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《食品工業(yè)雜志》2014年第八期

1試驗(yàn)方法

1.1花青素的提取取桑椹在高速勻漿機(jī)處理→使用提取劑提取→提取后物料離心→過濾取濾液→旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)→凍干→花青素粗品

1.2花青素提取率的測定原理和方法

1.2.1pH示差法原理花青素的色度會隨著pH的不同而發(fā)生改變，而試驗(yàn)中的干擾物質(zhì)的色度不隨pH的改變而改變。因此，使用pH示差法能成為一種檢測花青素的良好方法。桑椹花青素在pH為1時，以紅色的2-苯基苯并吡喃形式存在；而在pH為4.5時，以無色的甲醇假堿的形式存在。通過朗伯-比爾定律可知，各pH條件下的花青素溶液的吸光度與花青素含量成比例關(guān)系。經(jīng)文獻(xiàn)報道，發(fā)現(xiàn)pH示差法的曲線相關(guān)系數(shù)為0.9935，R2接近于1，能比較準(zhǔn)確的測定花青素的含量[7]。使用公式（1）[8]進(jìn)行花青素含量計算。式中：A-吸光度，ε-矢車菊花素-3-葡萄糖苷的消光系數(shù)（為26900），L-光程，MW-矢車菊花素-3-葡萄糖苷的相對分子質(zhì)量（449.2），DF-稀釋倍數(shù)，V-最終體積（mL），Wt-產(chǎn)品質(zhì)量（mg）。

1.2.2測定方法配置pH1.0緩沖液：1.49g氯化鉀用蒸餾水定容至100mL，1.7mL分析純鹽酸定容至100mL，按25︰75比例混合，再用氯化鉀溶液調(diào)到pH1.0±0.1。配置pH4.5緩沖液：1.64g醋酸鈉用蒸餾水定容至100mL，用鹽酸調(diào)節(jié)至pH4.5±0.1。檢測單因素方法比較試驗(yàn)時，取1mL樣液各至9mL的pH1.0和pH4.5緩沖液中，放置60min，在510nm和700nm處分別讀出吸光度。檢測最終產(chǎn)品時，取0.1g產(chǎn)品用稀醇溶解，定容至100mL，再移取2份10mL，分別用pH1.0和pH4.5溶液定容至100mL，放置60min，在510nm和700nm處分別讀出吸光度。

1.3試驗(yàn)設(shè)計和數(shù)據(jù)處理方法Box-Behnken試驗(yàn)?zāi)Ｐ屠肈esignExpert8.0.5.0件；數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析利用SPSS11.0數(shù)據(jù)處理軟件。

2結(jié)果

2.1單因素試驗(yàn)分析提取條件對花青素提取率的影響在不同提取溫度、提取時間、料液比條件下進(jìn)行單因素試驗(yàn)，測量波長510nm和700nm下的吸光度，計算桑椹花青素的提取量。單因素試驗(yàn)設(shè)計見表1。 當(dāng)提取溶劑設(shè)為酸性乙醇，提取時間設(shè)定為40min，料液比設(shè)定為1∶10（g/mL），提取溫度設(shè)定為30℃，40℃，50℃，60℃，70℃，觀察提取溶劑對桑椹花青素提取效果的影響；當(dāng)提取溶劑設(shè)為酸性乙醇，提取時間設(shè)定為40min，提取溫度設(shè)定為50℃時，改變料液比（1∶20，1∶25，1∶30，1∶35，1∶40（g/mL）），觀察料液比對桑椹花青素提取效果的影響；當(dāng)提取溶劑設(shè)為酸性乙醇，提取溫度設(shè)定為50℃，料液比設(shè)定為1∶10（g/mL），改變提取時間（30min，40min，50min，60min，70min），觀察提取時間對桑椹花青素提取效果的影響。

2.1.1提取溫度對桑椹花青素提取率的影響由圖1可見，桑椹花青素含量隨著提取溫度的增加而增加，當(dāng)溫度達(dá)到50℃時，桑椹花青素含量最高，為25mg/g，但隨著提取溫度的升高，桑椹花青素質(zhì)量分?jǐn)?shù)反而下降，可能是高溫造成了桑椹花青素降解。因此，適宜的提取溫度為50℃。

2.1.2料液比對桑椹花青素提取率的影響由圖2可見，隨著提取料液比值的升高，桑椹花青素含量逐漸升高；而料液比在1∶20~1∶40（g/mL）的范圍內(nèi)，桑椹花青素分?jǐn)?shù)變化較小。因此，提取料液比為1∶35（g/mL）比較適宜。

2.1.3提取時間對桑椹花青素提取率的影響由圖3可見，花青素質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著提取時間的增加而增加，當(dāng)提取時間為40min時，花青素含量達(dá)到最大值，為17.5mg/g；但隨著提取時間的增加，桑椹花青素質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加緩慢或降低。表明提取時間40min可以將桑椹中的桑椹花青素基本提取完全，而樣品長時間在較高溫度下可能會引起花青素降解，使其含量有所降低；因此，40min為適宜的提取時間。

2.2響應(yīng)面法優(yōu)化桑椹花青素的提取工藝根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果及Box-Behnken設(shè)計原則，選取對桑椹花青素提取效果影響較顯著的3個因素：料液比、提取溫度和提取時間，分別以A，B和C表示。以單因素試驗(yàn)結(jié)果的最適條件作為中水平，即0水平，高水平與低水平選擇與中水平接近的數(shù)值[9-11]。試驗(yàn)因素與水平設(shè)計見表2。以A，B和C為自變量，以桑椹花青素得率為響應(yīng)值（Y），試驗(yàn)方案及結(jié)果見表3，由方差分析（表4）可知：其因變量和全體自變量之間的線性關(guān)系顯著（r=264.584/9=29.398），模型的顯著水平為0.0437（小于0.05），所以該回歸方差模型是顯著的；料液比對提取效果的影響顯著，而提取料液比、提取溫度、提取時間三者對提取效果影響的顯著性為：料液比＞提取時間＞提取溫度。

2.2.1料液比及提取溫度對桑椹花青素提取率影響當(dāng)提取時間為40min時，料液比與提取溫度2個因素之間的交互作用見圖5。桑椹花青素提取率隨著料液比的增加和提取溫度的增加而增加，但當(dāng)溫度達(dá)到50℃后，桑椹花青素含量開始減少。并且從圖4的響應(yīng)趨勢可以看出：提取溫度比料液比對桑椹花青素提取量的影響效果更明顯；當(dāng)料液比為1∶40（g/mL）、提取溫度為50℃時，提取的桑椹花青素較多。

2.2.2料液比及提取時間對桑椹花青素提取率影響當(dāng)提取溫度為50℃時，料液比與提取時間2個因素之間的交互作用見圖6。可以看出，桑椹花青素提取率隨著料液比的增加和提取時間的增加而增加，但當(dāng)時間達(dá)到40min后，桑椹花青素的提取率開始減少。當(dāng)料液比為1∶40（g/mL）、提取時間為40min時，桑椹花青素提取率較高。

2.2.3提取溫度及提取時間對桑椹花青素提取率影響當(dāng)料液比為1∶40（g/mL）時，提取溫度與提取時間2個因素之間的交互作用見圖6。從圖6的響應(yīng)趨勢可以看出：提取溫度比提取時間對桑椹花青素提取量的影響效果更明顯；當(dāng)提取時間為40min、提取溫度為50℃時，桑椹花青素提取量較多。

2.2.4最佳提取工藝的確定根據(jù)Box-Behnke設(shè)計模型分析得知，桑椹花青素提取優(yōu)化工藝參數(shù)為：料液比1∶39.73（g/mL），提取溫度51.33℃，提取時間39.07min。在此條件下，桑椹花青素提取量預(yù)測值為24.73mg/g。為驗(yàn)證該模型的可靠性，根據(jù)實(shí)際操作將提取工藝參數(shù)修正為料液比，提取溫度51℃，提取時間39min；在此參數(shù)下，實(shí)際測得的桑椹花青素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為24.93mg/g。

3結(jié)論與討論

通過響應(yīng)面法對桑椹花青素提取工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，得到的最佳工藝參數(shù)為：料液比1∶39（g/mL），提取溫度51℃，提取時間39min。在此工藝參數(shù)下，實(shí)際測得的桑椹花青素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為24.93mg/g，與模型預(yù)測值相差1%左右。以往常規(guī)方法采用大孔吸附樹脂對桑椹原汁中的桑椹紅色素進(jìn)行了提取，用pH示差法對產(chǎn)品中的花青素進(jìn)行測定，測得桑椹原汁中的花青素含量為20mg/g左右。[12]試驗(yàn)所測值略大于文獻(xiàn)值。根據(jù)Box-Behnken模型，采用響應(yīng)面分析法得到的桑椹花青素提取優(yōu)化工藝準(zhǔn)確可靠。優(yōu)化工藝可為其在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥和食品等領(lǐng)域的開發(fā)利用提供了依據(jù)。

作者：朱建斌仇干楊帆婁玉霞范振慶趙渝單位：上海師范大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院上海師范大學(xué)植物種質(zhì)資源開發(fā)中心上海奕方農(nóng)業(yè)有限公司