微波輔助提取紅花黃色素工藝優(yōu)化

摘要：以紅花（Crocus sativus L.）黃色素提取率為評價(jià)指標(biāo)，研究了微波輔助提取紅花黃色素的工藝條件。結(jié)果表明，各因素對紅花黃色素提取率的影響為提取次數(shù)>提取溫度>水料質(zhì)量比>提取時(shí)間，最佳提取工藝條件為微波功率1 000 W、提取溫度70 ℃、提取時(shí)間2.0 h、水料質(zhì)量比60∶1、提取3次，在此工藝條件下，紅花黃色素提取率高達(dá)7.73%。

關(guān)鍵詞：紅花（Crocus sativus L.）黃色素；微波輔助提取；提取工藝

中圖分類號：R284.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）12-2891-03

Optimization of Microwave Assisted Extraction of Yellow Pigment from

Carthamus tinctorius L.

LI Shu-jing，LI Ke，YAO Xin-jian，LI Zhuang

（Chemistry Department， Zhoukou Normal University，Zhoukou 466001，Henan，China）

Abstract： Using the yield of yellow pigment as main indicator， the microwave assisted extraction technology of yellow pigment from Carthamus tinctorius L. was studied. The results showed that the order of factors influencing extracting effect was extraction times > extraction temperature > water to solid mass ratio> extraction time. The optimal extraction craft was microwave power at 1 000 W， extraction temperature at 70 ℃， extraction time for 2.0 h， water to solid mass ratio at 60∶1， extraction for 3 times， under which the yield of yellow pigment could be up to 7.73%.

Key words： Crocus sativus L. yellow pigment； microwave assisted extraction； extraction technology

紅花是一年生草本菊科植物紅花（Crocus sativus L.）的干燥花，是中國傳統(tǒng)的活血化瘀中藥，紅花中起活血化淤作用的主要成分是紅花黃色素[1，2]。紅花黃色素凍干粉針劑和滴注液在治療心絞痛、冠心病方面的有效性和安全性不遜于丹參注射液，尚未發(fā)現(xiàn)明顯的毒副作用[3]。紅花黃色素還是一種較為廣泛的天然色素，用來為糖果、糕點(diǎn)、蜜餞等著色，也可為化妝品著色[4]。目前紅花黃色素的提取方法有很多，主要有水直接浸取法[5]、大孔吸附樹脂法[6，7]、超聲波輔助提取法[8]、RP-HPLC法[9]。微波輔助提取法不僅工藝簡單、成本低、無污染，而且提取率也較高，采用微波輔助提取紅花黃色素的研究少見報(bào)道。為此，研究采用微波輔助提取紅花黃色素，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，為更好地開發(fā)紅花黃色素提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 中藥材 紅花產(chǎn)自河南省周口市淮陽縣，購自周口市天久康藥業(yè)有限公司。

1.1.2 試劑 羥基紅花黃色素A標(biāo)準(zhǔn)品（純度≥98%）購自天津一方科技有限公司，試驗(yàn)用水為去離子水。

1.1.3 儀器 S-22PC型可見分光光度計(jì)購自上海棱光技術(shù)有限公司，AL204型電子分析天平購自北京賽多利斯天平有限公司，MDS-6型溫壓雙控微波消解儀購自上海新儀微波化學(xué)科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 準(zhǔn)確稱取14 mg羥基紅花黃色素A標(biāo)準(zhǔn)品，用去離子水溶解，配制成50 mL濃度為0.28 g/L的標(biāo)準(zhǔn)儲備液。分別移取0.4、0.8、1.2、1.6、4.0 mL標(biāo)準(zhǔn)儲備液至50 mL的容量瓶中，用去離子水稀釋成濃度分別為0.002 24、0.004 48、0.006 72、0.008 96、0.022 40 g/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液。利用可見分光光度計(jì)，以去離子水為參比，在羥基紅花黃色素A的最大吸收波長403 nm處，測定不同濃度溶液的吸光度。以羥基紅花黃色素A的吸光度為縱坐標(biāo)，以濃度為橫坐標(biāo)，得到標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度與吸光度的回歸方程為：=38.634x-0.063，r=0.999 8。

1.2.2 紅花黃色素提取率的測定 將市售紅花置于恒溫60 ℃的烘箱中干燥3 h，研細(xì)。準(zhǔn)確稱取1 g紅花樣品，加入一定量的去離子水，在規(guī)定條件下進(jìn)行提取、過濾，得到紅花黃色素的提取液。用移液管移取1.00 mL提取液于100 mL容量瓶中，加去離子水定容，在403 nm處測其吸光度。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程計(jì)算出紅花黃色素的濃度，按下列公式計(jì)算紅花黃色素提取率：提取率=[（紅花黃色素的濃度×稀釋倍數(shù)×提取液體積）/紅花質(zhì)量]×100%。

1.2.3 單因素試驗(yàn) 在其他條件不變的情況下，分別研究不同提取溫度、提取時(shí)間、水料質(zhì)量比和提取次數(shù)對紅花黃色素提取率的影響。

1.2.4 正交試驗(yàn) 根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，以提取溫度、提取時(shí)間、水料質(zhì)量比和提取次數(shù)為影響因素，以紅花黃色素提取率為評價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行正交試驗(yàn)。正交試驗(yàn)的因素與水平見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 提取溫度對紅花黃色素提取率的影響 由圖1可知，隨著提取溫度的升高，紅花黃色素提取率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。這可能是由于隨著提取溫度的升高，紅花黃色素在水中的溶解度逐漸增大，但是紅花黃色素受熱易分解[10]，所以提取溫度升高至80 ℃時(shí)提取率反而明顯下降。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可以確定最佳提取溫度為70 ℃。

2.1.2 提取時(shí)間對紅花黃色素提取率的影響 由圖2可知，隨著提取時(shí)間的延長，紅花黃色素提取率先升高然后稍有下降。原因可能是隨著提取時(shí)間的增加，紅花黃色素在提取液中的溶解量逐漸增加，但是達(dá)到一定程度后基本飽和，所以溶解量不再增加，反而由于提取時(shí)間過長會(huì)有少量紅花黃色素發(fā)生分解。綜合考慮試驗(yàn)結(jié)果及時(shí)間成本等因素，選擇最佳提取時(shí)間為2.0 h。

2.1.3 水料質(zhì)量比對紅花黃色素提取率的影響 由圖3可知，隨著水料質(zhì)量比的增加，紅花黃色素提取率也隨之增加，但增加到一定程度后，提取率增加速率變緩。考慮到水料質(zhì)量比太大，對提取液進(jìn)行濃縮時(shí)耗時(shí)耗能，所以從節(jié)約成本的角度考慮，選擇合適的水料質(zhì)量比為60∶1。

2.1.4 提取次數(shù)對紅花黃色素提取率的影響 由圖4可知，隨著提取次數(shù)的增加，紅花黃色素提取率隨之增加，但增加速度減慢。考慮到生產(chǎn)周期、能耗等綜合因素，選擇合理的提取次數(shù)為3。

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果

由表2可知，各因素對紅花黃色素提取率的影響為提取次數(shù)>提取溫度>水料質(zhì)量比>提取時(shí)間。紅花黃色素的最優(yōu)提取工藝條件為提取溫度70 ℃、提取時(shí)間2.0 h、水料質(zhì)量比60∶1、提取3次。在此條件下，紅花黃色素的提取率最高可達(dá)6.72%。

2.3 微波功率的影響

在得到水直接浸提法的最佳提取條件之后，利用微波消解儀考察微波輔助提取對紅花黃色素提取率的影響。采用最優(yōu)條件提取溫度70 ℃、提取時(shí)間2.0 h、水料質(zhì)量比60∶1，提取3次，設(shè)置微波功率分別為0、400、600、800和1 000 W。由圖5可知，采用微波輔助提取可以明顯提高紅花黃色素的提取率，且隨著微波功率的增大紅花黃色素的提取率升高。當(dāng)微波功率為1 000 W時(shí)，紅花黃色素的提取率增至7.73%。

3 結(jié)論

研究首先在水直接浸提法的單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，得出4個(gè)因素對紅花黃色素提取率的影響為提取次數(shù)>提取溫度>水料質(zhì)量比>提取時(shí)間。在此基礎(chǔ)上用微波輔助提取紅花黃色素，結(jié)果表明微波功率越大，紅花黃色素的提取率越大。優(yōu)化得到的微波輔助提取工藝條件為微波功率1 000 W、提取溫度70 ℃、提取時(shí)間2.0 h、水料質(zhì)量比60∶1、提取3次，在此條件下，紅花黃色素的提取率最高，可達(dá)7.73%。

參考文獻(xiàn)：

[1] 國家藥典委員會(huì).中華人民共和國藥典（第一部）[Z].北京：中國醫(yī)藥科技出版社，2010.

[2] 尹宏斌，何直升，葉 陽.紅花化學(xué)成分的研究[J].中草藥，2001， 32（9）：776-779.

[3] 張 瓊，陳志揚(yáng)，吳林彬，等.紅花黃色素凍干粉針劑與紅花黃色素滴注液治療冠心病心絞痛（心血瘀阻證）的臨床非劣性試驗(yàn)[J].中國循證醫(yī)學(xué)雜志，2005，5（4）：276-285.

[4] 趙秀玲.紅花在食品工業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望[J].江蘇調(diào)味副食品，2011，28（3）：12-14，23.

[5] 顧 娟，安蓮英，劉軍凱.紅花黃色素提取工藝的研究[J].廣東微量元素科學(xué)，2005，12（11）：61-63.

[6] 宋洪濤，初 陽，張 倩，等.大孔吸附樹脂純化紅花提取物的研究[J].中草藥，2006，37（7）：996-1001.

[7] 金 鳴，高子淳，李金榮，等.大孔樹脂柱色譜法制備紅花黃色素和羥基紅花黃色素A[J].中草藥，2004，35（1）：25-28.

[8] 張浩勤，張曉飛，劉金盾，等.紅花黃、紅花紅色素提取新技術(shù)[J].河南化工，2006，23（2）：5-7.

[9] 魏安池，代紅麗，谷文英.RP-HPLC法測定紅花中羥基紅花黃色素A的含量[J].河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005，26（4）：47-49.

[10] 吳冬青，林 敏，王學(xué)文，等.紅花黃色素穩(wěn)定性研究[J].河西學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，19（5）：32-36.