板栗殼色素提取工藝研究

王慧

（天津市產品質量監督檢測技術研究院，天津300384）

板栗（Castanea mollissima Blume）屬山殼斗科植物，為落葉喬木。我國南北各地廣泛栽培，產量居世界第一。板栗果肉的開發利用一直受到廣泛的關注，但隨之產生的板栗殼則基本上未得到有效的開發就被丟棄浪費掉。

目前從板栗殼中提取粗色素后只是進行一般的純化處理，其活性成分沒有進一步的精制和分離，這樣就無法確認它們的分子結構。同時也沒有對板栗殼色素活性成分的功能機理進行進一步的研究。存在的這兩個問題對充分利用和推廣板栗殼色素造成了障礙。因此，對板栗殼色素活性成分進行提純及抗氧化的研究意義重大，它最終會直接影響到板栗殼色素產業化的進程。本課題研究的主要內容為影響板栗殼色素提取效果的單因素實驗。板栗殼色素提取的最佳提取方案的確定。

1 材料與方法

1.1 材料

板栗來自于天津薊縣。

1.2 主要儀器和設備

HH數顯恒溫水浴鍋：金壇市金城國勝實驗儀器廠；RE-2000型旋轉蒸發儀：上海亞榮生化儀器廠；SHB-Ⅲ循環水式多用真空泵：鄭州長城科工貿有限公司；WFJ7200型可見分光光度計：尤尼柯（上海）儀器有限公司；LD5-2B型低速離心機：北京雷勃爾離心機有限公司；DGX-9243BC-1型電熱恒溫鼓風干燥箱：上海精宏實驗設備有限公司；FD-1A-50冷凍干燥機：北京博醫康實驗儀器有限公司。

1.3 試劑

無水乙醇、1 mmol/L硫酸亞鐵、3 mmol/L過氧化氫、1%鐵氰化鉀、0.1%氯化鐵、10%三氯乙酸、3 mmol/L水楊酸、抗壞血酸（以上均為分析純）。

0.2 mol/L磷酸緩沖液（pH6.6）：精密稱取磷酸氫二鈉7.1 g，用蒸餾水溶解后定容至100 mL配制成0.2 mol/L磷酸氫二鈉溶液。精密稱取磷酸二氫鈉3.1g，用蒸餾水溶解后定容至100 mL配制成0.2 mol/L磷酸二氫鈉溶液。取32.5 mL 0.2 mol/L磷酸氫二鈉溶液和67.5 mL磷酸二氫鈉溶液至100 mL的容量瓶中，搖勻，備用。

1.4 實驗方法

1.4.1 板栗殼色素提取的工藝流程

1.4.1.1 色素的提取

取一定量經干燥、粉碎的板栗殼，加入一定溶劑，在適當的溫度下，回流浸提色素，離心過濾，得到色素液，在380 nm[11]下用紫外分光光度計測其吸光度。

1.4.1.2 色素的提取率

稱取5 g粉碎的板栗殼，在確定條件下浸提、濃縮、干燥得粉末狀色素，計算得率Y

式中：m1為色素質量，g；m2為板栗殼質量，g。

1.4.2 單因素實驗

1.4.2.1 乙醇濃度對板栗殼色素提取效果的影響

準確稱取1.0 g已烘干粉碎的板栗殼，在乙醇濃度為20%、30%、40%、50%、60%、70%，料液比1∶30，提取溫度為70℃，提取時間為2.5 h下浸提，離心過濾后，各取1 mL，稀釋到20 mL，用分光光度計于380 nm下，測吸光度值，得出最佳結果

1.4.2.2 提取溫度對板栗殼色素提取效果的影響

準確稱取1.0 g已烘干粉碎的板栗殼，在溫度為40、50、60、70、80、90 ℃，料液比 1∶30，乙醇濃度為 40%，提取時間為2.5 h下浸提，離心過濾后，各取1 mL，稀釋到10 mL，用分光光度計于380 nm下，測吸光度值，得出最佳結果。

1.4.2.3 料液比對板栗殼色素提取效果的影響

準確稱取1.0 g已烘干粉碎的板栗殼，在料液比為1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶35、1∶40（g/mL），乙醇濃度為40%，提取溫度為80℃，提取時間為2 h下浸提，離心過濾后，各取1 mL，稀釋到20 mL，用分光光度計于380 nm下，測吸光度值，得出最佳結果。

1.4.2.4 提取時間對板栗殼色素提取效果的影響

準確稱取1.0 g已烘干粉碎的板栗殼，在提取時間為 1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5 h，乙醇濃度為 40%，提取溫度為80℃，料液比為1∶10下浸提，離心過濾后，各取1 mL，稀釋到20 mL，用分光光度計于380 nm下，測吸光度值，得出最佳結果。

1.4.2.5 提取次數對板栗殼色素提取效果的影響

準確稱取1.0 g已烘干粉碎的板栗殼，在乙醇濃度為40%，提取溫度為80℃，料液比為1∶10，提取時間為 2.5 h 條件下進行浸提，提取次數為 1、2、3、4，離心過濾后，取浸提液1 mL，稀釋到20 mL，用分光光度計于380 nm下，測吸光度值，得出最佳結果。

1.4.3 正交試驗

對影響板栗殼色素提取效果的4個主要影響因素（乙醇濃度A、提取溫度B、提取時間C、料液比D）進行研究。按表1所示的因素水平進行正交試驗。

表1 正交因素水平表Table 1 The orthogonal levels table of factors

2 結果與分析

2.1 單因素實驗結果

2.1.1 乙醇濃度對板栗殼色素提取效果的影響

乙醇濃度對板栗殼色素提取效果的影響如圖1所示。

圖1 乙醇濃度對板栗殼色素提取效果的影響Fig.1 Impact of ethanol concentration on the extraction effect of chestnut shell pigment

隨著乙醇濃度的增大，板栗殼色素的提取量增加；當乙醇濃度達到40%左右時，板栗殼色素的提取量最大。但是乙醇濃度高于40%時，隨著乙醇濃度的增大，色素物質的提取量顯著減少。

2.1.2 提取溫度對板栗殼色素提取效果的影響

提取溫度對板栗殼色素含量提取效果的影響如圖2所示。提取溫度從40℃至80℃，隨著提取溫度的增加，色素的提取量亦增加；當提取時間達到80℃左右時，色素的提取量最大。但是提取溫度超過80℃以后，隨著提取溫度升高，板栗殼色素的提取量反而下降。

2.1.3 料液比對板栗殼色素提取效果的影響

圖2 提取溫度對板栗殼色素提取效果的影響Fig.2 Impact of extraction temperature on the extraction effect of chestnut shell pigment

料液比對板栗殼色素含量提取效果的影響如圖3所示。料液比在1∶10至1∶15時，隨料液比的增加，黃酮的提取量顯著增加；當料液比達到1∶15時，板栗殼色素的提取量最大。但是料液比超過1∶15時，隨著提取液含量的增大，板栗殼色素的提取量有大幅度下降。

圖3 料液比對黃酮提取效果的影響Fig.3 Impact of feed liquid ratio on the extraction effect of flavonoids

2.1.4 提取時間對板栗殼色素提取效果的影響

提取時間對板栗殼色素含量提取效果的影響如圖4所示。

圖4 提取時間對黃酮提取效果的影響Fig.4 Impact of extraction time on the extraction effect of flavonoids

提取時間從1 h～2.5 h，隨著提取時間的增加，提取量亦持續增加；當提取時間達到2.5 h時，板栗殼色素的提取量最大。但是提取時間超過2.5 h后，隨著提取時間增加，色素的提取量反而下降。在3.5 h時有所增加，但為考慮到提取效率，采用2.5 h。

2.1.5 提取次數對板栗殼色素提取效果的影響

提取次數對板栗殼色素含量提取效果的影響如圖5所示。隨著提取次數的增多，板栗殼色素的提取率迅速降低，綜合考慮到提取效率和成本，提取次數以不超過3次較合算。

圖5 提取次數對板栗殼色素提取的影響Fig.5 Figure Impact of the extraction times on the extraction effect of chestnut shell pigment

2.2 正交試驗結果

正交試驗結果見表2。

表2 正交試驗結果Table 2 Results in orthogonal test

由表2分析可知：這4個因素對板栗殼色素的提取率影響的主次順序為C＞B＞A＞D，即料液比＞溫度＞乙醇濃度＞提取時間.最優水平為C1B3A2D2，即料液比1∶10（g/mL），提取溫度 90℃，乙醇濃度 40%，提取時間為2.5h。因為最佳提取方案在正交表范圍內，所以沒必要做驗證實驗。

2.3 重復試驗

根據正交試驗所得的實驗條件進行重復試驗，準確稱量10.0 g粉碎干燥的板栗殼，在乙醇濃度為40%，料液比1∶10，提取溫度90℃，提取時間2.5 h，提取次數3次，回流浸提，將浸提液離心過濾后濃縮，再真空冷凍干燥。重復四次實驗，計算提取率。結果見表3。

表3 重復試驗結果Table 3 Results in repeated test

由表3可得，3次重復試驗的提取率大體相同。

3 結論及研究展望

通過本實驗研究，可以得到如下結論：

板栗殼色素的最佳提取工藝為料液比1∶10，提取溫度90℃，乙醇濃度40%，提取時間為2.5 h。料液比對板栗殼色素的提取率的影響最大，其次是溫度和濃度，提取時間對板栗殼色素的提取率的影響最小。

板栗殼棕色素是一種天然色素，具有抗氧化、抗衰老的功效，可廣泛用作食品、日用化學品和藥品等的著色劑，有著廣闊的發展和應用前景。近年來，板栗殼色素的提取工藝逐漸成為研究熱點，特別是超臨界流體萃取、超聲波提取、微波提取等新技術更多地用于提取板栗殼色素的研究。但是，對板栗殼色素成分的研究，以及色素的純化有待于進一步研究，相信隨著新技術、新工藝的不斷發展，這些研究將會成為國內外的研究熱點。

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