率也逐漸增大,反應(yīng)產(chǎn)生的熱效應(yīng)增加[33],加速了色素的溶出,但當(dāng)功率達(dá)到一定程度后,產(chǎn)生的熱效應(yīng)就會(huì)破壞色素分子的結(jié)構(gòu),致使其分解[28],從而導(dǎo)致色素溶液的吸光度降低,甜菜苷含量減少。另外,功率越高果膠被過(guò)多提取,使紅色素?fù)p失增加[22]。因此,選擇微波功率440 W作為最佳提取條件。

圖4 微波功率對(duì)火龍果果皮色素提取的影響

2.2.4 微波時(shí)間對(duì)火龍果果皮色素提取的影響 由圖5可知,當(dāng)微波處理時(shí)間為60 s時(shí),甜菜苷含量最大。這是因?yàn)殡S著提取時(shí)間的增加,色素與提取劑充分接觸、溶出,提取液中色素含量逐漸增加[28],吸光度也逐漸升高。當(dāng)提取時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí),就會(huì)發(fā)生溶劑揮發(fā),并隨時(shí)間的增加而增強(qiáng),溶出的色素就會(huì)減少,且長(zhǎng)時(shí)間的微波輻射會(huì)改變色素的結(jié)構(gòu),使色素的穩(wěn)定性降低,從而導(dǎo)致火龍果果皮色素提取液的甜菜苷含量降低[23]。另外,微波作用時(shí)間越長(zhǎng),提取溶液體系產(chǎn)熱越多,過(guò)高的溫度使甜菜苷分子分解[27]。因此,最佳微波處理時(shí)間為60 s。

圖5 微波處理時(shí)間對(duì)火龍果果皮色素提取的影響

2.3 火龍果果皮色素提取的正交因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在上述單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,選取3個(gè)水平,以提取液的甜菜苷含量為考查指標(biāo),進(jìn)行L9(34)正交實(shí)驗(yàn),結(jié)果見表2。

表2 火龍果果皮色素提取正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表2和表3可知:極差RB>RA>RD>RC,所以各因素對(duì)微波提取火龍果果皮色素的影響程度依次為:B(乙醇濃度)>A(料液比)>D(微波時(shí)間)>C(微波功率),且料液比、乙醇濃度、微波功率和微波時(shí)間影響都顯著,為重要的提取條件。從k值可知,最優(yōu)工藝組合為A2B2C2D2。

表3 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果的方差分析

2.4 最佳工藝驗(yàn)證及得率

按照以上最佳工藝條件提取火龍果果皮色素溶液,其吸光度的平均值為0.590,依據(jù)回歸方程計(jì)算得溶液濃度為0.537 mg/mL,按照式(1)計(jì)算色素得率為1.074%,略高于張靈幫等[24]的結(jié)果。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明微波輔助火龍果果皮色素的最佳工藝為:乙醇濃度20%、料液比1∶50 (g/mL)、微波時(shí)間60 s、微波功率440 W。采用最佳工藝制得色素溶液,凍干得到成品粉末,從25 g火龍果果皮粉中共得到263 mg甜菜苷色素干粉,與得率公式基本吻合。干粉避光低溫保存?zhèn)溆谩?/p>

2.5 火龍果果皮色素抑菌實(shí)驗(yàn)

2.5.1 抑菌圈直徑 由表4可知,火龍果果皮色素提取物對(duì)5種測(cè)試菌種均顯示抑制作用,其中對(duì)大腸桿菌的抑制效果最好,其次為金黃色葡萄球菌、副溶血弧菌、志賀氏菌和蠟狀芽孢桿菌,在李霞等[34]和熊建文等[35]對(duì)火龍果果皮抑菌活性的研究中也發(fā)現(xiàn)其對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和蠟狀芽孢桿菌等菌種有抑制作用。

表4 火龍果果皮色素對(duì)測(cè)試菌的抑菌圈直徑

2.5.2 火龍果果皮色素的 MIC和MBC結(jié)果 在10、5、2.5、1.25、0.625 mg/mL濃度時(shí),火龍果果皮色素對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和副溶血弧菌皆有明顯的抑菌效果,與Yong等[17,36]的研究結(jié)果一致。但志賀氏菌和蠟狀芽孢桿菌的試管均出現(xiàn)渾濁,將濃度增加至50、25、12.5、6.25、3.125 mg/mL后,測(cè)得其對(duì)志賀氏菌和蠟狀芽孢桿菌的MIC值分別為12.5和25 mg/mL,MBC值均為25 mg/mL。說(shuō)明在上述第一個(gè)濃度范圍內(nèi),火龍果果皮色素對(duì)志賀氏菌和蠟狀芽孢桿菌無(wú)抑菌效果,將濃度增大后,則表現(xiàn)出明顯的抑菌效果。

表5 火龍果果皮色素對(duì)測(cè)試菌的MIC和MBC測(cè)定

2.6 火龍果果皮色素抗氧化結(jié)果與分析

2.6.1 火龍果果皮色素對(duì)·OH的清除結(jié)果 由圖6可知,隨著火龍果果皮色素提取物濃度的增加,·OH清除率的曲線呈上升趨勢(shì),色素濃度與·OH清除率呈正相關(guān),關(guān)系式為y=10.022x+6.298(R2=0.9874)。說(shuō)明火龍果果皮色素對(duì)羥自由基有清除效果,但清除能力略低于VC,在本實(shí)驗(yàn)測(cè)定的濃度范圍內(nèi),色素對(duì)·OH的清除率最高可達(dá)到56.2%。

圖6 火龍果果皮色素對(duì)·OH的清除結(jié)果

圖7 火龍果果皮色素對(duì)的清除結(jié)果

2.6.3 火龍果果皮色素對(duì)DPPH·的清除結(jié)果 由圖8可知,同一濃度下火龍果果皮色素對(duì)DPPH·的清除能力略低于VC,但隨著濃度的增加而增強(qiáng)。在色素濃度為6 mg/mL時(shí)對(duì)DPPH·的清除率可超過(guò)50%,10 mg/mL時(shí)清除率達(dá)到83.64%,與VC相差7%,色素與清除率的關(guān)系式為y=14.517x+12.35(R2=0.9948),說(shuō)明火龍果果皮色素對(duì)DPPH·有很好的清除效果。本結(jié)果與Gengatharan等[9]對(duì)酸奶中添加火龍果色素清除DPPH·的效果一致。

圖8 火龍果果皮色素對(duì)DPPH·的清除結(jié)果

3 結(jié)論

本研究以火龍果果皮為研究對(duì)象,采取微波萃取的方法對(duì)其中的色素進(jìn)行提取,并研究該色素的抑菌活性和抗氧化活性。在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,采用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)火龍果果皮色素的提取工藝進(jìn)行優(yōu)化,并對(duì)最優(yōu)條件進(jìn)行了驗(yàn)證,得到最佳工藝為:乙醇濃度20%、料液比1∶50 (g/mL)、微波時(shí)間60 s、微波功率440 W。將該條件下得到的色素提取物經(jīng)冷凍干燥,進(jìn)行抑菌和抗氧化實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明火龍果果皮色素對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、副溶血弧菌、志賀氏菌和蠟狀芽孢桿菌都有抑制效果,對(duì)大腸桿菌的抑制效果最為明顯,其最低抑菌濃度為1.25 mg/mL,最低殺菌濃度為2.5 mg/mL;抗氧化實(shí)驗(yàn)中,色素對(duì)羥自由基、超氧陰離子自由基和DPPH·均具有較明顯的清除效果,其中對(duì)超氧陰離子自由基的清除效果與VC相當(dāng),說(shuō)明火龍果果皮色素具有抑菌和抗氧化活性。本研究為解決火龍果果皮利用率低的問(wèn)題提供了依據(jù),采取精細(xì)分離提取技術(shù),可將火龍果果皮作為制備天然抑菌劑和抗氧化劑的原料來(lái)源。