超聲輔助提取慶陽(yáng)富士蘋(píng)果中花青苷工藝研究

張臘臘，王 剛，韓明虎，胡浩斌，武 蕓

(隴東學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，甘肅慶陽(yáng) 745000)

蘋(píng)果中的花青苷、類胡蘿卜素、葉綠素和類黃酮等物質(zhì)是決定蘋(píng)果色澤得關(guān)鍵性因素［1－4］。這些關(guān)鍵性因子可分為三大類［3］:第一類是蘋(píng)果本身因素影響，如:品質(zhì)遺傳性、果實(shí)糖分的積累等;第二類是由外界環(huán)境影響，如:光、溫度、水分和礦物元素等;第三類是人為改善，比如:施肥、改善光照條件、修剪樹(shù)枝等［5－8］。本實(shí)驗(yàn)采用超聲輔助提取了慶陽(yáng)不同產(chǎn)地蘋(píng)果中的花青苷，為慶陽(yáng)蘋(píng)果的推廣提供了一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1．1 材料與試劑

蘋(píng)果來(lái)源:從慶陽(yáng)每個(gè)縣(區(qū))統(tǒng)一選送，選果地點(diǎn):1號(hào)西峰區(qū)黃官寨村、2號(hào)西峰區(qū)劉家店村、3號(hào)慶城縣驛馬鎮(zhèn)、4號(hào)合水縣老城鎮(zhèn)、5號(hào)鎮(zhèn)原縣上肖鄉(xiāng)、6號(hào)寧縣湘樂(lè)鎮(zhèn)、7號(hào)正寧縣西坡鎮(zhèn)、8號(hào)環(huán)縣合道鎮(zhèn)、9號(hào)平?jīng)鍪徐o寧縣、10號(hào)陜西省洛川縣(后續(xù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中產(chǎn)地均用序號(hào)代替)。無(wú)水乙醇、鹽酸、檸檬酸、氯化鉀、乙酸鈉等，以上藥品均為分析純。

1．2 儀器與設(shè)備

Ultrospec 3300紫外分光光度計(jì)(上海第三分析儀器廠);高速搗碎組織機(jī)(實(shí)驗(yàn)用榨汁機(jī)代替);S20K梅特勒－托利多pH計(jì)(上海雷磁創(chuàng)益儀器儀表有限公司)。

1．3 方法

1．3．1 樣品預(yù)處理

將樣本蘋(píng)果清洗干凈，移除果柄和果核，將果肉果皮用榨汁機(jī)處理果漿，由于在本實(shí)驗(yàn)室中不能充分干燥制成粉末只能以果漿的形式代替，其中將5．0280 g果漿真空干燥后干重約為0．9656 g所以用15 g果漿代替3 g干重。

1．3．2 富士蘋(píng)果中花青苷提取

稱取蘋(píng)果果漿15．0 g/份，按不同料液比加入不同體積分?jǐn)?shù)的甲醇、乙醇、丙酮溶液各42 m L，在室溫下超聲提取不同時(shí)間后真空抽濾，所得濾液為花青苷粗提取物。

1．3．3 花青苷提取率的測(cè)定

花青苷測(cè)定采用的是pH示差法［8］。依據(jù)pH示差法的原理各取pH值=1．0緩沖液和pH值=4．5緩沖液5 mL分別加入裝有1 m L花青苷提取液置于50 m L錐形瓶中，搖勻，在室溫下避光平衡30 min，用蒸餾水作空白對(duì)比，在矢車菊素3－葡萄糖苷的最大吸收波長(zhǎng)510 nm和710 nm處測(cè)定吸光度值。

稀釋樣品中吸光度值和原始樣瓶中花青苷質(zhì)量濃度的測(cè)定公式如下:

稀釋樣品的吸光度值A(chǔ)=(A510nm－ A700nm)pH=1．0－(A510nm－ A700nm)pH=4．5

原始樣品中花青苷含量(mg/mL)=(A×MW×DF×100)/(ξ×1)

式中:MW為矢車菊素－3－葡萄糖苷分子質(zhì)量449．2;DF為稀釋因子，本實(shí)驗(yàn)為70;ξ為矢車菊素－3－葡萄糖苷的消光系數(shù)26900;1為光程，cm。

1．3．4 單因素試驗(yàn)優(yōu)化富士蘋(píng)果花青素提取工藝

表1 因素水平設(shè)計(jì)Table 1 Levels of experiment factors

以蘋(píng)果花青素得率為考察指標(biāo)，以提取時(shí)間(60 min、80 min、100min)、提取劑鹽酸濃度(0．95%、1．25%、1．55%)、料液比(1∶10 g∶mL、1∶15 g∶mL、1∶20 g∶mL)以及提取劑濃度(70%、80%、90%)作為試驗(yàn)因素，在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用4因素3水平正交設(shè)計(jì)。因素水平見(jiàn)表1。

2 結(jié)果與分析

2．1 不同提取溶劑對(duì)慶陽(yáng)富士蘋(píng)果花青苷得率的影響

圖1 不同提取劑及體積分?jǐn)?shù)對(duì)慶陽(yáng)富士蘋(píng)果花青苷得率的影響

從圖1中可以看出，花青苷的含量隨著三種溶劑體積分?jǐn)?shù)的增加都有明顯的增加，但丙酮的效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于甲醇和乙醇的效果，而且在丙酮體積分?jǐn)?shù)為80%的時(shí)花青苷得率達(dá)到最大，故而選用體積分?jǐn)?shù)80%的丙酮做提取劑。

2．2 液料比對(duì)慶陽(yáng)富士蘋(píng)果花青苷得率的影響

圖2 不同液料比對(duì)慶陽(yáng)富士蘋(píng)果花青苷得率的影響

從圖2中可知，蘋(píng)果中花青苷的得率隨著料液比的增大而增大，料液比達(dá)到1∶14(g∶mL)的時(shí)候花青苷的含量達(dá)到最大值，隨著料液比進(jìn)一步增大花青苷的大綠開(kāi)始大幅降低。原因可能是因?yàn)榱弦罕刃∮谧罴阎禃r(shí)花青苷得不到充分的提取，而料液比超過(guò)最佳值會(huì)由于提取劑濃度過(guò)高導(dǎo)致花青苷發(fā)生一定程度的分解，綜上選擇料液比1∶14(g∶mL)為最終實(shí)驗(yàn)條件。

2．3 提取時(shí)間對(duì)慶陽(yáng)富士蘋(píng)果中花青苷得率的影響

從圖3中很明顯能看出，當(dāng)超聲時(shí)間達(dá)到32 min時(shí)花青苷的提取含量達(dá)到最大，時(shí)間少于32 min可能由于提取時(shí)間不夠提取不充分，而時(shí)間超過(guò)最佳時(shí)間花青苷得率也會(huì)下降，這是因?yàn)榛ㄇ嘬战Y(jié)構(gòu)很不穩(wěn)定，如果長(zhǎng)時(shí)間超聲會(huì)使一部分被降解從而導(dǎo)致最終得率下降。

圖3 提取時(shí)間對(duì)慶陽(yáng)富士蘋(píng)果花青苷得率的影響

2．4 鹽酸濃度對(duì)慶陽(yáng)富士蘋(píng)果中花青苷得率的影響

圖4 鹽酸濃度對(duì)慶陽(yáng)富士蘋(píng)果花青苷得率的影響

從圖4中可以看出，鹽酸濃度和花青苷得率之間有一個(gè)最佳比，只有當(dāng)鹽酸濃度達(dá)到這個(gè)最佳數(shù)值，所得到的花青苷得率才是最高，低于或高于這個(gè)最佳值花青苷得率都會(huì)有所下降，所以選取鹽酸含量為1．25%，這時(shí)可得到花青苷含量最大值。

2．5 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2所示。

表2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析Table 2 Orthogonal experiment result analysis

表2 (續(xù))

由表2可知影響蘋(píng)果中花青素得率的因素大小為鹽酸體積分?jǐn)?shù)＞提取時(shí)間＞料液比＞丙酮體積分?jǐn)?shù)。根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以得出超聲波輔助提取富士蘋(píng)果中花青素最佳條件為浸提料液比1∶14，浸提溶劑為丙酮并且丙酮的體積分?jǐn)?shù)為80%，鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1．25%，提時(shí)間為32 min。

3 結(jié)論

圖5 慶陽(yáng)10個(gè)地區(qū)富士蘋(píng)果花青苷含量對(duì)比

采用超聲輔助丙酮提取法對(duì)富士蘋(píng)果中花青苷進(jìn)行提取，通過(guò)正交試驗(yàn)對(duì)提取工藝進(jìn)行了工藝優(yōu)化，優(yōu)化后的最佳條件為:提取溶劑 80%丙酮(含鹽酸 1．25%)、料液比為 1∶14(g∶m L)、超聲時(shí)間32 min。在此條件下測(cè)得慶陽(yáng)10個(gè)地區(qū)富士蘋(píng)果中花青苷含量依次為:29．340、12．975、24．080、11．222、13．676、23．612、17．767、15．664、16．949、22．560 mg/100 mL(圖5)，10個(gè)地區(qū)富士蘋(píng)果中花青苷的平均含量為18．785 mg/100 mL。