草莓中原花青素提取工藝研究

陳紅惠，沈清清

（文山學(xué)院 生化系，云南 文山 663000）

草莓是薔薇科草莓屬的多年生漿果，我國(guó)各地均有栽培。草莓果實(shí)含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，具有清涼止渴、健胃消食、預(yù)防心血管病等多種藥理活性［1］，所含色素為花青素類(lèi)色素。原花青素（Procyanidins，PC）是由黃烷- 3- 醇和黃烷- 3，4- 二醇衍生的一大類(lèi)多酚物質(zhì)［2］，廣泛存在于植物界中，其中葡萄、蘋(píng)果、山楂、銀杏、野草莓等植物中含量豐富。研究表明， 原花青素對(duì)自由基有很強(qiáng)的捕捉和消除能力，具有非常強(qiáng)的體內(nèi)活性［3］，是目前為止所發(fā)現(xiàn)的最強(qiáng)效的自由基清除劑，此外還具有抑制腫瘤、改善血液循環(huán)、抗衰老、降血脂，預(yù)防心血管疾病等作用［4-6］。原花青素在歐美國(guó)家被稱(chēng)為青春營(yíng)養(yǎng)品、皮膚維生素、口服化妝品，如今在食品、保健品、藥品、化妝品等行業(yè)已有廣泛應(yīng)用。

草莓由于表皮很薄，采摘極易受損，不易保鮮，保質(zhì)期短，大多適于鮮食，其加工產(chǎn)品主要以果醬為主。草莓中含有豐富的原花青素成分，目前對(duì)其深加工并未受到人們重視，對(duì)其原花青素的研究少見(jiàn)報(bào)道，如能對(duì)其加以利用，不但能減少草莓受損變質(zhì)的浪費(fèi)，也能提高其資源附加值。本文對(duì)草莓中原花青素的提取工藝進(jìn)行了研究，得到最佳提取工藝參數(shù)。

1 材料和方法

1.1 材料

草莓鮮果，購(gòu)于云南省文山市農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)。

1.2 試劑與儀器

兒茶素標(biāo)準(zhǔn)品（中國(guó)藥品生物制品檢定所）；丙酮，乙醇，甲醇，鹽酸，正丁醇，硫酸高鐵銨，均為國(guó)產(chǎn)分析純；721型分光光度計(jì)（上海光學(xué)儀器進(jìn)出口有限公司），HH-2型數(shù)顯恒溫水浴鍋（常州國(guó)華電器有限公司），電子天平（上海精密科學(xué)儀器有限公司），101-3型電熱恒溫干燥箱（廣東全科化玻儀器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 原料預(yù)處理

挑選新鮮優(yōu)質(zhì)草莓，去把，用蒸餾水清洗干凈，切成薄片后放入烘箱中60 ℃烘干，粉碎過(guò)60目篩，置于棕色瓶避光保存。

1.3.2 原花青素含量的測(cè)定

選用正丁醇―鹽酸法［2］測(cè)定草莓原花青素含量。以?xún)翰杷貫闃?biāo)樣，分別準(zhǔn)確吸取濃度為1 mg/mL的兒茶素溶液0.50、1.00、1.50、2.00、2.50、3.00 mL于10 mL容量瓶中，各加入5 mL 正丁醇- 鹽酸（95∶5）溶液，再加入 0.2 mL 2%硫酸高鐵銨溶液， 加蒸餾水定容至10 mL，混合均勻。置于45 ℃恒溫水浴中反應(yīng)20 min，在 10 min 內(nèi)冷卻到室溫。同時(shí)做空白實(shí)驗(yàn)，于550 nm下測(cè)定吸光度。以濃度對(duì)吸光度進(jìn)行線(xiàn)性回歸，得回歸方程：Y=0.1655X+0.0282，相關(guān)系數(shù)R2=0.9987。

準(zhǔn)確稱(chēng)取一定量的草莓粉于錐形瓶中， 加入一定量提取溶劑進(jìn)行提取， 將提取液過(guò)濾并定容，測(cè)定其吸光值， 根據(jù)回歸方程計(jì)算提取液濃度，進(jìn)一步計(jì)算出原花青素提取率。

1.3.3 提取因素對(duì)草莓原花青素提取量的影響

稱(chēng)取干燥草莓粉1.00 g，置于50 mL的三角瓶中，改變不同提取條件，考察溶劑種類(lèi)及濃度、浸提料液比、浸提溫度和時(shí)間對(duì)提取率的影響［7-9］。

1.3.4 正交試驗(yàn)

通過(guò)單因素試驗(yàn)分析，對(duì)影響其提取原花青素的乙醇濃度、浸提溫度、浸提時(shí)間、料液比幾個(gè)因素進(jìn)行正交試驗(yàn)，采用L9（34）設(shè)計(jì)進(jìn)行正交試驗(yàn)獲取最佳工藝參數(shù)，并考察各因素對(duì)提取率影響的主次順序，因素水平設(shè)計(jì)試驗(yàn)見(jiàn)表1。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表

2 結(jié)果與分析

2.1 草莓原花青素提取單因素試驗(yàn)

2.1.1 溶劑的選擇

準(zhǔn)確稱(chēng)取1.00 g草莓粉末4份，按料液比為1∶20（m/v）分別加入80%甲醇、乙醇、丙酮和水，在60 ℃下浸提30 min，提取1次，將提取液離心分離后定容至50 mL，測(cè)定原花青素的含量，考察不同溶劑對(duì)其提取率的影響，結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同提取劑對(duì)提取率的影響

由圖1可看出，采用有機(jī)溶劑提取時(shí)，提取率明顯高于水的提取率，對(duì)于不同有機(jī)溶劑提取，甲醇與乙醇的提取率較接近，分別為24.16%和24.95%，丙酮溶液的浸提效果要優(yōu)于甲醇和乙醇，提取率最高，達(dá)30.95%。從多方面考慮，以乙醇為提取溶劑，安全性高，成本低，還可除去一些親水性蛋白質(zhì)，粘液質(zhì)，部分多糖及其他水溶性雜質(zhì)，故選擇乙醇作為提取溶劑。

2.1.2 提取溫度的選擇

準(zhǔn)確稱(chēng)取1.00 g草莓粉末4份，以80%乙醇作為提取溶劑，按料液比為1∶20（m/v），分別在50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃下浸提30 min，測(cè)定原花青素的含量，考察不同提取溫度對(duì)原花青素提取率的影響，結(jié)果如圖2所示。

圖2 不同溫度對(duì)提取率的影響

從圖2可知，隨著溫度的升高，原花青素提取率逐漸增加，溫度為70 ℃時(shí)，提取率達(dá)到最高，為24.46%，當(dāng)溫度高于70 ℃后，原花青素提取率卻出現(xiàn)下降。一般情況下，高溫對(duì)化合物的提取率有促進(jìn)作用，能加快分子滲透、擴(kuò)散和溶解的速度，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明過(guò)高的溫度對(duì)原花青素卻有一定影響，提取率反而下降，可能是由于原花青素受高溫影響被破壞致使提取率下降，故適宜的提取溫度不應(yīng)超過(guò)70 ℃。

2.1.3 提取時(shí)間選擇

準(zhǔn)確稱(chēng)取1.00 g草莓粉末4份，按1∶20（m/v）料液比加80%乙醇，提取溫度為60 ℃，提取次數(shù)為1次，考察提取時(shí)間對(duì)原花青素提取率的影響，結(jié)果如圖3所示。

圖3 不同時(shí)間對(duì)提取率的影響

從圖3可看出，在提取時(shí)間低于70 min時(shí)，原花青素提取率隨提取時(shí)間增加而增加，大于70 min后，原花青素提取率隨時(shí)間增加而減少。在70 min時(shí)能得到最高的提取率，為21.96%，當(dāng)提取時(shí)間為90 min時(shí)提取率較低，為15.63%，可能是由于原花青素?zé)岱€(wěn)定性差，長(zhǎng)時(shí)間提取導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)改變，故確定提取時(shí)間為70 min。

2.1.4 料液比的選擇

準(zhǔn)確稱(chēng)取1.00 g草莓粉末4份，加入80%乙醇，按料液比為1∶10、1∶20、1∶30、1∶40在60 ℃下提取30 min，測(cè)定原花青素的含量，考察不同料液比對(duì)原花青素提取率的影響，結(jié)果如圖4所示。

圖4 不同料液比對(duì)提取率的影響

從圖4可看出，溶劑用量的大小直接影響浸提時(shí)平衡濃度的大小，當(dāng)料液比不到1∶20時(shí)，提取率隨溶劑用量的增多而增加，當(dāng)料液比為1∶20時(shí)提取率達(dá)到最高，為29.83%，料液比繼續(xù)增加提取率卻出現(xiàn)下降。原因是溶劑過(guò)少，溶液易達(dá)到飽和，有效成分無(wú)法提取完全，而溶劑過(guò)多，不僅浪費(fèi)溶劑，同時(shí)也會(huì)增加雜質(zhì)的含量，故料液比宜采取1∶20。

2.1.5 乙醇濃度的選擇

準(zhǔn)確稱(chēng)取1.00 g草莓粉末4份，然后按料液比1∶20分別加入濃度為50%、60%、70%、80%的乙醇，在60 ℃下提取30 min，測(cè)定原花青素的含量，考察不同乙醇濃度對(duì)原花青素提取率的影響，結(jié)果如圖5所示。

圖5 不同乙醇濃度對(duì)提取率的影響

從圖5可看出，乙醇濃度的變化對(duì)提取率有較大影響，當(dāng)濃度較低時(shí)，提取率隨濃度增加而迅速增大，當(dāng)濃度達(dá)到70%時(shí)，提取率最高，達(dá)到25.66%，濃度繼續(xù)升高原花青素提取率出現(xiàn)下降的趨勢(shì)，可能是隨著乙醇濃度的增大，一些脂溶性雜質(zhì)的溶出增加。因此，確定乙醇濃度為70%為最佳提取濃度。

2.2 原花青素提取優(yōu)化試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)，對(duì)影響草莓中原花青素提取效果的4個(gè)主要因素：提取溶劑、提取溫度、提取時(shí)間、料液比進(jìn)行L9（34）正交實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果

由表2可以看出，各因素對(duì)原花青素提取率的影響主次順序?yàn)樘崛r(shí)間B＞乙醇濃度A ＞提取溫度C＞料液比D，最佳提取條件為A2B1C2D2，即乙醇濃度70%，提取溫度50 ℃，提取時(shí)間70 min，料液比 1∶ 20。

2.3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

為檢驗(yàn)提取工藝的合理性而做驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，采用70%乙醇、提取時(shí)間70 min、料液比1∶20、提取溫度50 ℃的條件提取，測(cè)草莓中原花青素含量，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 原花青素提取驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，對(duì)草莓原花青素的提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，在提取過(guò)程中，對(duì)原花青素提取影響最大的是提取時(shí)間，其次是乙醇濃度、提取溫度，最后為料液比，確定了從草莓中提取原花青素的最佳工藝參數(shù)為：乙醇70%、料液比1∶20、提取溫度50 ℃、浸提時(shí)間70 min，原花青素提取率可達(dá)24.23%。通過(guò)本研究為草莓的深度開(kāi)發(fā)奠定了一定基礎(chǔ)，也為其綜合利用提供技術(shù)參考。

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