黑布朗李子皮色素提取工藝的研究

路彥霞，賈永紅，張維悅，安國鵬（廊坊師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，河北廊坊065000）

黑布朗李子皮色素提取工藝的研究

路彥霞，賈永紅，張維悅，安國鵬
（廊坊師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，河北廊坊065000）

摘要：以黑布朗李子皮為原料，利用有機溶劑浸提法提取李子皮色素。分別研究提取劑乙醇濃度、料液比、溫度、提取時間等因素對色素提取效果的影響，在單因素試驗的基礎(chǔ)上，通過L9（34）正交試驗優(yōu)化提取工藝參數(shù)。結(jié)果表明，李子皮色素的最大光吸收波長為520 nm，最佳提取工藝為乙醇濃度40%，料液比1∶50（g/m L），提取溫度50℃，浸提時間60min。

關(guān)鍵詞：黑布朗；色素；浸提；正交試驗

現(xiàn)代食品工業(yè)的發(fā)展，需要更多更齊全的食用色素來美化食品、增進食欲、提高商品價值[1-2]。然而，隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展，大多數(shù)合成色素被證明有不同程度的毒性而危害人體健康，甚至有致癌、致畸作用[3-5]。因此，兼具生理功能的天然色素逐步成為人們研究、開發(fā)和利用的熱點。隨著天然色素提取工藝的改進和成本的降低，天然色素必將成為今后優(yōu)先發(fā)展的食品添加劑之一，有著廣闊的前景和發(fā)展?jié)摿6-7]。

黑布朗（black plum）屬薔薇科李屬植物，從美國引進我國，果皮顏色是紫黑色，故又稱其為美國黑李，果皮厚，易剝離，果肉酸甜適口[8]，有解毒活血、生津祛痰、利尿潤腸等功效[9]。黑布朗李子皮色素具有一定的抗氧化和耐高溫能力，不易受外界離子干擾等的特性[10]，是一種可用于食品加工的良好天然色素。本文對黑布朗李子皮中色素的提取工藝進行了研究，以期為其綜合開發(fā)提供參考。

1　材料與方法

1.1材料與主要儀器

黑布朗李子購自本地水果市場；無水乙醇為國產(chǎn)分析純。

752型紫外可見分光光度計；HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋。

1.2原料預(yù)處理

黑布朗李子取皮→烘干→粉碎→過100目篩→李子皮粉末，備用。

1.3試驗方法與步驟

1.3.1黑布朗李子皮色素光譜特性的研究

用乙醇溶液浸泡李子皮干粉，利用紫外可見分光光度計在400 nm～700 nm波長下測定浸提液的吸光度，繪制李子皮色素的吸收光譜圖，確定最大光吸收波長。

1.3.2色素提取條件的單因素試驗

1.3.2.1乙醇濃度對色素提取效果的影響

準確稱取6份李子皮干粉各1.00 g，分別加入體積分數(shù)為20%、30%、40%、50%、60%、70%的乙醇溶液50mL，室溫下浸提60min，期間混勻4次，離心得上清液，于520 nm處測定其吸光度。計算3次重復(fù)試驗的平均吸光度值。

1.3.2.2溫度對色素提取效果的影響

準確稱取6份李子皮干粉各1.00 g，依次加入體積分數(shù)為50%的乙醇溶液50mL，分別置于20、40、50、60、80、90℃的水浴鍋中浸提60 min，期間混勻4次，離心得上清液，于520 nm處測定其吸光度。計算3次重復(fù)試驗的平均吸光度值。

1.3.2.3提取時間對色素提取效果的影響

準確稱取6份李子皮干粉各1.00 g，分別加入體積分數(shù)為50%的乙醇溶液100mL，60℃條件下依次浸提15、30、45、60、75、90 min，期間每15 min混勻1次，離心得上清液，于520 nm處測定其吸光度。計算3次重復(fù)試驗的平均吸光度值。

1.3.2.4料液比對色素提取效果的影響

按料液比1∶25、1∶50、1∶100、1∶200、1∶300（g/mL）分別準確稱取5份李子皮干粉，依次加入體積分數(shù)為50%的乙醇溶液50mL，60℃條件下浸提60min，期間混勻4次，離心得上清液，于520 nm處測定其吸光度。計算3次重復(fù)試驗的平均吸光度值。

1.3.3正交試驗設(shè)計

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，對乙醇濃度、溫度、料液比、提取時間4個因素，各設(shè)置3個水平，按L9（34）正交設(shè)計優(yōu)化李子皮色素提取工藝參數(shù)。因素水平設(shè)計見表1。

表1　正交試驗因素水平表Table1　Actorsand levels oforthogonalexperim ent

2　結(jié)果與分析

2.1李子皮色素最大光吸收波長的測定

在400 nm～700 nm波長范圍內(nèi)對李子皮色素浸提液液進行掃描，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其最大吸收峰在520 nm處，因此選定520 nm作為測定黑布朗李子皮色素的最大光吸收波長。

2.2色素提取條件的單因素試驗

2.2.1乙醇濃度對色素提取效果的影響

用不同濃度的乙醇溶液室溫下浸泡黑布朗李子皮干粉60min，分別測得浸提液吸光度值，見圖1。

圖1　乙醇濃度對色素提取效果的影響Fig.1　Effectof differentethanol concentration on extraction efficiency

由圖1，隨乙醇體積分數(shù)的增加，吸光度值先上升后逐漸下降，在體積分數(shù)為50%時達到最大值。表明50%乙醇是提取色素的最佳濃度。

2.2.2溫度對色素提取效果的影響

設(shè)置溫度梯度，分別用50%乙醇溶液浸提黑布朗李子皮干粉中色素60min，測得吸光度值見圖2。

圖2　溫度對色素提取效果的影響Fig.2　Effectofdifferent tem peratureon extraction efficiency

由圖2可知，當溫度低于60℃時，吸光度值隨溫度的升高迅速增加；當溫度高于60℃時，吸光度值隨溫度的增加也有所上升，但上升速度緩慢。同時，考慮到溫度大于80℃時，乙醇（沸點78℃左右）揮發(fā)增加，引起浸提液濃縮，吸光度升高的因素[11]，因此，選定60℃為色素的最佳提取溫度。

2.2.3提取時間對色素提取效果的影響

用50%的乙醇溶液在60℃條件下對黑布朗李子皮干粉進行不同時長的色素浸提，測得浸提液吸光度值，見圖3。

圖3　提取時間對色素提取效果的影響Fig.3　Effectof extraction timeon extraction efficiency

由圖3，色素提取率隨提取時間的延長而增加，但60 min后增加緩慢，考慮到生產(chǎn)效率和效益，確定60 min為合理的提取時間。

2.2.4料液比對色素提取效果的影響

按不同的料液比在60℃下對黑布朗李子皮干粉的色素浸提60min，測得浸提液吸光度值，見圖4。

圖4　料液比對色素提取效果的影響Fig.4　Effectofsolid to liquid ratio on extraction efficiency

由圖4，隨料液比值減小，浸提液吸光度值也趨于下降，當料液比為1∶50（g/mL）時，浸提液吸光度值相比料液比1∶25（g/m L）的降幅較小，但色素提取相對得率較高；料液比減小至1∶100（g/mL）以下則會增加浸提溶劑消耗量，因此確定1∶50（g/mL）作為最適宜料液比。2.2.5李子皮色素提取工藝的優(yōu)化

采用L9（34）正交試驗設(shè)計，對乙醇濃度、溫度、料液比、提取時間4個因素在3個不同水平上進行優(yōu)化試驗，結(jié)果見表2。

表2　正交試驗結(jié)果Table 2　Resultsoforthogonalexperiment

根據(jù)表2的計算結(jié)果可知，乙醇濃度、溫度、料液比、提取時間的極差分別為0.769、0.086、0.840、0.170，各因素對黑布朗李子皮中色素提取的影響主次順序為料液比>乙醇濃度>提取時間>溫度；由試驗數(shù)據(jù)分析得出的最佳提取工藝條件為A1B1C1D2，即乙醇濃度40%、溫度50℃、料液比1∶50（g/mL）、提取時間60 min，在此條件下色素提取消耗低、得率高、效益高。

2.2.6李子皮色素最佳提取條件的驗證

在保持乙醇濃度40%、溫度50℃、料液比1∶50（g/ mL）的前提下，設(shè)置提取時間梯度，測定浸提液的吸光度值，結(jié)果見圖5。隨浸提時間延長，浸提液吸光度值趨于上升，但在60min之后曲線趨于平緩，吸光度值增加緩慢，證實正交試驗得到的優(yōu)化參數(shù)即為最佳工藝參數(shù)。

圖5　最佳提取條件的驗證Fig.5　Verification of thebestextraction conditions

3　結(jié)論

本文以黑布朗李子皮為原料，分別研究乙醇濃度、溫度、料液比、提取時間等對李子皮色素提取效果的影響，通過L9（34）正交試驗設(shè)計優(yōu)化提取工藝參數(shù)，得到黑布朗李子皮中色素提取的最優(yōu)工藝參數(shù)：乙醇濃度40%、溫度50℃、料液比1∶50（g/mL）、提取時間60min，此時其吸光度值為2.127。

同時，由提取溫度和時間對提取效果的影響可以看出，黑布朗李子皮色素具有穩(wěn)定性好，耐高溫的特點，且藥食兼用，具有廣闊的發(fā)展前景。

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DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.22.010

收稿日期：2014-04-22

基金項目：廊坊師范學(xué)院自然科學(xué)基金（LSZY201303）

作者簡介：路彥霞（1978—），女（漢），助理實驗師，碩士，研究方向：食品安全。

Study on Extraction of Pigm en t from Black Plum Skin

LUYan-xia，JIA Yong-hong，ZHANGWei-yue，ANGuo-peng
（College of Life Science，Langfang TeachersUniversity，Langfang 065000，Hebei，China）

Abstract：An organic solventextraction techniquewasdeveloped to extract pigment from black plum skin and optimized by researching the effectsof ethanol concentration，temperature，solid-to-liquid ratio and extraction time on extraction efficiency，using one-factor-at-a-time and orthogonal array design.The result showed that black plum skin pigments with maximum absorption peak at 520 nm，the optimal extraction conditions were 40%ethanol，asolid-to-liquid ratioof1∶50（g/mL），temperature50℃and time60min.

Keywords：black plum；pigment；extraction；orthogonaldsign