黑桃花色苷提取工藝研究

陳澤群 亓希武 房海靈 梁呈元 呂寒

摘 要 花色苷是植物中廣泛存在的一類水溶性色素，是一種安全、無毒的天然色素，在食品添加劑和保健食品方面具有廣闊的應(yīng)用前景。黑桃果皮和果肉均烏黑發(fā)紫、黑里透紅，花色苷含量較高。以花色苷提取率為考察指標，利用單因素試驗和正交試驗分析了料液比、提取時間、提取溫度、乙醇體積分數(shù)等4個因素對黑桃花色苷提取率的影響，得到最優(yōu)工藝條件為提取溫度70 ℃，料液比1∶15，乙醇體積分數(shù)50%，提取4 h，黑桃花色苷提取率可達93.87 mg/100 g。

關(guān)鍵詞 黑桃;花色苷;提取工藝;單因素試驗;正交試驗

中圖分類號：S662.1;TS202.1 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.22.028

花色苷是植物中廣泛存在的一類水溶性色素，主要分布于花和果實的表皮細胞中，使植物的花和果實呈現(xiàn)出紅色、紫色、藍色等多種色彩[1-3]。花色苷在結(jié)構(gòu)上屬于類黃酮化合物，是一類次生代謝產(chǎn)物，其在植物生長、發(fā)育和防御中起到重要作用，尤其是在清除自由基方面[4-5]。此外，花色苷還具有抗炎、抗氧化、抗癌、治療心血管疾病等作用[6]?；ㄉ兆鳛橐环N安全、無毒的天然色素，在食品添加劑和保健食品方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

桃屬于薔薇科李屬，擁有豐富的種質(zhì)資源。果肉顏色是評價桃種質(zhì)資源的一個重要指標，根據(jù)感官判定，可分為白色、黃色、綠色、紅色[7]。黑桃又名烏桃，果皮和果肉均烏黑發(fā)紫、黑里透紅，具有很高的營養(yǎng)價值。研究表明，桃果肉呈現(xiàn)紅色的主要原因就是花色苷的存在，花色苷含量與桃果肉紅色深淺之間也具有相關(guān)性。本文以花色苷提取率為考察指標，利用單因素試驗和正交試驗研究黑桃花色苷提取工藝，為黑桃花色苷的開發(fā)應(yīng)用提供參考。

1? 材料與方法

1.1? 試驗材料、儀器

試驗材料：黑桃材料取自江蘇省南京市棲霞區(qū)八卦洲街道桃園。無水乙醇、鹽酸均為國產(chǎn)分析純。

試驗儀器：HH·S21-4-S恒溫水浴鍋（上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司）、離心機（Eppendorf）、UV1600PC分光光度計（上海美譜達儀器有限公司）。

1.2? 花色苷提取與檢測

取成熟的黑桃果實，稱取一定質(zhì)量的黑桃材料，按照設(shè)定的料液比加入酸性乙醇（0.1% HCl）溶液，在恒溫水浴鍋中按照設(shè)定的提取溫度提取一定時間，將所得提取液12 000 rpm下離心10 min，取上清液，在紫外分光光度計下測定530 nm處的吸光值，通過計算公式求得花色苷含量。

花色苷提取率（mg/100 g）=A530×V×n×100/（98.2×M）

（1）

式（1）中，A530為花色苷在530 nm處的吸光值，V為提取液體積（mL），n為測量時的稀釋倍數(shù)，98.2為花色苷在530 nm波長處的平均消光系數(shù)，M為提取物質(zhì)量（g）。

1.3? 單因素試驗

1.3.1? 不同料液比條件下花色苷提取

設(shè)置料液比分別為1∶5、1∶10、1∶15、1∶20、1∶25，提取時間3 h，提取溫度50 ℃，乙醇體積分數(shù)70%，提取黑桃花色苷，計算花色苷提取率。

1.3.2? 不同提取時間條件下花色苷提取

設(shè)置提取時間分別為1 h、2 h、3 h、4 h、5 h，料液比1∶15，提取溫度50 ℃，乙醇體積分數(shù)70%，提取黑桃花色苷，計算花色苷提取率。

1.3.3? 不同提取溫度條件下花色苷提取

設(shè)置提取溫度分別為30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃，料液比1∶15，提取時間3 h，乙醇體積分數(shù)70%，提取黑桃花色苷，計算花色苷提取率。

1.3.4? 不同乙醇體積分數(shù)條件下花色苷提取

設(shè)置乙醇體積分數(shù)分別為50%、60%、70%、80%、90%，料液比1∶15，提取時間3 h，提取溫度50 ℃，提取黑桃花色苷，計算花色苷提取率。

1.4? 正交試驗

經(jīng)過單因素試驗分析，分別去除黑桃花色苷提取料液比、提取時間、提取溫度、乙醇體積分數(shù)等4個因素中結(jié)果最差的一個條件，將剩余的4個水平按照L16（44）進行正交試驗，提取黑桃花色苷，計算花色苷提取率。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 料液比對黑桃花色苷提取率的影響

不同料液比條件下花色苷提取結(jié)果表明（見圖1）：隨著料液比的減小，黑桃花色苷提取率先升高后降低;料液比為1∶20時，花色苷提取率最高;料液比為1∶5時，花色苷提取率最低。

2.2? 提取時間對黑桃花色苷提取率的影響

不同提取時間條件下花色苷提取結(jié)果表明（見圖2）：隨著提取時間的增加，黑桃花色苷提取率逐漸出現(xiàn)小幅度升高，但整體水平變化不大。

2.3? 提取溫度對黑桃花色苷提取率的影響

不同提取溫度條件下花色苷提取結(jié)果表明（見圖3）：隨著提取溫度的升高，黑桃花色苷提取率逐漸提高;提取溫度為70 ℃時，花色苷提取率最高。

2.4? 乙醇體積分數(shù)對黑桃花色苷提取率的影響

不同乙醇體積分數(shù)條件下花色苷提取結(jié)果表明（見圖4）：隨著乙醇體積分數(shù)的增加，黑桃花色苷提取率逐漸下降;當(dāng)乙醇體積分數(shù)為50%時，花色苷提取率最高。

2.5? 正交試驗

經(jīng)過單因素試驗分析，分別去除黑桃花色苷提取料液比、提取時間、提取溫度、乙醇體積分數(shù)4個因素中結(jié)果最差的一個條件，將剩余的4個水平按照L16（44）進行正交驗設(shè)計，正交因素水平設(shè)計如表1所示。

正交試驗結(jié)果表明，在黑桃花色苷提取過程中影響花色苷提取率的四個因素主次順序為：提取溫度>料液比>乙醇體積分數(shù)>提取時間（見表2）。為了進一步提高試驗結(jié)果的科學(xué)性和準確性，對上述試驗結(jié)果進行方差分析（見表3），結(jié)果顯示FC>Fα=0.01，F(xiàn)A>Fα=0.05，F(xiàn)D>Fα=0.05，F(xiàn)B

3? 小結(jié)與討論

桃擁有豐富的種質(zhì)資源，根據(jù)果肉顏色的感官判斷，可分為白色、黃色、綠色和紅色?；ㄉ帐鞘固夜獬尸F(xiàn)紅色的主要因素，大量研究表明桃中花色苷種類主要為矢車菊-3-葡萄糖苷，此外，在一些紅肉桃品種中還鑒定到矢車菊-3-蕓香糖苷[7]?；ㄉ蘸渴桥卸t肉桃的一個重要指標，趙玉等測定了68份桃品種果肉花色苷含量并將其劃分為5個等級，結(jié)合感官判定，將含量20 mg/100 g定為紅肉桃的劃分臨界點[7]。本研究中在最優(yōu)提取工藝條件下測得黑桃花色苷含量為93.87 mg/100 g，遠高于已報道的紅肉桃花色苷含量判定標準。

植物花色苷有多種提取方法，包括溶劑法、超聲輔助提取法、微波輔助提取法、超臨界CO2提取法、深晶低共熔溶劑法等[8-11]。其中溶劑法操作簡單、成本低廉，因而在生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛。溶劑法提取花色苷常用的溶劑有甲醇、乙醇、酸化水、酸化乙醇等[8]，在食品行業(yè)中，綜合考慮提取率、成本、安全性等多方面因素，酸化乙醇具有安全、高效的優(yōu)點，因而應(yīng)用最為廣泛。本文利用單因素試驗和正交試驗研究了酸化乙醇對黑桃花色苷的提取工藝，結(jié)果表明提取溫度、料液比、乙醇體積分數(shù)對花色苷提取率具有顯著影響，其中提取溫度的影響最為顯著，而提取時間對花色苷提取率的影響并不顯著，得到最優(yōu)工藝條件為提取溫度70 ℃，料液比1∶15，乙醇體積分數(shù)50%，提取時間4 h。

參考文獻：

[1]? 單建偉，劉曉津，索海翠，等.植物花色苷的研究進展[J].南方農(nóng)業(yè)學(xué)報，2019，50（2）：278-285.

[2]? Valentina P， Ronald K， Quattrocchio F M. New challenges for the design of high value plant products： stabilization of anthocyanins in plant vacuoles[J]. Frontiers in Plant Science， 2016， 7： 153.

[3]? Tanaka Y， Sasaki N， Ohmiya A. Biosynthesis of plant pigments： anthocyanins， betalains and carotenoids[J]. Plant Journal， 2008， 54（4）： 733-749.

[4]? Antonella S，DavideB，BelloccoE，et al. Chemistry pharmacology and health benefits of anthocyanins[J]. Phytotherapy Research， 2016， 30（8）：1265-1286.

[5]? Landi M， Tattini M， Gould K S， et al. Multiple functional roles of anthocyanins in plant-environment interactions[J]. Environmental and Experimental Botany， 2015， 119： 4-17.

[6]? 梁敏，包怡紅.花色苷生物學(xué)功能的研究進展[J].天然產(chǎn)物研究與開發(fā)，2017（29）：1785-1790.

[7]? 趙玉，王力榮，曹珂，等.桃果肉花色苷遺傳多樣性及紅肉桃判定指標的探討[J].植物遺傳資源學(xué)報，2013，14（1）：167-172.

[8]? 周萍，吳仲君，黃才歡，等.花色苷提取及純化研究進展[J].精細化工，2020，37（8）：1513-1523.

[9]? 許明秀，解思琦，張巖，等.關(guān)于果實中花色苷提取和穩(wěn)定性的研究[J].果樹資源學(xué)報，2020，1（4）：60-65.

[10] 秦公偉，韓豪，丁小維，等.藍莓果渣中花色苷的超臨界二氧化碳萃取工藝優(yōu)化[J].2019，48（1）：109-112，117.

[11] Guo N， Ping-Kou， Jiang Y W， et al. Natural deep eutectic solvents couple with integrative extraction technique as an effective approach for mulberry anthocyanin extraction[J]. Food Chemistry， 2019， 296：78-85.

（責(zé)任編輯：易? 婧）