黑桃花色苷提取工藝研究

陳澤群，亓希武，房海靈，梁呈元，呂 寒

[江蘇省中國科學(xué)院植物研究所（南京中山植物園）/江蘇省植物資源研究與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210014]

花色苷是植物中廣泛存在的一類水溶性色素，主要分布于花和果實(shí)的表皮細(xì)胞中，使植物的花和果實(shí)呈現(xiàn)出紅色、紫色、藍(lán)色等多種色彩[1-3]。花色苷在結(jié)構(gòu)上屬于類黃酮化合物，是一類次生代謝產(chǎn)物，其在植物生長、發(fā)育和防御中起到重要作用，尤其是在清除自由基方面[4-5]。此外，花色苷還具有抗炎、抗氧化、抗癌、治療心血管疾病等作用[6]。花色苷作為一種安全、無毒的天然色素，在食品添加劑和保健食品方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

桃屬于薔薇科李屬，擁有豐富的種質(zhì)資源。果肉顏色是評價(jià)桃種質(zhì)資源的一個(gè)重要指標(biāo)，根據(jù)感官判定，可分為白色、黃色、綠色、紅色[7]。黑桃又名烏桃，果皮和果肉均烏黑發(fā)紫、黑里透紅，具有很高的營養(yǎng)價(jià)值。研究表明，桃果肉呈現(xiàn)紅色的主要原因就是花色苷的存在，花色苷含量與桃果肉紅色深淺之間也具有相關(guān)性。本文以花色苷提取率為考察指標(biāo)，利用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)研究黑桃花色苷提取工藝，為黑桃花色苷的開發(fā)應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料、儀器

試驗(yàn)材料：黑桃材料取自江蘇省南京市棲霞區(qū)八卦洲街道桃園。無水乙醇、鹽酸均為國產(chǎn)分析純。

試驗(yàn)儀器：HH·S21-4-S 恒溫水浴鍋（上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司）、離心機(jī)（Eppendorf）、UV1600PC分光光度計(jì)（上海美譜達(dá)儀器有限公司）。

1.2 花色苷提取與檢測

取成熟的黑桃果實(shí)，稱取一定質(zhì)量的黑桃材料，按照設(shè)定的料液比加入酸性乙醇（0.1% HCl）溶液，在恒溫水浴鍋中按照設(shè)定的提取溫度提取一定時(shí)間，將所得提取液12 000 rpm 下離心10 min，取上清液，在紫外分光光度計(jì)下測定530 nm 處的吸光值，通過計(jì)算公式求得花色苷含量。

式（1）中，A530為花色苷在530 nm 處的吸光值，V為提取液體積（mL），n為測量時(shí)的稀釋倍數(shù)，98.2為花色苷在530 nm 波長處的平均消光系數(shù)，M為提取物質(zhì)量（g）。

1.3 單因素試驗(yàn)

1.3.1 不同料液比條件下花色苷提取

設(shè)置料液比分別為1∶5、1∶10、1∶15、1∶20、1∶25，提取時(shí)間3 h，提取溫度50 ℃，乙醇體積分?jǐn)?shù)70%，提取黑桃花色苷，計(jì)算花色苷提取率。

1.3.2 不同提取時(shí)間條件下花色苷提取

設(shè)置提取時(shí)間分別為1 h、2 h、3 h、4 h、5 h，料液比1∶15，提取溫度50 ℃，乙醇體積分?jǐn)?shù)70%，提取黑桃花色苷，計(jì)算花色苷提取率。

1.3.3 不同提取溫度條件下花色苷提取

設(shè)置提取溫度分別為30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃，料液比1∶15，提取時(shí)間3 h，乙醇體積分?jǐn)?shù)70%，提取黑桃花色苷，計(jì)算花色苷提取率。

1.3.4 不同乙醇體積分?jǐn)?shù)條件下花色苷提取

設(shè)置乙醇體積分?jǐn)?shù)分別為50%、60%、70%、80%、90%，料液比1∶15，提取時(shí)間3 h，提取溫度50 ℃，提取黑桃花色苷，計(jì)算花色苷提取率。

1.4 正交試驗(yàn)

經(jīng)過單因素試驗(yàn)分析，分別去除黑桃花色苷提取料液比、提取時(shí)間、提取溫度、乙醇體積分?jǐn)?shù)等4 個(gè)因素中結(jié)果最差的一個(gè)條件，將剩余的4 個(gè)水平按照L16（44）進(jìn)行正交試驗(yàn)，提取黑桃花色苷，計(jì)算花色苷提取率。

2 結(jié)果與分析

2.1 料液比對黑桃花色苷提取率的影響

不同料液比條件下花色苷提取結(jié)果表明（見圖1）：隨著料液比的減小，黑桃花色苷提取率先升高后降低；料液比為1∶20 時(shí)，花色苷提取率最高；料液比為1∶5時(shí)，花色苷提取率最低。

圖1 不同料液比下黑桃花色苷提取率

2.2 提取時(shí)間對黑桃花色苷提取率的影響

不同提取時(shí)間條件下花色苷提取結(jié)果表明（見圖2）：隨著提取時(shí)間的增加，黑桃花色苷提取率逐漸出現(xiàn)小幅度升高，但整體水平變化不大。

圖2 不同提取時(shí)間下黑桃花色苷提取率

2.3 提取溫度對黑桃花色苷提取率的影響

不同提取溫度條件下花色苷提取結(jié)果表明（見圖3）：隨著提取溫度的升高，黑桃花色苷提取率逐漸提高；提取溫度為70 ℃時(shí)，花色苷提取率最高。

圖3 不同提取溫度下黑桃花色苷提取率

2.4 乙醇體積分?jǐn)?shù)對黑桃花色苷提取率的影響

不同乙醇體積分?jǐn)?shù)條件下花色苷提取結(jié)果表明（見圖4）：隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加，黑桃花色苷提取率逐漸下降；當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)為50%時(shí)，花色苷提取率最高。

圖4 不同乙醇體積分?jǐn)?shù)下黑桃花色苷提取率

2.5 正交試驗(yàn)

經(jīng)過單因素試驗(yàn)分析，分別去除黑桃花色苷提取料液比、提取時(shí)間、提取溫度、乙醇體積分?jǐn)?shù)4個(gè)因素中結(jié)果最差的一個(gè)條件，將剩余的4個(gè)水平按照L16（44）進(jìn)行正交驗(yàn)設(shè)計(jì)，正交因素水平設(shè)計(jì)如表1所示。

表1 花色苷提取正交因素水平設(shè)計(jì)

正交試驗(yàn)結(jié)果表明，在黑桃花色苷提取過程中影響花色苷提取率的四個(gè)因素主次順序?yàn)椋禾崛囟龋玖弦罕龋疽掖俭w積分?jǐn)?shù)＞提取時(shí)間（見表2）。為了進(jìn)一步提高試驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，對上述試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析（見表3），結(jié)果顯示FC＞Fα=0.01，F(xiàn)A＞Fα=0.05，F(xiàn)D＞Fα=0.05，F(xiàn)B＜Fα=0.05，即提取溫度對花色苷提取率的影響極顯著，料液比和乙醇體積分?jǐn)?shù)對花色苷提取率的影響顯著，提取時(shí)間對花色苷提取率的影響不顯著。綜合直觀分析和極差分析可知，黑桃花色苷提取的最優(yōu)工藝條件為C4A2D1B3，即在提取溫度70 ℃，料液比1∶15，乙醇體積分?jǐn)?shù)50%，提取4 h時(shí)的花色苷提取率最佳，提取率可達(dá)93.87 mg/100 g。

表2 花色苷提取正交試驗(yàn)直觀分析表

（續(xù)表2）

表3 花色苷提取正交試驗(yàn)方差分析表

3 小結(jié)與討論

桃擁有豐富的種質(zhì)資源，根據(jù)果肉顏色的感官判斷，可分為白色、黃色、綠色和紅色。花色苷是使桃果肉呈現(xiàn)紅色的主要因素，大量研究表明桃中花色苷種類主要為矢車菊-3-葡萄糖苷，此外，在一些紅肉桃品種中還鑒定到矢車菊-3-蕓香糖苷[7]。花色苷含量是判定紅肉桃的一個(gè)重要指標(biāo)，趙玉等測定了68份桃品種果肉花色苷含量并將其劃分為5 個(gè)等級(jí)，結(jié)合感官判定，將含量20 mg/100 g 定為紅肉桃的劃分臨界點(diǎn)[7]。本研究中在最優(yōu)提取工藝條件下測得黑桃花色苷含量為93.87 mg/100 g，遠(yuǎn)高于已報(bào)道的紅肉桃花色苷含量判定標(biāo)準(zhǔn)。

植物花色苷有多種提取方法，包括溶劑法、超聲輔助提取法、微波輔助提取法、超臨界CO2提取法、深晶低共熔溶劑法等[8-11]。其中溶劑法操作簡單、成本低廉，因而在生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛。溶劑法提取花色苷常用的溶劑有甲醇、乙醇、酸化水、酸化乙醇等[8]，在食品行業(yè)中，綜合考慮提取率、成本、安全性等多方面因素，酸化乙醇具有安全、高效的優(yōu)點(diǎn)，因而應(yīng)用最為廣泛。本文利用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)研究了酸化乙醇對黑桃花色苷的提取工藝，結(jié)果表明提取溫度、料液比、乙醇體積分?jǐn)?shù)對花色苷提取率具有顯著影響，其中提取溫度的影響最為顯著，而提取時(shí)間對花色苷提取率的影響并不顯著，得到最優(yōu)工藝條件為提取溫度70 ℃，料液比1∶15，乙醇體積分?jǐn)?shù)50%，提取時(shí)間4 h。