黑豆花色苷提取工藝的優化

李秀花，張利

（吉林農業科技學院，吉林吉林 132101）

黑豆，又名烏豆、冬豆子，含有蛋白質，具有很高的營養價值，同時廉價易得。其含有的花色苷又是很好的藥物成分，使用前景廣闊，非常符合工業化生產的要求。所以本文對花色苷提取的方法和提取參數進行研究，為對該物質的進一步提取、研究提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

原料：黑豆（市售）。

試劑：95%乙醇（分析純 沈陽市新化試劑廠），鹽酸（分析純沈陽市新化試劑廠）。

1.2 儀器與設備

UV-1700紫外分光光度計（日本島津），KQ-50TUE型高頻數控超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司），TGL-20000cR高速壹式冷凍離心機（上海安亭科學儀器廠），AUY120電子分析天平（SHIMADZU），500g多功能粉碎機XS-10（上海兆申科技有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 原料的預處理 去皮黑豆和黑豆種皮分別用粉碎機粉碎，過60目篩，備用。

1.3.2 最大吸收波長的確定 對黑豆皮花色苷粗提取液進行400～800nm的全波長長掃描。由圖1可知，黑豆皮花色苷提取液在530nm處有明顯的吸收峰，故將530nm定為最大吸收波長。

圖1 花色苷最大吸收波長曲線

1.3.3 提取率的計算 多次浸提黑豆皮，直至浸提液無色分別收集各次提取液，并測定其體積（v）和吸光值（A）。然后，合并各次提取液得到總體積（V總）和吸光總值（A總）。

1.3.4 單因素試驗

1.3.4.1 原料的選擇 稱量去皮黑豆和黑豆種皮粉末各1g，于250mL圓底燒瓶，加入30mL70%的乙醇,調節溶液酸度為pH=2。50℃下超聲30min，分別離心10 min后取上層清液測定其在530 nm波長下的吸光度。

1.3.4.2 提取方法選擇 稱量1g黑豆皮粉末2份，在50%體積分數的乙醇溶液，50℃，料液比1∶50條件下水浴提取120min和在80%體積分數的乙醇溶液，料液比1∶30條件下超聲波提取30min。

1.3.4.3 提取時間對花色苷提取率的影響稱取5份1.0g黑豆皮粉末分別于5個250mL圓底燒瓶，加入40mL70%的乙醇，調節溶 液 pH=2。 50℃ 下 分 別 超 聲 20 min 、30min、40min、50min、60min，分別離心10 min后取上層清液測定其在530 nm波長下的吸光度。

1.3.4.4 乙醇體積分數對花色苷提取率的影響 稱取5份1.0g黑豆皮粉末分別于5個250mL圓底燒瓶，分別加入30%、50%、70%、90%、95%的乙醇各 40mL，調節溶液 pH=2。50℃下超聲30min，分別離心10 min后取上層清液測定其在530 nm波長下的吸光度。

1.3.4.5 料液比對花色苷提取率的影響 準確稱取5份1.0g黑豆皮粉末分別于5個 250mL圓底燒瓶，加入20mL、30mL、40mL、50 mL、60mL70%的乙醇,調節溶液酸度為 pH=2。50℃下超聲30min，分別離心10 min后取上層清液測定其在530 nm波長下的吸光度。

2 結果與討論

2.1 原材料的選擇

通過實驗測定吸光度值可知黑豆種皮中花色苷含量遠大于去皮黑豆中的花色苷含量，花色苷主要存在于黑豆種皮中，故本次實驗選用黑豆種皮為原材料進行實驗。

2.2 提取方法選擇

由表1可知，通過在兩種方法最佳條件下提取率的比較可以看出：超聲提取法優于普通醇提法，所以本次實驗選用產生波輔助醇提法。

表1 提取方法

2.3 提取時間對花色苷提取率的影響

由圖2可以看出提取時間在20～30min時花色苷的提取率在不斷增大，在30min后隨著時間的增長而減少，這是因為提取的同時，花色苷不穩定，在空氣中光照條件下易氧化與分解，在30min時達到平衡，因此本文選擇最佳時間為30min。因20min與 30min差別不大，若考慮到工業生產中選擇20min即可。

圖2 提取時間的對提取的影響

圖3 乙醇濃度對提取的影響

2.4 乙醇體積分數對花色苷提取率的影響

由圖3可以看出：隨著乙醇體積分數不斷增大，提取率不斷提高，在達到70%時達到最大值，而后提取率呈下降趨勢。因為花色苷屬于類黃酮化合物于乙醇，乙醇濃度升高，黑豆中的黃酮類物質溶解度增大。但當乙醇體積分數過高時，會使得糖類、蛋白質等大分子物質在高體積分數乙醇溶液中發生凝聚反應，從而影響花色苷的析出。故本文選擇乙醇濃度為70%。

圖4 料液比對提取的影響

2.5 料液比對花色苷提取率的影響

由圖4可知：花色苷提取率隨著料液比的增大而不斷增大，在料液比1∶30時提取率達到最大值，而后隨著料液比的增大而不斷減小。因為在料液比小于1∶30時黑豆皮中的花色苷不能全部溶解出來溶劑就已經達到飽和，所以提取率隨著料液比增大而增大；前文中提到花色苷不穩定易氧化分解，隨著料液比的增大加入的乙醇溶液體積也不斷增大，同時溶劑中溶解的氧也越多，所以提取出來的花色苷氧化分解速率也在增加，而呈現下降趨勢。本文最佳提取料液比選擇為1∶30。

2.6 超聲波輔助醇提法正交試驗結果與分析

表2 超聲波輔助醇提法正交實驗結果與分析

按照設計的實驗方案進行實驗操作，完成實驗操作后，采用極差分析法對所得數據進行分析（見表2）。

由正交實驗數據和單因素的實驗數據分析可以知道超聲輔助醇提法提取黑豆皮色苷的影響因素主次順序為料液比＞超聲時間＞乙醇濃度，最佳提取工藝為70%的乙醇，料液比為1∶40,超聲提取30min，此時花色苷的提取量為 53.6524 mg/g，然后以各因素的最佳水平進行試驗驗證即50%的乙醇，料液比為1∶30，超聲提取30min，此時花色苷的提取量為45.0716 mg/g，所以結合正交實驗結果和單因素實驗結果，選擇超聲輔助醇提黑豆皮花色苷的最佳提取工藝為70%的乙醇，料液比為1∶40，超聲提取30min。

3 結論

綜合所有實驗結果可以得出，超聲輔助醇提法對黑豆皮花色苷的提取效果優于普通醇提法，分析實驗數據表明超聲輔助醇提法的最佳提取工藝為料液比1∶40，70%乙醇提取30min，提取率為90.85%。本次實驗為黑豆皮花色苷實際應用到工業生產提供了一些數據支持，以期對目前已有的黑豆產品在生產過程中提供幫助，也希望此類產品能更多更好地應用于工業生產中。