紫薯中花青素的提取研究

紫薯中花青素的提取研究

冯亮; 彭周羽; 谭曾勇; 杨艳

【期刊名称】《《广州化工》》

【年(卷),期】2019(047)013

【总页数】4页(P97-100)

【关键词】花青素; 紫薯; 提取; 正交实验

【作者】冯亮; 彭周羽; 谭曾勇; 杨艳

【作者单位】湖北民族大学化学与环境工程学院湖北恩施 445000

【正文语种】中文

【中图分类】TQ914.1

中国是薯类生产大国，约占世界薯类生产总量的65.0%[1]。紫薯不仅具有普通甘薯的营养成分，如：淀粉、可溶性糖、蛋白质、氨基酸、膳食纤维、脂肪、多种维生素(VA、VB1、VB2、VC、VE等)、胡萝卜素。同时它还富含Fe、Zn等多种微量元素，且营养成分含量普遍高出普通甘薯[2]。由于紫薯富含高花青素类成分，且根内部呈深紫色，也被俗称“黑红薯”[3]。花青素是一类广泛存在于自然植物中水溶性天然色素[4-6]。由于其食用安全、色泽鲜亮自然、无特殊气味，且兼具抗氧化、抗突变、降血脂等保健功能，而受到人们的青睐。近些年来，紫薯中花青素的含量及提取成为了人们研究的热点。花青素主要的提取方法有微生物发酵提取法[7-10]、超声波微波提取法、超临界CO2提取法、溶剂浸提法等。本论文主要

是将常见的食品添加剂类柠檬酸作为提取溶剂，考察各提取因素对紫薯中花青素提取量的影响，以探讨花青素的提取工艺条件，以确定较优的提取工艺参数。

1 实验

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

紫薯，购于恩施农贸市场。

柠檬酸、草酸、醋酸、甲醇等试剂，均为分析纯，均购于国药集团化学试剂有限公司；香草醛、原花青素，均购于合肥博美生物科技有限责任公司；水为二次蒸馏水。

1.1.2 仪器与设备

KQ2200B型超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司；FA1004B电子天平，上

海佑科仪器有限公司；800型离心机，上海云楼医用仪器厂；HH-2S型恒温水浴锅，上海天平仪器厂；SHZ-D(Ⅲ)型循环水式真空泵，上海华英仪器有限公司；

UV-2550型紫外-可见分光光度仪，日本岛津；XZ-1B型旋片真空泵，浙江温岭

市真空泵厂；高速多功能粉碎机，永康市铂欧五金制品有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 原料的前处理

将紫薯洗净，切成薄片，放置于干燥箱中，于60 ℃恒温风干至恒重，得到紫薯干。然后用粉碎机磨碎，并用60目标准筛过筛，得到紫薯粉，于干燥皿中避光保存备用。

1.2.2 原花青素最大吸收波长的确定

参考文献[11-14]对紫薯中花青素的含量进行测量。准确称取20.00 mg原花青素

标准品，溶解于20.0 mL甲醇，得到1.00 mg·mL-1的原花青素标准溶液，作为

母液备用。准确配制8.0%盐酸甲醇溶液和2.0%香草醛甲醇溶液，并以1:1混合，得到显色剂，现配现用。取1.0 mL母液于10 mL容量瓶，加入5.0 mL显色剂，

于30 ℃水浴避光反应30 min，然后在400～600 nm范围内测定吸收波长。1.2.3 原花青素标准曲线的绘制

分别取0、0.1、0.3、0.6、0.9、1.2 mL，浓度为1.0 mg·mL-1的原花青素标准溶液于10 mL容量瓶，加入2.5 mL，8.0%盐酸-甲醇溶液和2.5 mL，2.0%香草醛甲醇溶液，于30 ℃水浴避光反应30 min，用甲醇定容，然后在500 nm测定吸光度，并以原花青素质量浓度对吸光度进行线性回归分析。

1.2.4 最佳提取溶剂的选择

选用浓度为3.0%和5.0%的醋酸、草酸、柠檬酸分别进行试验，以选择合适的提取溶剂。

1.2.5 单因素实验

在此主要考察了时间、温度、次数、料液比以及提取剂浓度五个因素的影响，通过预实验结果，设计单因素实验时间为5～30 min，温度为20～70 ℃，次数为1～4次，料液比为(1:10)～(1:100)，提取剂浓度为3.0%～20.0%。

1.2.6 正交实验设计

为寻找花青素最优的提取条件，实现最大提取率，在单因素的实验基础上，利用正交实验设计方法优化提取工艺。利用正交实验设计表L16(45)设计实验，设计表如表1所示。

表1 因素指标Table 1 The factors and levels水平因素提取温度/℃溶剂浓度/%(m/V)料液比/(g mL)提取时间/min提取次数/次12531 10051240101 25152350151 17203460201 10304

2 结果与讨论

2.1 原花青素最大吸收波长的确定及标准曲线

图1 原花青素紫外-可见吸收光谱图Fig.1 UV-visible absorption spectra of extracting solution from procyanidins

图2 原花青素标准曲线Fig.2 Standard curve of procyanidins

由图1可知，原花青素在500 nm处有最大吸收。线性回归方程为：Y=

5.9437×X-8.4518×10-4，R2=0.9995，如图2所示。吸光度在质量浓度0.01～0.12 mg·mL-1范围内线性关系较好。

2.2 提取溶剂的选择

不同溶剂对花青素提取量的影响如图3所示。

图3 不同溶剂对花青素提取量的影响Fig.3 The effect of solvent on the yield of procyanidins

2.3 单因素实验结果

2.3.1 温度影响

图4 温度对花青素提取量的影响Fig.4 The effect of temperature on the yield of anthocyanins

由图3可知，相同浓度下，柠檬酸和草酸的提取效果差别不大。但根据花青素类化合物的性质，其在酸性溶液中更易溶解而被提取，且相同浓度的草酸和柠檬酸，柠檬酸溶液的酸度较大，因此在单因素实验中，均选用柠檬酸作为提取剂。

温度对花青素提取量的影响如图4所示。在各因素条件下，花青素的提取率在20～50 ℃随着温度的升高而升高，但在在50～70 ℃时其提取率逐渐下降。这主要是因为花青素是一种含有较多酚羟基的类黄酮物质，容易氧化，且高温会促使对花青素有保护作用的3-糖苷结构水解，从而使花青素降解。另一方面，紫薯中含有大量的淀粉，升高温度会使淀粉溶胀，导致提取液变得浓稠，给实验操作带来困难，因此在以下的单因素实验中均以30 ℃为提取温度。

2.3.2 时间的影响

时间对提取率的影响如图5所示。

图5 时间对花青素提取量的影响Fig.5 The effect of time on the yield of