提取龍葵果紅色素影響因素的統計模型建立

摘要：通過正交試驗確定龍葵（Solanum nigrnm）果紅色素提取最優工藝，建立提取溫度、提取時間為影響因素的提取龍葵果紅色素影響因素統計模型。結果表明，提取溫度與吸光度呈近似的二次函數關系，提取時間與吸光度呈近似的對數函數關系。吸光度隨提取溫度升高呈先增后減的趨勢，在提取溫度為60 ℃時達到最大值；吸光度隨提取時間增加呈先急后緩的增長趨勢，在提取時間為70 min時達到穩定值。

關鍵詞：龍葵（Solanum nigrnm）果；紅色素；影響因素；統計模型

中圖分類號：TS202.3 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）22-5553-03

龍葵（Solanum nigrnm）俗稱野葡萄，一年生草本植物，繁殖力強，在中國境內分布廣泛，果實富含維生素、可溶性糖及多種礦物質養分，營養價值較高[1]。龍葵果實富含花色苷類色素，易溶于水，pH為1～3時呈透明的玫瑰紅色，顏色鮮艷，性質穩定。龍葵果紅色素具有耐熱、耐光的特性，普通的防腐劑或食品添加劑對其穩定性影響極微弱。劉良等[2，3]、劉志明等[4，5]先后對龍葵色素穩定性影響因素的相關性以及龍葵色素的提取工藝進行了研究；宮敬利[6]、袁博等[7]完成了龍葵果紅色素提取影響因素數學模型建立的相關研究。試驗采用水浴浸提法提取龍葵果紅色素，分析提取溫度、提取時間兩個主要影響因素對龍葵果紅色素提取量的影響，嘗試建立提取溫度、提取時間兩個因素對龍葵果紅色素提取吸光度影響的統計模型，以確定這兩個主要影響因素與龍葵果紅色素提取量之間的數量關系，為野生龍葵果紅色素提取工藝的改進提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

龍葵果實，2011年8～10月間采于河北省張家口市，采集后于超低溫冰箱冷凍備用；檸檬酸（萃取劑）；752N型紫外可見分光光度計，恒溫水浴鍋，YP202N電子天平。

1.2 方法

稱取龍葵果實3 g，充分研磨，以檸檬酸溶液為萃取劑，利用水浴浸提法提取野生龍葵果紅色素，提取完畢后過濾，在527 nm下測定吸光度。

2 結果與分析

2.1 正交試驗結果

分別設定提取時間為30、60、90 min，提取溫度為40、60、80 ℃，料液比為1∶2、1∶3、1∶4（W/V，g∶mL，下同），萃取劑體積分數為60%、70%、80%。相同條件下，每組試驗進行3次，記錄龍葵果紅色素提取量吸光度，計算平均值，試驗結果見表1。

表1結果表明，最優工藝組合為A2B3C3D3，但由于B、D因素Ⅱ、Ⅲ水平間差異不顯著，故從節約成本和能源的角度考慮，選取提取時間60 min、提取溫度60 ℃、提取料液比1∶4、檸檬酸體積分數70%為正交試驗最優工藝組合，在最優工藝組合下完成統計模型研究。

2.2 溫度因素統計模型

設定提取時間為60 min，提取料液比為1∶4，萃取劑檸檬酸體積分數為70%，在此試驗條件下，將提取溫度設定為20、30、40、50、60、70、80、90 ℃ 8個梯度，每個梯度分別做3組平行試驗，吸光度取平均值，研究溫度對吸光度變化的影響，結果見表2。表2結果表明，吸光度隨提取溫度的增加呈先增后減趨勢，并且在提取溫度為60 ℃時吸光度達到最大值。

吸光度隨溫度升高呈先增后減趨勢，二者間可能存在近似二次函數關系。設y=ax2+bx+c，y表示吸光度，x表示提取溫度，利用SPSS 17.0軟件對試驗數據進行曲線擬合，決定系數R2=0.947，進行擬合優度檢驗，方差分析顯示，F=52.4，P=0.001，擬合度較好，說明提取溫度與吸光度之間存在良好的二次函數關系，確定參數a=0.322，b=0.054，c=0.000，二次函數方程為■=0.322x2+0.054x，擬合結果見圖1。圖1結果表明，溫度在20～60 ℃，隨著溫度的升高，吸光度逐漸增加，在60 ℃時達到最大值，超過60 ℃后，吸光度反而下降。這可能是由于龍葵果紅色素在長時間較高溫度浸提下出現一定程度的降解造成的。

2.3 時間因素統計模型

在60 ℃恒溫環境下，設定提取料液比為1∶4，檸檬酸體積分數為70%，提取時間取20、30、40、50、60、70、80、90 min 8個梯度，每個梯度做3組平行試驗，吸光度取平均值，研究提取時間對吸光度的影響，結果見表3。表3結果表明，吸光度隨提取時間延長呈先急后緩的增長趨勢，提取時間在20～70 min隨時間延長吸光度增加迅速，70 min后增速放緩。

表3數據顯示，吸光度隨提取時間的延長呈先急后緩的增長趨勢，二者可能存在近似的對數函數關系。設y=a+blnx，y表示吸光度，x表示提取時間，利用SPSS 17.0軟件對試驗數據進行曲線擬合，決定系數R2=0.946，進行擬合優度檢驗，方差分析顯示，F=87.5，P=0.001，擬合度較好，吸光度與提取時間存在良好的對數函數關系，確定參數a=0.594，b=0.302，對數函數方程為■=0.594+0.302lnx。擬合結果見圖2。圖2結果表明，提取時間延長對吸光度有正向促進作用，吸光度在提取時間為20～70 min時隨時間的延長增長迅速，在70 min時達到穩定狀態，70 min后，繼續延長提取時間對吸光度不再有顯著影響。這有可能是因為在條件具備的情況下，提取反應已經在70 min時充分完成，70 min后紅色素提取反應幾乎不再進行。

3 結論

結果表明，在龍葵果紅色素提取過程中，提取時間、提取溫度是影響龍葵果紅色素提取結果的兩個重要因素。吸光度隨提取溫度升高呈先增后減的趨勢，提取溫度為60 ℃，吸光度達到最大值，吸光度與提取溫度呈良好的二次函數關系，擬合得到二次函數為■=0.322x2+0.054x；吸光度隨提取時間延長呈先急后緩的增長趨勢，以時間70 min為分界點，70 min前吸光度增加迅速，70 min后增速放緩，二者具有較好的對數函數關系，擬合得到對數函數■=0.594+0.302lnx。

參考文獻：

[1] 王麗君，劉 良，王正鐸，等.北方野生龍葵濃縮果汁營養成份的測定[J].特產研究，1999（4）：21-22，41.

[2] 劉 良，崔淑華，程冠軍.物理因素對龍葵色素穩定性影響的研究[J].吉林醫學院學報， 1997，17（4）：8-9.

[3] 劉 良，王文蘭，王麗君. 化學因素對龍葵色素穩定性影響的研究[J]. 吉林醫學院學報， 1998，18（1）：27-28.

[4] 劉志明，張威威，韓小蘭，等.從龍葵果中提取食用紅色素及色素穩定性的研究[J]. 國土與自然資源研究，2006（3）：89-90.

[5] 劉志明，李 琦，孫清瑞，等.龍葵紅色素熱降解化學動力學研究[J].食品工業科技，2009，30（6）：309-311.

[6] 宮敬利.超聲波輔助法提取大果龍葵色素的工藝研究[J].北方園藝，2010（22）：48-50.

[7] 袁 博，曹熙敏，范翠麗.提取龍葵果紅色素影響因素數學模型研究[J].湖北農業科學，2011，50（23）：4927-4928.

（責任編輯 溫 亮）