葡萄皮花色苷的提取及稳定性研究(一)

论文摘要：葡萄皮花色苷是一种天然色素，具有溶解性好、色彩鲜艳、易与食品结合上色等特点，是替代合成色素的一类重要食品添加剂。

本实验利用超声波辅助酸性乙醇溶剂法对葡萄皮花色苷的提取进行了研究，获得葡萄皮花色苷提取的最优工艺，并研究了花色苷对外界环境的稳定性。

实验结果表明，葡萄皮中花色苷的最适提取条件为：提取温度60℃，提取液的乙醇浓度80%，提取液pH 0.5。

提取液的pH对花色苷提取率有显著性影响。

稳定性实验结果表明，低温条件下的花色苷较为稳定，随着温度的升高葡萄皮花色苷降解速度加快，稳定性逐渐下降；避光保存时花色苷稳定性最好，当葡萄皮花色苷溶液处于光照条件下，花色苷降解速率加快；蔗糖、防腐剂、亚硫酸钠对葡萄皮花色苷的稳定性无明显影响；H2O2对葡萄皮花色苷的稳定性有较大影响。

Keywords: grape skin; anthocyanins; extraction; stability testAbstract ：Anthocyanins are natural technicolored pigments and are bright-coloured, which can dissolve in water and combine with food easily. They are important food additives instead of artificial colour.The anthocyanins were extracted from grape skin by ultrasonic wave and the stability of anthocyanins from grape skins were studied. The results showed the optimal temperature for extraction was 60℃, the concentration of ethanol was 80% and the pH was 0.5. The pH of extraction had significantly influence on the ratio of extraction. The stability test showed that anthocyanins from grape skins with low temperature were stable and the rate of degradation was rapid when temperature was high. Light affected the stability of anthocyanins from grape skins and it was stable when anthocyanins were out of light. Glucose, aseptic, Na2SO3 had little influence on the stability of anthocyanins from grape skins;while H2O2 had great influence on the stability of anthocyanins from grape skins.1 绪论1.1 花色苷的概述花色苷是自然界中最庞大的一类水溶性色素，日常生活中人们食用的被子植物和开花植物中，至少有27个科，73个属和很多个种的植物中含有花色苷类物质[1]。

花色苷广泛存在这些植物的花、果实、茎、叶和根等器官的细胞液中，使其呈现由红、紫红到蓝等不同的颜色。

1.1.1 花色苷的化学结构以及种类在花色苷属于黄酮类化合物[8] [9] [10]，由花色苷配基（花色素）和糖基以糖苷键结合形成。

花色苷配基（花色素）具有黄酮类物质的C6C3C6 结构[11]，是2-苯基-苯并吡喃阳离子的衍生物。

花色素很不稳定，所以在食品中和植物中主要以花色苷的形式存在。

花色素因为3、5位上的取代基的差异而有不同的种类。

目前已知的花色素有二十余种，在食品中重要的有六种[11] [12] [13]，即花翠素（飞燕草素）、花青素（矢车菊素）、3′-甲花翠素（矮牵牛色素）、甲基花青素（芍药色素）、二甲花翠素（锦葵色素）[2] [3]。

不同种类的花色苷因花色素结构的不同而带有不同的颜色。

1.1.2 花色苷的性质1.1.2.1 花色苷的基本物理化学性质花色苷一般可溶于水、甲醇、乙醇、丙二醇、丙三醇、冰醋酸、柠檬酸等极性溶剂，不溶于苯、甲苯、氯仿、石油醚、四氯化碳、油脂等非极性溶剂，在溶液中，其溶解度随温度的升高而加大。

花色苷能被活性炭吸附，与醋酸铅试剂沉淀[20] [21] [22]。

1.1.2.2 花色苷的光谱学性质通过紫外-可见光谱法可以对花色苷进行定性[5]。

花色苷最大吸收波长一个在可见光区的500～540nm 处，另一个在紫外275nm 处，通过测定花色苷提取物的最大吸收波长即可判断是否为花色苷类物质。

向花色苷的0.01 %盐酸甲醇溶液中滴加3～5 滴AlCl3 甲醇或乙醇溶液，会出现蓝移，即最大吸收波长增加。

通过花色苷最大吸收波长处的吸光度和440nm 处的吸光度的比值（A440/Amax）可以判断出糖苷的位置。

酰化的花色苷一般在300～330nm 间有吸收峰。

如果花色苷在440nm 处没有肩峰，则花色苷的5 号位的羟基没有被取代。

1.2 花色苷研究进展1.2.1 花色苷的生理活性研究进展 1.2.1.1 消除自由基、抗氧化作用在各种有关衰老的学说中，自由基学说得到越来越多的认同。

自由基是生物体氧化过程中产生的中间代谢产物，当机体清除自由基能力下降或体内自由基生成过多时，过剩的自由基在体内堆积，作用于生物膜多不饱和脂肪酸，使之发生脂质过氧化而引起膜结构和功能紊乱，攻击蛋白质引起蛋白质交联，酶活性改变，损伤DNA引起突变，从而引起细胞的破坏、衰亡，最终导致机体的衰老和功能障碍。

1.2.1.2 抗诱变作用许多文献报道，花色苷有很强的抗突变作用[17]。

目前国外在这方面已有比较深入的研究报道。

Yoshimoto[6]等用鼠伤寒沙门氏菌TA98对四种不同颜色甘薯根的水提物进行了抗突变的试验，证明了紫色甘薯中的花色苷对于杂环胺类的致突变的物质具有很好的抑制作用，特别是从紫色甘薯中分离的两种花色苷：矢车菊色素-3-(6，6-咖啡酰阿魏酰槐糖苷)-5-葡萄糖苷(YGM-3)和芍药素-3-(6，6-咖啡酰阿魏酰槐苷)-5-葡萄糖苷(YGM-6)具有很强的抗突变作用，YGM-3抗突变作用大YGM-6。

1.2.1.3 降血脂的作用国外已有文献报道，黄酮类物质具有较强的降低血脂血糖作用。

Suda[7] [23]等进行了含大量花色苷的紫色甘薯饮料的生理功效试验研究。

结果表明，给大鼠喂食含大量花色苷的紫色甘薯饮料后，病鼠血清中谷氨酸-草醋酸转氨酶（GOT）、谷氨酸-焦葡萄糖酸转氨酶（GPT）的上升受到明显地抑制，而且紫甘薯饮料表现出对病鼠血清中的硫化巴比妥酸（TBA）反应物、肝脏中的TBA反应物及氧化脂蛋白的增加均有一定的抑制能力。

Matsui 等给约两月大的雄性小鼠口服2g/kg麦芽糖和1从紫色甘薯块根中分离出来的一种二酰基花青素，结果表明30分钟后小鼠体内的血糖浓度下降了16.5%，二酰基花青素是通过对α-葡糖苷酶产生抑制作用，从而导致血糖的降低。

1.2.2 花色苷的测定方法研究进展目前为止花色苷的定量分析方法主要有直接比色法、pH示差法、亚硫酸脱色法、色谱法[24]。

1.2.2.1 直接比色法花色苷的最大吸收区在500～550nm 内，花色苷总量可以用比色法通过适当波长处的吸光度来测定[25]。

该方法测定花色苷总量需要在一个恒定的pH介质中进行。

因为单个花色苷的比消光度很难得到，一般用平均比消光度来测定花色苷总量，其方法可用于定量测定花色苷含量。

但也可以用吸光值间接测定花色苷含量。

这种方法比较适合测定新鲜植物中的花色苷含量，因为在新鲜植物提取物中很少存在花色苷最大吸收区内的干扰物质[26]。

1.2.2.2 pH示差法在含有干扰物质的体系中，花色苷总量的测定，可采用pH 示差法。

这种方法确定两个对花色苷吸光度差别最大但使花色苷稳定的pH 值，根据Fuleki 公式可计算花色苷总量，但pH 示差法需要缓冲静置较长的时间，比较复杂费时。

在这基础上经过改良也可以用单pH 测定法。

冯建光等[27]曾用pH 示差法测定葡萄皮花色苷的总量。

黄昉等[28]分别用直接比色测定法、pH 示差法、单pH 测定法三种不同的方法测定了黑豆种皮花色苷的含量，结果表明单pH 测定法是三种方法中最适宜用来测定黑大豆皮提取液中花色苷总含量的方法。

1.2.2.3 差减法[29]通过先测定样品在可见光区最大吸光值，经二氧化硫或亚硫酸盐漂白或过氧化氢氧化后，再测定吸光值，得出两次吸光值的差值。

再通过公式算出花色苷总量。

1.2.3 花色苷的提取研究进展 1.2.3.1 溶剂浸提法国内关于葡萄色素提取方面报道最多的是溶剂提取法，如马海燕等[30]分别用1%盐酸甲醇、5%盐酸甲醇、5%盐酸乙醇、60%丙酮水溶液法、醋酸甲醇水溶液、pH为1.0的酸水溶液等溶剂对葡萄皮的花色素进行了提取方面的研究。

1.2.3.2 微波辅助萃取法微波萃取则是利用微波能来提高萃取效率的一种较新技术。

微波是一种频率300～300 000 MHz的电磁波。

在微波场中吸收微波能力的差异使得基体物质的某些区域或萃取体系中的某些组分被选择性加热，从而使得被萃取物质从基体或体系中分离，进入到介电常数较小、微波吸收能力相对较弱的萃取剂中。

由于传统提取过程中能量累积和渗透过程以无规则的方式发生，萃取的选择性较差，只能通过改变溶剂性质或延长溶剂萃取时间来获得，同时又受限于溶解能力和扩散系数，效果不够理想；微波因其能对萃取体系中不同组分进行选择加热，因而能使目标组分直接从基体分离萃取。

微波萃取受溶剂亲和力的限制较小，可供选择的溶剂较多。

另外，微波加热则利用分子极化或离子导电效应直接对物质进行加热，避免了传统加热过程因热传导、热辐射造成的热量损失，加热效率高、升温快速均匀，缩短了萃取时间。

具有设备简单、适用范围广、重现性好、萃取效率高、萃取时间短、能耗低、污染轻等特点。

1.2.3.3 酶解法酶是一种生物催化剂，具有高效性、专一性等特点。

在天然食用色素提取生产中，由于天然色素一般在高温、强酸、强碱发生变化或分解，而酶催化反应条件温和，一般在较低温度、接近中性的条件下就能进行，所以酶解法非常适合于天然食用色素的提取与精制[31]。