靖西大果山楂皮紅色素的提取及抑菌活性的研究

李 容，覃 濤，梁榕珊，尹建華，黃祖良

（右江民族醫學院藥學院，廣西百色533000）

靖西大果山楂皮紅色素的提取及抑菌活性的研究

李 容，覃 濤，梁榕珊，尹建華，黃祖良*

（右江民族醫學院藥學院，廣西百色533000）

研究了微波輔助提取靖西大果山楂皮中紅色素的最佳工藝條件，考察乙醇濃度、料液比、微波功率、微波時間對色素提取的影響，通過正交實驗對上述條件進行了優化，并采用濾紙片瓊脂擴散法測定了紅色素的抑菌活性。結果表明：山楂皮紅色素提取的最佳條件為：乙醇濃度60%，料液比1∶50（g/mL），微波功率500W，微波時間60s，提取2次。抑菌實驗結果顯示，紅色素對金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、大腸桿菌、傷寒桿菌均有一定的抑制作用。

靖西大果山楂，果皮，提取，色素，抑菌活性

山楂為我國傳統的藥食同源品之一，其果可生吃或作果脯果糕；干制后也可入藥，能健胃消食；降壓、降血脂，還有抑菌、抗腫瘤等藥理作用［1］。我國使用歷史非常悠久，品種資源來源極其復雜，市場上有北山楂、南山楂、廣山楂、云山楂等多個品種，不同品種，不同產地其品質相差很大［2］。

靖西大果山楂（Crataegus jingxiensis Li）是20世紀80年代初期全國山楂普查時發現的一個新品種，1985年被林學專家黎向東等定為此名［3］。靖西大果山楂果產于廣西百色靖西縣，因果大而聞名，每公斤鮮果6～12個，比北方山楂大6～10倍，最大單果重120g［3］。目前，靖西大果山楂主要用于食品加工，已開發出山楂糕、山楂酸、山楂應子等食品。在制作多種山楂食品時，常需去除山楂皮，因此，得到大量的食品加工副產品山楂皮。山楂紅色素，屬于天然花青素類色素，其紅色素主要存在于山楂果皮中，具有一定的藥用和保健價值［4］，具有很好的研究價值。大量研究表明，天然色素不僅安全、無毒，還有營養、保健及藥理作用［5-6］。目前，從山楂果實中提取紅色素的研究已有大量報道，但未見從靖西果大果山楂果皮提取紅色素的報道。

微波作為一門新技術，被廣泛的應用于植物有效成分的提取。近年來，微波輔助提取技術在色素提取領域也在逐漸推廣［7］。采用微波輔助提取山楂皮紅色具有工藝穩定、提取速度快、時間短及對色素物質破壞少等優點。本文就靖西大果山楂皮的紅色素進行微波輔助提取及抑菌活性研究，為山楂皮的綜合利用開辟新的途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

山楂皮 購自廣西百色市靖西縣；乙醇 分析純，成都科龍化工試劑廠；牛肉膏、蛋白胨、瓊脂 生化試劑，青島海博生物技術有限公司；供試菌種為大腸桿菌（Escherichia coli）、金黃色葡萄桿菌（Staphylococcus aureus）、傷寒桿菌（Salmonella enterica）、表皮葡萄球菌（Staphylococcusepiderm idis）由右江民族醫學院基礎醫學院微生物教研室提供。

FZ102型植物粉碎機 上海銳豐儀器儀表有限公司；TU-1800型紫外可見分光光度計 北京普析通用儀器有限公司；RE-52AA型旋轉蒸發儀 上海安亭實驗儀器有限公司；CPA64型電子天平 北京塞多利斯儀器公司；XH-300A型微波超聲波組合合成萃取儀 北京祥鵠科技發展有限公司；LRH-150D型生化培養箱 韶關泰紅宏醫療器械有限公司；SWCJ-2型雙人雙面凈化工作臺 蘇州凈化設備有限公司；HVE50L型高壓蒸汽滅菌器 日本三洋公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 色素提取工藝流程 靖西大果山楂皮→50℃條件下烘干2h→植物粉碎機粉碎→過80目篩→以乙醇為溶劑微波輔助提取→抽濾→3000r/min轉速離心8min（取少量測吸光度）→減壓濃縮（回收乙醇）→真空干燥→紅色素浸膏。

1.2.2 單因素實驗設計 根據山楂果實紅色素研究結果，選取乙醇為提取溶劑，色素的含量用最大吸收波長520nm處的吸光度值來表示［8］。考察乙醇濃度、料液比、微波功率、微波時間對色素提取的影響，固定山楂皮粉末2g，乙醇濃度60%，料液比1∶50（g/m L），微波功率300W，提取時間40s，改變乙醇濃度（30%、40%、50%、60%、70%、80%），料液比（1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1∶60、1∶70g/m L），微波功率（100、200、300、400、500、600W），微波時間（20、30、40、50、60s），在各條件下提取色素，抽濾，定容后測吸光度值。

1.2.3 正交實驗 根據單因素實驗結果，選取乙醇濃度、料液比、微波功率、微波時間的較優水平，進行L9（34）正交實驗，優化山楂皮紅色素提取工藝，正交實驗因素水平見表1。

表1 因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

1.2.4 提取次數的確定 稱取4份3g山楂皮粉末，在最佳工藝優化條件下，分別提取1、2、3、4次，合并濾液，濃縮，定容，分別測定吸光度值，確定提取次數。

1.2.5 抑菌活性測定 采用濾紙片法測定山楂皮紅色素成分對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、傷寒桿菌、表皮葡萄球菌的抑制作用［9］。將山楂皮紅色素浸膏溶解在水中，配制成不同濃度梯度的待測液，用濾菌膜過濾除菌，備用。在無菌操作臺中將滅菌后的濾紙片浸泡在色素溶液中12h，得色素濾紙片。在平板培養基中加入菌懸液，涂布均勻制成含菌平板，將色素濾紙片貼于平板中，在37℃恒溫培養箱中培養24h，測量抑菌圈直徑大小。每個樣品重復測定3次，抑菌圈直徑取平均值。

1.3 數據處理

實驗數據均用Origin 7.0軟件進行統計學分析。

2 結果與分析

2.1 單因素實驗結果

2.1.1 乙醇濃度對色素提取的影響 從圖1可知，紅色素吸光度值隨著乙醇濃度的增加而增大，在60%時達最大，隨著乙醇濃度的進一步增大，紅色素的吸光度值急劇下降。其可能的原因是，乙醇體積分數增大，極性減小，不利于山楂皮紅色素的溶解，只有在合適的極性條件下，才利于紅色素的提取。

圖1 乙醇濃度對提取的影響Fig.1 Effect of ethanol concentration on extraction

2.1.2 料液比對色素提取的影響 料液比對色素提取的影響如圖2所示，當料液比達到1∶50（g/m L）時吸光度值已基本達到穩定，進一步增大料液比色素吸光度值無明顯提高。這表明色素在料液比為1∶50（g/m L）時已經基本提取完全，考慮到溶劑及后序濃縮成本［10］，料液比以1∶50（g/m L）較合適。

圖2 料液比對色素提取的影響Fig.2 Effect of solid to liquid ratio on extraction

2.1.3 微波功率對色素提取的影響 微波功率對色素提取的影響如圖3所示，從圖3可知，微波功率在400W前，吸光度值隨微波功率的增大而增加，當功率高于400W后，吸光度值下降，可能是微波功率過大，引起變色素的結構改變［11］。

圖3 微波功率對色素提取的影響Fig.3 Effect ofmicrowave power on extraction

2.1.4 微波時間對色素提取的影響 微波時間對色素提取的影響如圖4所示，隨著提取時間的延長溶液的吸光度先增大后減小，微波提取時間為50s時達最大值，超過50s后吸光度值下降，其原因可能為長時間微波加熱導致部分紅色素結構破壞，因此微波加熱時間以50s較為合適。

圖4 微波時間對色素提取的影響Fig.4 Effect of microwave irradiation time on extraction

2.2 正交實驗結果

表2 正交實驗結果Table 2 Results of orthogonal experiment

表3 方差分析Table 3 The results of variance analysis

正交實驗結果和方差分析如表2、表3所示。從表2分析可知，各因素對色素吸光度的影響因素順序為：D＞A＞C＞B，即微波時間＞乙醇濃度＞微波功率＞料液比；方差分析可知，D因素對色素提取工藝有顯著影響，A和C對提取工藝無顯著影響。綜合分析，最優組合為A3B2C3D3，即最佳工藝為：乙醇濃度60%，料液比1∶50，微波功率500W，微波時間60s，吸光度值平均為1.531（n=3）。

2.3 提取次數

在最佳工藝下對山楂皮紅色素進行反復提取，分別測定提取1～4次的吸光度值，實驗結果如圖5所示。山楂皮紅色素經過2次提取后，吸光度值則沒有明顯提高，表示紅色素已基本溶出，故提取次數確定為2次。

圖5 次數對色素提取的影響Fig.5 Effect of times on extraction

2.4 驗證實驗

取山楂皮粉末5份，每份3g，在最佳工藝條件下重復提取2次，合并2次濾液，定容測吸光度值。5份色素溶液的吸光度值分別為2.186、2.315、2.301、2.270、2.261，平均吸光度值為2.277，RSD為2.21%，表明該工藝穩定。

2.5 抑菌實驗

表4 紅色素抑菌活性（mm，n=3）Table 4 Antibacterial activities of red pigment（mm，n=3）

采用濾紙片法測定山楂皮紅色素成分的抑菌活性，結果見表4。由表4可知，山楂皮紅色素對對四種供試菌株均有一定的抑制作用，其抑菌作用與色素的濃度呈正相關性，濃度太低抑菌效果不理想。四種菌株對比，紅色素對表皮葡萄球菌和傷寒桿菌的抑制作用較大腸桿菌和金黃葡萄球菌的作用要強。

3 結論

采用微波輔助法從靖西大果山楂皮中提取紅色素，考察了乙醇濃度、料液比、微波功率、微波時間對色素提取的影響，通過正交實驗對上述條件進行了優化，優化后的提取工藝條件為：乙醇濃度60%，料液比1∶50（g/m L），微波功率500W，微波時間60s。抑菌活性實驗表明，山楂皮紅色素對表皮葡萄球菌、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、傷寒桿菌均有一定的抑制作用。從山楂皮中提取得到的紅色素安全、無毒副作用，可用于食品、藥品和化妝品等多方面，具有良好的市場開發應用前景。

［1］吳士杰，李秋津，肖學鳳，等.山楂化學成分及藥理作用的研究［J］.藥物評價研究，2010，33（4）：316-319.

［2］張宏平，張晉元，劉群龍，等.我國山楂種植資源及選育品種研究進展［J］.中國種業，2014（2）：15-17.

［3］李開祥，鄧紹林，廖健明，等.靖西大果山楂生產及加工現狀的調查研究［J］.廣西林業科學，2003，32（4）：214-216.

［4］張素敏，馮翠萍，張振田，等.山楂紅色素的提取及其穩定性和抗氧化性的研究［J］.山西農業大學學報：自然科學版，2012，32（1）：32-36.

［5］曾橋，董文賓.功能性食用天然色素研究進展［J］.食品科學，2012，33（6）：22-24.

［6］吳燦軍，趙萍，王雅，等.天然色素及枸杞色素的提取和抗氧化作用的研究進展［J］.山西科學，2010（1）：103-106.

［7］姚壯合.微波輔助提取芒果皮黃色素的研究［J］.中國調味品，2009，34（5）：1973-1977.

［8］陶滿慶，李炳詩，李峰，等.山楂紅色素提取及其穩定性研究［J］.安徽農業科學，2012，32（1）：32-36.

［9］梁引庫.巨型蒲公英根脂溶性成分的抗氧化活性及抑菌實驗研究［J］.食品工業科技，2013，34（12）：153-160.

［10］張俊杰，王淑霞，周云，等.響應面分析法優化米團花黃色素提取工藝研究［J］.食品工業科技，2010，31（6）：259-210.

［11］陳紅，崔海月，劉秀奇，等.微波協同酶法提取玉米皮中的黃色素［J］.食品科學，2012，33（6）：50-53.

Study on extraction and antibacterial activity of the red pigment fromCrataegus jingxiensis Li peel

LIRong，QIN Tao，LIANG Rong-shan，YIN Jian-hua，HUANG Zu-liang*
（Youjiang Medical University for Nationalities，Baise 533000，China）

Studied the best condition for the extraction of the red pigment from the Crataegus jingxiensis Li peelthrough microwave -assisted technology，and investigated the influence of alcohol concentration，liquid ratio，microwave power，microwave minute on the extraction of the pigment. In the whole process of the experiment，the above conditions were optimized by the orthogonal experiment. Antibacterial activities of red pigment weredetermined by paper disk diffusion. Results showed that the best conditions for the extraction of the redpigment from the Crataegus jingxiensis Li peel were as follows:alcohol concentration 60％，liquid ratio 1∶50（g/mL），microwave power 500W，microwave minute 60s and extraction twice. The results of the antibacterial experimentsshowed that the red pigment had certain inhibitory effect on Staphylococcus aureus ， Staphylococcusepidermidis，Escherichia coli and Salmonella enterica.

Crataegus jingxiensis Li；peel；extraction；pigment；antibac terialactivities

TS255.1

B

1002-0306（2015）08-0226-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.08.039

2014－08－01

李容（1981-），女，碩士，講師，研究方向：天然產物有效成分提取分離及活性研究。

*通訊作者：黃祖良（1965-），男，本科，教授，研究方向：中草藥有效成分及活性研究。

廣西百色市科學研究與技術開發計劃項目（20121402）；校級大學生創新訓練計劃項目（XJCXB20l414）。