花青素提取方法的研究進展

◎ 李俊儒，胡繼紅，張 彩，陳 琳，隋 明

（四川工商職業技術學院，四川 都江堰 611837）

花青素（anthocyanin）又稱花色素，是在自然界廣泛存在于植物中的一類水溶性天然色素，由一定數量的兒茶素、表兒茶素縮合而成，屬于酚類化合物中的類黃酮類[1]?；ㄇ嗨刭x予了植物多彩的顏色，近年來的研究表明，花青素還具有多種生理功能，如抑制血小板凝固，預防血栓、心臟病，抗癌、抗炎癥，延緩衰老等作用，并且富含花青素的植物還可作為天然色素的良好來源。原花青素低聚體除了具有高效的抗氧化活性外，還具有降血糖、保護心血管系統、抗皮膚衰老、抑菌等作用，被廣泛應用于藥品、食品和化妝品等領域，是近幾年來極具市場開發價值的天然產物，提取花青素也成為近幾年來天然提取領域研究的熱門。

1　提取方法

1.1　有機溶劑提取法

有機溶劑提取法是最常用的提取方法，已經用于紫薯、藍莓等植物中花青素的提取分離。大多有機溶劑選擇甲醇、乙醇溶劑[2]，同時在提取過程中，加入少量的酸降低pH，防止花青素降解。

劉振華等[3]使用乙醇作為提取劑，優化了黑枸杞中花青素的提取工藝。結果表明：70%乙醇、物料比為1∶13、提取溫度為55 ℃、提取2.5 h時，提取率達到最大，為0.424%。

耿敬章等[4]利用甲醇作為提取劑提取櫻桃葉中的花青素，結果表明：在甲醇濃度70%，料液比為1∶30，提取溫度50 ℃，提取時間20 min的條件下，最佳提取率為5.17%。

有機溶劑提取法方法簡單、設備要求度低，但大多數有機溶劑毒副作用大，提取率低。由于有機溶劑能夠溶解的物質較多，造成提取產物中雜質含量高，對后續純化造成影響。同時，有機溶劑如甲醇的使用往往對環境污染較大，且提取時間長。有機試劑提取法中，樣品需與提取液充分接觸，才能使花青素浸出，所以要嚴格控制提取時間和溫度，否則會破壞花青素的結構。

1.2　微波輔助提取法

微波輔助提取法在花青素的提取中發揮著重要的角色，是一種新型的萃取技術[5]。微波輔助提取法利用微波能對細胞膜產生一種生物效應，從而使細胞內溫度升高，隨著溫度的升高，當壓力在細胞內超出細胞壁所能承受的最大極限時，花青素即從破裂的細胞壁開始向外流失出來，被細胞周圍的有機溶劑或者水溶液溶解。

張曉靜等[6]利用微波輔助乙醇溶劑提取釀酒葡萄籽中原花青素。實驗表明：最佳條件為乙醇體積分數70%，料液比1∶10(g/mL)，微波功率600 W，微波時間5 min。在此條件下釀酒葡萄籽原花青素得率為5.09%。

張衛波等[7]利用微波提取葡萄籽中原花青素，得到最佳工藝參數：SDS水溶液濃度0.15%，料液比1∶18(g/mL)，微波溫度55 ℃，微波時間3 min，微波功率400 W，此條件下的原花青素得率為5.597%。

微波輔助提取花青素具有穿透力強、溶劑消耗量少、提取時間短、專屬性強及高效率等優點，基于這些優點，微波輔助提取法受到廣大科技人員的追捧，現在已經被用于當今熱門花青素的提取研究。但由于微波輔助提取法的提取溶劑要求為極性溶劑，設備價格昂貴，所以僅限于實驗室研究，生產應用少。

1.3　超聲波提取法

超聲波提取法是利用超聲波輻射產生的壓強，使其具有空化效應和熱效應，從而引起相應的機械攪拌、加速擴散和加速溶解。利用超聲波的強烈震動、熱效應、空化效應強烈等加速了植物中的花青素進入溶劑，所以超聲波法提取時間短、提取率提高。該技術用于花青素提取時具有提取時間短、效率高、適用于熱敏成分、環境污染較小、容易實現工業化、運行代價低等優點。

武中庸等[8]用超聲波提取紫色馬鈴薯中花青素中采用響應面法。實驗表明：花青素提取條件最佳工藝條件為液料比28∶1，超聲波功率380 W，提取時間18 min，提取溫度47 ℃，在此條件下花青素提取量為602 mg/kg。

陳麗媛等[9]在紫玉米芯花青素的提取中使用超聲波提取法。結果表明：最佳提取條件為料液比為1∶13(g/mL)，提取溫度為41 ℃，水浴提取時間為31 min，超聲提取時間為20 min。在此條件下，得到花青素提取量為4.623 mg/g。

1.4　酶輔助提取法

在花青素中，有一些花青素被植物細胞壁包圍，不容易直接被溶劑提取出來，在這種花青素的提取如使用傳統的溶劑，往往提取效率比較低。酶輔助提取法的原理為利用酶的高度專一性來處理細胞壁不易被溶劑直接提取出此類花青素的植物材料，從而改變以纖維素為主的細胞壁的通透性，使植物中的果膠完全分解為小分子物質，提高有效成分的提取率。酶輔助提取法適用于干燥或浸濕的原料，具有提取條件簡單、花青素的活性能得到保護、提取成本低、操作安全等優點。

張輝青花等[10]利用酶法提取洛神花中花青素，結果表明：在煎煮時間為60 s，提取溫度為55 ℃，水解作用時間60 min，果膠酶Ultra Mash和果膠酶Yield Mash（120 mL/t∶45 mL/t）組合使用的條件下，可獲得最高濃度的花青素711.5 mg/100 g，該提取法的花青素得率與無酶對照樣品相比提高了119.8%。

禹華娟等[11]用纖維素酶和果膠酶對蓮房組織原花青素酶解提取，獲得了最佳工藝參數為纖維素酶添加量0.7%、果膠酶添加量0.1%、酶解溫度55 ℃、酶解時間2.5 h。優化后的提取工藝與直接醇提法相比，原花青素的提取率提高了48%。

1.5　超臨界流體萃取法

超臨界萃取法是20世紀90年代發展起來的一種新型分離技術。超臨界流體是一種介于氣體與液體之間的流體，可以通過溫度和壓力的改變達到調節流體的性質。CO2作為最常見的超臨界流體，被廣泛應用于天然藥用植物的提取中，目前已從理論研究轉向為工業化生產，如傳統中草藥中有效成分的提取和精制熱敏性生物制品藥物、精制天然及合成香料、提取啤酒花或色素和化學工業分離混合物等都使此方法。該方法流體為非極性溶劑CO2，因此在提取含有多羥基的原花青素過程，需加入一些極性夾帶劑，如水、乙醇以及二氯甲烷等[12]。

超臨界流體萃取法作為近段時間發展起來的一種集萃取、分離一體的新型提取技術，具有很多優點，如提取條件簡單、有效成分易保護、試劑消耗少、速率快、溶劑幾乎無殘留等。但此方法需要高壓力環境，儀器設備昂貴且維護成本高的缺點也是造成該方法無法大規模使用的原因。

Veggi等[13]在提取孿葉蘇木樹皮中原花青素采用超臨界流體提取法，最終結果表明：超臨界流體為CO2和水（9∶1，V∶V），在323 K和35 MPa時，提取率為24%，總酚含量高達335 mg/g。

張相等[14]利用超臨界CO2提取落葉松樹皮原花青素。工藝條件為溫度30 ℃，壓力30 MPa，乙醇體積分數80%，顆粒度40～60目，得率20.6%，原花青素含量約75%。

1.6　其他方法

除了上述5種提取方法外，國內外提取花青素還有加壓溶劑萃取法（PSE）和離子液體[15]等提取方法。

（1）加壓溶劑萃取又稱快速溶劑萃?。ˋSE）和加壓液體萃?。≒LE），此法通過外來壓力提高溶劑的沸點，從而增加物質的溶解度以及萃取效率。該方法主要用于提取食品中功能成分，如黃酮類化合物、酚類物質以及其他抗氧化活性成分[16]。

（2）離子液體是一種新的綠色介質，在提取過程中可以替代有機溶劑。它具備液態溫度范圍廣，高溫下穩定，對有機物、無機物具有良好的溶解性等特點。在離子液體中，咪唑類離子液體是最為穩定的離子液體，在輔助乙醇提取法時可以提高原花青素的提取效率。如價格低廉、穩定性好的1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽（[Bmim]Cl），可以較有效地提高原花青素的提取效率[17]。

2　花青素提取方法的展望

根據現行方法，花青素提取方法的主要研究趨勢如下：①通過新型方法整合，通過各種新型方法的優點來彌補各種方法的不足，進而提高花青素的提取效率。②使用非試劑提取生物活性物質是一種發展趨勢，該方法可以減少試劑對人體和環境的危害。同時，目前的研究的提取方法主要是針對花青素總量，而對于一些特定的花青素的提取方法發展空間還有待進一步研究。

隨著對花青素研究和綠色環保的提取技術的不斷發展，將會出現更多、更環保的花青素提取方法，同時也會不斷優化現在已有的方法，并形成一定的標準，這些趨勢必將為花青素在食品和化妝品等方面的利用提供技術支持和理論基礎。這些方法都將為便捷高效提取花青素提供參考，也為我國科研人員開發新的提取方法提供強有力的理論實驗基礎。隨著新型環保的科學技術不斷向前發展，花青素的提取方法將得到更加深層次的研發，各種有效、快速的方法將會不斷被發現。