紅心番木瓜色素提取及穩定性

張燕，張洪斌

海南熱帶海洋學院海洋科學技術學院（三亞 572022）

番木瓜（Carica papayaL.）亦稱萬壽果、番瓜、乳瓜，隸屬番木瓜科番木瓜屬，是一種熱帶常綠果樹[1]。成熟的番木瓜果實綿甜而醇香，營養豐富，含有多種氨基酸、酶、有機酸、維生素、微量元素、胡蘿卜素、纖維素等物質[2]。番木瓜果實不僅作水果、蔬菜食用，還具有多種藥用功效，能助消化、治便秘、祛風濕、清心潤肺、舒筋活絡、軟化血管等[3]。除此，番木瓜還有美容養顏的作用。民間許多哺乳期婦女在乳汁缺乏時常食用番木瓜進行催乳。現有的文獻對番木瓜在組培快繁[4-5]、栽培技術[6-7]、育苗[8]、貯藏保鮮[9-12]、病毒及病原菌鑒定[13-15]、次生代謝產物提取[16-18]、復合飲料制作[19-20]等方面報道較多，而在色素提取及穩定性方面鮮見報道。試驗開展紅心番木瓜色素提取及穩定性研究，旨在進一步提高番木瓜的經濟附加值，為番木瓜天然色素資源的深度開發提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紅心番木瓜（三亞市售，新鮮成熟）。

丙酮、濃鹽酸、氫氧化鈉、無水乙醇、氯化鈉、氯化鈣、乙酸乙酯、亞硫酸鈉、氯化鎂、抗壞血酸、氯化鉀、檸檬酸、硫酸鋅、苯甲酸鈉、30%過氧化氫、葡萄糖等（均為分析純，購于上海化學試劑有限公司）。

1.2 主要儀器與設備

752紫外-可見分光光度計（上海精密科學儀器有限公司）；LH-95D隔膜式真空泵（臨海市永昊真空設備有限公司）；1 L溶劑過濾器（天津市津騰實驗設備有限公司）；HH-4數顯恒溫水浴鍋（國華電器有限公司）；JA2103N電子天平（上海精其儀器有限公司）；旋轉蒸發儀RE-201D（鄭州南北儀器設備有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 選擇提取溶劑和確定最大吸收波長

稱取10 g紅心番木瓜果肉，粉碎，分別加入50 mL蒸餾水、丙酮、無水乙醇、乙酸乙酯，攪勻，均在40℃水浴鍋中浸提1 h，抽濾，減壓濃縮，用相應的提取溶劑分別稀釋15倍，在白背景下觀察顏色深淺，選擇最優提取溶劑。

稱取10 g紅心番木瓜果肉，粉碎，加入50 mL無水乙醇，攪勻，在40 ℃水浴鍋中浸提1 h，抽濾，減壓濃縮，用無水乙醇稀釋15倍。以無水乙醇做空白，分光光度計在300～700 nm范圍內掃描，確定番木瓜色素的最大吸收波長。

1.3.2 單因素試驗和正交試驗

1.3.2.1 單因素試驗

分別考察提取液體積分數（乙醇體積分數80%，85%，90%，95%和100%）、提取溫度（40，45，50，55和60 ℃）、提取時間（1.0，1.5，2.0，2.5和3.0 h）、料液比（1∶3，1∶4，1∶5，1∶6和1∶7 g/mL）對紅心番木瓜色素提取效果的影響。

稱取10 g紅心番木瓜果肉，粉碎，加入乙醇溶液，攪勻，在恒溫水浴鍋中浸提，抽濾，減壓濃縮，用相應體積分數乙醇液稀釋15倍，在430 nm測定吸光度。

在40 ℃、浸提1 h條件下選擇最佳提取液體積分數→在最佳提取液體積分數條件下，選擇最佳提取溫度→在最佳提取液體積分數、溫度條件下選擇最佳提取時間→在最佳提取液體積分數、溫度、提取時間條件下選擇最佳料液比

1.3.2.2 正交試驗

依據單因素試驗結果，按L9(34)正交設計優化紅心番木瓜色素提取工藝參數。

表1 正交試驗因素與水平

1.3.3 紅心番木瓜色素穩定性試驗

1.3.3.1 紅心番木瓜色素樣液制備

取60 g新鮮番木瓜紅果肉，粉碎，加入300 mL 95%乙醇溶液，在55 ℃水浴鍋下浸提1.5 h，冷卻，抽濾，減壓濃縮，用95%乙醇稀釋15倍，備用。

1.3.3.2 光照對紅心番木瓜色素穩定性的影響

分別取等量色素液放在室內散光、室內避光和室外強光處，放置0，1，2，3和4 h，在430 nm測定吸光度。

1.3.3.3 pH對紅心番木瓜色素穩定性的影響

取等量色素液，分別滴入等體積用HCl和NaOH配制的pH 2，4，6，7，8和10溶液，混勻，避光處靜置20 min，在430 nm測定吸光度。

1.3.3.4 金屬離子對紅心番木瓜色素穩定性的影響

取等量色素液，分別滴入等體積0.01，0.05，0.10和0.50 mol/L的CaCl2、MgCl2、NaCl、KCl、ZnSO4溶液，混勻，避光放置24 h，在430 nm測定吸光度。

1.3.3.5 還原劑、氧化劑對紅心番木瓜色素穩定性的影響

取等量色素液，分別滴入等體積1%，3%，5%和7%的Na2SO3、H2O2溶液，混勻，避光放置1 h，在430 nm測定吸光度。

1.3.3.6 常用食品添加劑對紅心番木瓜色素穩定性的影響

取等量色素液，分別滴入等體積2%，4%，6%和8%的葡萄糖、檸檬酸、苯甲酸鈉、抗壞血酸溶液，混勻，避光放置3 h，在430 nm測定吸光度。

2 結果與分析

2.1 選擇提取劑

用蒸餾水、丙酮、乙酸乙酯、無水乙醇分別浸提番木瓜果肉色素，獲得的色素液顏色分別為淡紅、粉紅、粉紅、深紅。由顏色深淺可知，無水乙醇的浸提效果最佳，因此，選擇無水乙醇作為紅心番木瓜色素提取劑。

2.2 確定最大吸收波長

通過掃描可知，色素最大吸收峰在430 nm處，由此確定紅心番木瓜色素最大吸收波長為430 nm。

2.3 單因素試驗

2.3.1 提取液體積分數的影響

圖2顯示，乙醇體積分數80%～90%時，紅心番木瓜色素吸光度逐漸上升；而乙醇體積分數高于90%后，紅心番木瓜色素吸光度逐漸下降。故確定乙醇體積分數90%為紅心番木瓜色素最佳提取液體積分數。

圖2 乙醇體積分數對番木瓜色素提取效果的影響

2.3.2 提取溫度的影響

圖3顯示，提取溫度40～50 ℃時，紅心番木瓜色素吸光度隨溫度升高而增高，提取溫度高于50 ℃后，色素吸光度明顯下降。由此確定紅心番木瓜色素的最佳提取溫度為50 ℃。

圖3 提取溫度對番木瓜色素提取效果的影響

2.3.3 提取時間的影響

圖4顯示，提取時間1～2 h內，紅心番木瓜色素吸光度隨時間延長而明顯增加，2 h后，隨時間推移，色素吸光度明顯下降。由此確定紅心番木瓜色素的最佳提取時間為2 h。

圖4 提取時間對番木瓜色素提取效果的影響

2.3.4 料液比的影響

圖5顯示，料液比在1∶3～1∶5（g/mL）時，色素吸光度隨料液比增加而明顯增大，料液比大于1∶5（g/mL）后，色素吸光度隨料液比的增加反而下降。因此，確定紅心番木瓜色素提取的最佳料液比為1∶5（g/mL）。

圖5 料液比對番木瓜色素提取效果的影響

2.4 正交試驗結果

從表2分析可知，A、B、C、D這4個因素對紅心番木瓜色素提取效果影響的排序為B＞A＞D＞C，即提取液體積分數＞提取溫度＞料液比＞提取時間；紅心番木瓜色素最佳提取組合為A3B3C1D2，即乙醇體積分數95%、提取溫度55 ℃、料液比1∶5（g/mL）、提取時間1.5 h，在此條件下得到的紅心番木瓜色素液測得吸光度為0.824，高于表2中的最大吸光度0.793。

表2 正交試驗結果

2.5 紅心番木瓜色素穩定性試驗結果

2.5.1 紅心番木瓜色素光的穩定性

圖6顯示，番木瓜色素在室內避光下存放，吸光度幾乎沒變化；在室內散光下存放吸光度變化極微；在室外日光下放置，吸光度下降顯著，說明番木瓜色素不耐光照，應避光放置。

圖6 光照對番木瓜色素穩定性的影響

2.5.2 pH對紅心番木瓜色素穩定性的影響

圖7表明，pH 2～4時，番木瓜色素吸光度有小幅變化，pH 4～7時，吸光度變化微小，pH＞7后，吸光度有顯著變化，說明番木瓜色素在酸性和中性環境中穩定，在堿性環境中不穩定。

圖7 pH對番木瓜色素穩定性的影響

2.5.3 金屬離子對紅心番木瓜色素穩定性的影響

圖8顯示，隨著金屬離子濃度增大，加入Ca2+、Na+溶液的色素吸光度都略微增加，加入K+、Mg2+溶液的色素吸光度都略微下降，而加入Zn2+溶液的色素吸光度升降變化明顯。說明番木瓜色素對Ca2+、K+、Mg2+、Na+的穩定性較好，對Zn2+的穩定性差，番木瓜色素應避免與Zn2+接觸。

圖8 金屬離子對番木瓜色素穩定性的影響

2.5.4 還原劑、氧化劑對紅心番木瓜色素穩定性的影響

圖9表明，隨著氧化劑H2O2質量分數增大，番木瓜色素吸光度發生輕微變化；隨著還原劑Na2SO3質量分數增大，番木瓜色素吸光度呈現先升后降的現象，變化顯著。說明番木瓜色素對氧化劑H2O2穩定，對還原劑Na2SO3不穩定。

圖9 還原劑、氧化劑對番木瓜色素穩定性的影響

2.5.5 常用食品添加劑對紅心番木瓜色素穩定性的影響

圖10顯示，隨著添加劑質量分數增大，葡萄糖、苯甲酸鈉、抗壞血酸、檸檬酸4種添加劑均使色素吸光度發生升降變化，但變化幅度都不大。說明葡萄糖、苯甲酸鈉、抗壞血酸、檸檬酸4種常用添加劑對番木瓜色素的穩定性影響不大。

圖1 確定最大吸收波長

圖10 食品添加劑對番木瓜色素穩定性的影響

3 結論

以紅心番木瓜果肉為試驗材料，乙醇為提取溶劑，通過單因素試驗分別探究乙醇體積分數、提取時間、提取溫度、料液比4個因素對番木瓜色素提取效果的影響。以單因素試驗結果確定正交試驗因素和水平。正交試驗結果表明，影響番木瓜色素提取效果因素的排序為乙醇體積分數＞提取溫度＞料液比＞提取時間。色素的最佳提取工藝組合為乙醇體積分數95%、提取溫度55 ℃、料液比1∶5（g/mL）、提取時間1.5 h。此條件下提取的色素液測得的吸光度最大。番木瓜色素穩定性試驗結果表明，番木瓜色素在酸性和中性環境中穩定，對氧化劑H2O2，金屬離子Ca2+、K+、Mg2+、Na+以及食品添加劑葡萄糖、苯甲酸鈉、抗壞血酸、檸檬酸的穩定性好；但番木瓜色素不耐光照，在堿性環境中不穩定，對還原劑Na2SO3和Zn2+的穩定性差。因此，番木瓜色素適宜在避光、酸性或中性條件下保存，避免與還原劑和Zn2+接觸。試驗結果為開發番木瓜色素成為天然食用色素應用在食品、藥品、化妝品領域奠定基礎。