微波輔助提取藍莓果渣中花青素的工藝研究①

唐 杰，焦淑清，溫 馨，郭婷婷

(佳木斯大學藥學院，黑龍江省生物藥制劑重點實驗室，黑龍江 佳木斯 154007)

微波輔助提取藍莓果渣中花青素的工藝研究①

唐 杰，焦淑清，溫 馨，郭婷婷

(佳木斯大學藥學院，黑龍江省生物藥制劑重點實驗室，黑龍江 佳木斯 154007)

目的：確定微波輔助萃取藍莓果渣中花青素的最佳試驗條件。方法：以家用微波爐為微波萃取裝置，采用正交試驗確定微波萃取藍莓果渣中花青素的最佳試驗條件。結果：微波萃取藍莓果渣中花青素的最佳試驗條件為酸性乙醇作為提取劑、萃取時間70s、微波功率560W、料液比1:20。在此條件下藍莓果渣花青素萃取量為2.98mg/g。結論：此工藝可有效提取藍莓果渣中的花青素，達到了合理利用藍莓資源獲得高附加值產品的目的。

微波輔助； 萃取； 花青素； 藍莓果渣

花青素是一類廣泛存在于植物中的水溶性天然色素，屬于黃酮類化合物[1]。藥理學實驗證實，花青素具有抗氧化性、促進視紅素再合成，抗炎癥、抗衰老等多種生理活性功能[2～4]，在醫藥領域有廣泛的應用前景。 藍莓(blueberry)為杜鵑花科(Ericaceae)越橘屬常綠灌木，是原產于北美洲的一種具有較高經濟價值的越橘類漿果植物，其果實呈藍色或藍黑色故稱藍莓[5]。藍莓是植物中花青素含量較高的一類品種，其花青素最高含量可達4200mg/kg，其中所含花青素是目前所有植物中性能最優良、副作用最低的花青素品種之一[6]。據報道只有13%～23%的花青素在于巴氏殺菌的藍莓果汁中，而大約42%存留在果渣中[7]。所以研究藍莓果渣中的花青素萃取利用有助于提高藍莓的經濟價值。然而目前萃取花青素的常規方法耗時長，故而對生產不利，因此研究花青素新的萃取方法具有重要意義。微波輔助萃取技術由于其萃取時間短等優點而成為常規溶劑萃取法的替代技術。微波輔助萃取藍莓果渣中花青素已見報道[8]。其中文獻[8]報道的微波輔助萃取藍莓中的花青素是采用專業的微波萃取儀器，本研究是采用家用微波爐，考察微波萃取時間、微波功率和料液比對藍莓果渣萃取的影響，確定出微波輔助萃取藍莓果渣中花青素的最佳試驗條件，為充分利用藍莓資源及花青素的大規模開發利用提供參考。

1 儀器、材料和試劑

1.1 儀器

80-2型離心機(上海浦東物理光學儀器廠)、FZ120微型植物粉碎機、Gold S54紫外可見分光光度計(上海棱光技術有限公司)、AG720EKF-NS美的微波爐(廣東美的微波爐制造有限公司)、SHB-III循環水式多用真空泵(鄭州長城科工貿有限公司)。

1.2 材料和試劑

藍莓果渣殘渣購于黑龍江省尚志綠野漿果有限公司，果渣晾干，粉碎20目備用。實驗所用試劑均為分析純。

2 實驗方法

2.1 單因素實驗

稱量5.0g藍莓果渣粉末，移入100mL萃取劑中，在室溫下固定微波功率、微波萃取時間、萃取次數、萃取劑酸醇體積比、料液比中的四個以一個為變量來做單因素試驗。以萃取液中總花青素萃取量為考察指標，依次進行下列5個單因素實驗：萃取劑酸醇體積比(0.1mol/L HCl:75%乙醇分別為0:1、1:0、1:1、1:2、2:1)、微波功率(70、210、350、560、700W)、微波萃取時間(60、65、70、75、80s)、萃取次數(1、2、3、4、5)、料液比(1:10、1:15、1:20、1:25、1:30、1:35)。考察各因素的不同水平對提取液中花青素萃取量的影響。

花青素萃取量(mg/g)=萃取液中花青素質量(mg)/干燥果渣投料量(g)

2.2 正交設計優化色素萃取工藝

根據單因素實驗結果，選取微波功率、微波萃取時間、料液比三個因素為自變量，表1為正交因素水平表，以萃取溶液中總花青素萃取量為指標，通過正交實驗[9]得到微波輔助萃取藍莓果渣花青素的相對最佳工藝。得到到最佳工藝在進行實驗驗證。

表1 因素水平表

2.3 對比實驗

稱量5.0g藍莓果渣粉末2份，分別在正交實驗所得的最佳工藝條件和單因素實驗所得的最佳條件下進行實驗，然后在計算出兩組花青素的萃取量。

3 結果

3.1 單因素試驗結果

3.1.1 萃取劑酸醇體積比對藍莓果渣花青素萃取量的影響

按照2.1固定其它萃取條件，不同溶劑萃取花青素的效果見圖1。從圖1中可見，0.1mol/L HCl:75%乙醇=1:2的萃取效果最好，水的最差。因此選擇提取效果最好的0.1mol/L HCl:75%乙醇=1:2為萃取劑，1g干燥藍莓果渣可以萃取2.452mg花青素。

圖1 不同提取劑對提取效果的影響

①水 ②75%乙醇 ③0.1mol/L HCl:75%乙醇=2:1 ④0.1mol/L HCl:75%乙醇=1:1 ⑤0.1mol/L HCl:75%乙醇=1:2

3.1.2 微波萃取時間對藍莓果渣花青素萃取量的影響

按照2.1固定其它萃取條件，不同微波萃取時間對花青素的萃取效果見圖2。從圖2中可見微波萃取時間為70s的時候萃取效果最好，每克果渣可萃取花青素2.498mg。根據單因素實驗結果，選擇微波萃取時間為65～75s進一步優化。

圖2 不同微波萃取時間對萃取效果的影響

3.1.3 微波功率對藍莓果渣花青素萃取量的影響

按照2.1固定其它萃取條件，不同微波功率對花青素的萃取效果見圖3。從圖3中可見微波功率為560W時萃取效果最好，每克可萃取花青素2.413mg。但是本研究使用的是家用微波爐，考慮到溫度過高會導致花青素降解，所以選擇微波功率為210～560W進一步優化。

圖3 不同微波功率對萃取效果的影響

3.1.4 料液比對藍莓果渣花青素萃取量的影響

按照2.1固定其它萃取條件，不同料液比對花青素的萃取效果見圖4。從圖4中可見果渣和萃取溶劑的料液比為1:20時萃取效果較好，每克果渣可萃取花青素1.724mg。選擇料液比1:15、1:20、1:25進一步優化。

圖4 不同料液比對萃取效果的影響

3.1.5 萃取次數對藍莓果渣花青素萃取量的影響

從圖5中可見，萃取4次以后萃取溶液張的花青素含量就非常接近了，每克果渣萃取花青素2.984mg，是萃取5次效果的97.9%。增加萃取次數對萃取效果影響不是很大。結合溶劑消耗考慮，選擇萃取4次的方式進行藍莓果渣色素的萃取。

圖5 不同萃取次數對萃取效果的影響

3.2 正交實驗結果

見表2。

表2 L9(33)正交試驗與極差分析

根據表2數據表明，微波功率對藍莓花青素的浸提效果影響最大，3個因素對提取效果的影響順序為：微波功率>料液比>微波萃取時間。所得的最佳萃取工藝條件為,即為微波功率560W、微波萃取時間70s、料液比1:15。

4 討論

正交實驗所得的最佳工藝條件和單因素實驗所得的最佳條件做的對比實驗。通過正交實驗所得的最佳工藝條件的花青素萃取量為2.174mg/g，而通過單因素得到的最佳條件做的實驗所得的花青素萃取量為1.936mg/g,萃取量略小于正交實驗所得的最佳工藝條件，但是綜合考慮實驗的可操作性和高溫會使花色素降減[10]，確定提取條件為,即為微波功率560W、微波萃取時間70s、料液比1:20。

通過單因素實驗與正交實驗的數據可以得出，微波輔助萃取藍莓果渣花青素的最佳工藝條件為微波功率560W、微波萃取時間70s、料液比1:20。此工藝可有效提取藍莓果渣中的花青素，達到了合理利用藍莓資源獲得高附加值產品的目的。

[1]徐美玲,趙德卿.藍莓花青素的提取及理化性質的研究[J].食品研究與開發, 2008,29(9):187

[2]孟憲軍,于娜,李穎暢，等.藍莓花色素苷穩定性研究[J].食品研究也開發,2008,29(4):49

[3]張學寧,高志華,劉慶忠，等.藍莓花色苷提取工藝的優化研究[J].河北工業科技,2013,30(2):66

[4]楊雪飛,潘利華,羅建平.藍莓色素的超聲提取工藝及穩定性[J].食品科學,2010,31(20):251

[5]梁海英,李亞東.藍莓生產技術[M].長春:吉林科學技術出版社,2010，1-9

[6]鄭蔚然,胡莉,袁玉偉，等.藍莓中花青素提取及檢測技術的研究進展[J].江蘇農業科學,2013,41(6):233

[7]趙宇瑛，張漢.花青素的研究現狀及發展趨勢[J].安徽農業科學，2005,33(5)：904-905

[8]許相雯.微波輔助萃取藍莓中花青素及純化的研究[D].東北農業大學,2012，1-75

[9]高祖新.醫藥數理統計方法[M].第5版.北京:人民衛生出版社,2011，242-244

[10]邱峰.天然藥物化學[M].北京：北京大學出版社，2013，16-21

Study on extraction process of anthocyanins from blueberry pomace by microwave-assisted extraction

TANGJie,JIAOShu-qing,WENXin,GUOTing-ting

(College of Pharmacy in Jiamusi University, Key Laboratory of Biological Medicine Preparations in Heilongjiang Province, Jiamusi 154007,China)

Objective: To determine the optimum extraction conditions of microwave-assisted extraction of blueberry anthocyanins pomace. Methods: Orthogonal experiment method was used to select the best conditions for extraction of blueberry Anthocyanins by microwave-assisted. Results: The best conditions of microwave-assisted extraction were extraction time 70s, microwave power 560w, ratio of material liquid 1:20. Conclusion: With the best conditions of extraction, blueberry pomace quantity is 2.98mg/g. The extraction is effective on the process of anthocyanins from blueberry pomace. The aim of rational utilization of blueberry resources for the purpose of high value-added products is achieved.

microwave-assisted; extraction; anthocyanins; blackberry pomace

黑龍江省大學生創新創業訓練項目，編號：201310222025。

唐杰(1993～)男，貴州黃平人，在讀本科生。

焦淑清(1960～)女,黑龍江佳木斯人, 大學本科，教授, 碩士研究生導師。E-mail：shuqingjiao60@163.com。

R285.5

A

1008-0104(2015)01-0012-03

2014-07-05)