超聲輔助提取火龍果果皮色素的研究

王婭玲，李維峰，曹海燕

（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)熱帶作物學(xué)院，云南普洱 665000）

超聲輔助提取火龍果果皮色素的研究

王婭玲，李維峰，曹海燕

（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)熱帶作物學(xué)院，云南普洱 665000）

利用超聲輔助萃取技術(shù)提取火龍果果皮色素。通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)對(duì)料液比、超聲功率、超聲時(shí)間和提取溫度等因素進(jìn)行探討，以建立火龍果果皮色素的提取工藝。結(jié)果顯示，影響火龍果果皮色素提取因素的主次順序?yàn)榱弦罕?＞超聲時(shí)間 ＞提取溫度 ＞超聲頻率。最優(yōu)提取條件為料液比1∶30（g／mL），超聲時(shí)間25min，超聲提頻率80Hz，提取溫度40℃。與浸提法相比，超聲輔助提取用時(shí)更短，提取效率更高。

火龍果果皮；紅色素；超聲提取

火龍果，又稱(chēng)紅龍果等，是原產(chǎn)于墨西哥等中美洲沙漠地區(qū)的仙人掌科、三角柱屬（又稱(chēng)量天尺屬）多漿植物［1］，在我國(guó)的海南、福建、廣東、廣西等地均有種植?；瘕埞饕屑t皮白肉、黃皮白肉和紅皮紅肉火龍果三大類(lèi)。紅皮白肉尤其是紅皮紅肉火龍果含有大量的天然紅色色素。是天然色素提取加工的良 好 來(lái) 源［2-4］。

龍火龍果果皮含有豐富的紅色素，但因?yàn)椴荒苁秤?，在食用或加工過(guò)程中常常被廢棄，這無(wú)疑是一種巨大的資源浪費(fèi)。提取火龍果果皮色素對(duì)提高火龍果加工附加值有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

目前，前人對(duì)火龍果果肉及果皮中紅色素的提取已經(jīng)做了一定量的研究［5-10］，但多為利用有機(jī)溶劑或者蒸餾水進(jìn)行簡(jiǎn)單的浸提。本研究擬對(duì)火龍果果皮色素超聲提取工藝進(jìn)行初步研究，旨在為火龍果皮的深度利用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

火龍果：采購(gòu)自云南省普洱市，紅皮白肉。火龍果皮清洗干凈后，去除果皮上的綠色葉莖，于鼓風(fēng)干燥箱中60℃干燥，粉碎過(guò)40目（0.441 mm）篩，得到火龍果果皮細(xì)粉，備用。

1.2 試劑

無(wú)水乙醇、鹽酸、氫氧化鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉等試劑均為國(guó)藥集團(tuán)分析純?cè)噭?/p>

1.3 主要儀器

FW-200萬(wàn)能粉碎機(jī)；上?？茖?dǎo)SK5210HP超聲清洗儀，上海精科UV759紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)；梅特勒 AL204電子分析天平；上海一恒DZF-6053真空干燥箱；上海雷磁 pH-3C精密PH計(jì)；安徽中科中佳 HC-3018高速冷凍離心機(jī)。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 超聲提取工藝

稱(chēng)取若干份0.500 0 g火龍果果皮粉，分別加入不同體積的40%乙醇溶液，然后在不同超聲時(shí)間、超聲頻率和超聲溫度下進(jìn)行單因素提取試驗(yàn)。提取液在4 000 r／min下離心分離10 min，上清液稀釋50mL后，于 538 nm處測(cè)定吸光度值［11］，每個(gè)樣品平行測(cè)定3次。

1.4.2 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

為了對(duì)提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，在上述單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，選擇浸提料液比、超聲時(shí)間、超聲頻率和超聲溫度4個(gè)因素按照L9（34）設(shè)計(jì)4因素3水平實(shí)驗(yàn)，見(jiàn)表1。

表 1 正交試驗(yàn)因素水平表Tab.1 Factors and levels of orthogonal test

1.4.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與作圖，以上測(cè)定均重復(fù) 3次，圖表中數(shù)據(jù)均為 3次重復(fù)的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素影響試驗(yàn)

2.1.1 料液比對(duì)火龍果果皮色素提取的影響

料液比對(duì)火龍果果皮色素提取的影響見(jiàn)圖 1所示。

圖1 料液比對(duì)火龍果果皮色素提取的影響Fig.1 Influence of solid-liquid ratio on the extraction effects of pitaya red pigment

由圖1看出，料液比直接影響火龍果果皮色素的吸光度：料液比過(guò)小，溶劑體積過(guò)少，果皮色素從樣品中擴(kuò)散到溶劑中的速率低，而且極易達(dá)到飽和狀態(tài)；當(dāng)料液比達(dá)到1∶20 g／mL時(shí)，果皮色素吸光度達(dá)到最大值；當(dāng)繼續(xù)增大溶劑比例，果皮色素吸光度不再增加。因此，選用1∶20 g／m L為最佳料液比。

2.1.2 超聲頻率對(duì)火龍果果皮色素提取的影響

起聲頻率對(duì)火龍果果皮色素提取的影響見(jiàn)圖2。

圖 2 超聲頻率對(duì)火龍果果皮色素提取的影響Fig.2 Influence of ultrasonic frequency on the extraction effects of p itaya red pigment

從圖2看出，隨著超聲頻率的增加，果皮色素吸光度逐漸上升，在100Hz時(shí)達(dá)到最大值。因此選擇 100Hz為最佳超聲頻率。

2.1.3 溫度對(duì)火龍果果皮色素提取的影響

在1∶20（g／mL）料液比、超聲頻率 100Hz條件下，不同提取溫度對(duì)火龍果果皮色素吸光度的影響，見(jiàn)圖3所示。

圖3 溫度對(duì)火龍果紅色素提取的影響Fig.3 In fluence of tem peratu re on the extraction effects of p itaya red pigment

由圖3可知，在 20～40℃范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，吸光度逐漸增大，但是當(dāng)溫度超過(guò) 40℃后，吸光度逐漸下降。因此選定 40℃為最佳提取溫度。

2.1.4 超聲時(shí)間對(duì)火龍果果皮色素提取的影響

在1∶20（g／mL）料液比、超聲頻率 100Hz條件下，不同提取時(shí)間對(duì)火龍果果皮色素吸光度的影響見(jiàn)圖4所示。

圖4 超聲時(shí)間對(duì)火龍果果皮色素提取的影響Fig.4 Influence of ultrasonic time on the extraction effects of pitaya red pigment

從圖 4看出，超聲時(shí)間在 5～20min范圍內(nèi)，火龍果果皮色素吸光度隨超聲時(shí)間的延長(zhǎng)而提高，在20min時(shí)達(dá)到最大值，之后繼續(xù)超聲提取吸光度會(huì)有所降低，可能是超聲時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，果皮色素化合物部分氧化降解，從而導(dǎo)致提取得到的色素吸光度下降。所以選定20min為最佳超聲時(shí)間。

2.2 火龍果果皮色素提取工藝的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

以火龍果果皮色素吸光度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，使用正交設(shè)計(jì)助手Ⅱ進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表 2 L9（34）正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與極差分析Tab.2 The results and range analysis of orthogonal test

從表2中看出，提取得到的火龍果果皮色素吸光度受到超聲時(shí)間、超聲頻率、料液比、提取溫度4個(gè)因素的交叉影響；通過(guò)極差R值的比較看出，影響火龍果果皮色素提取率因素的主次順序?yàn)椋毫弦罕龋境晻r(shí)間＞提取溫度＞超聲頻率；火龍果果皮色素的超聲輔助提取最佳條件是A3B3C1D2，即料液比為1∶30（g／m L），超聲時(shí)間為25min，超聲提頻率為80Hz，提取溫度為40℃。

2.3 最佳條件組合試驗(yàn)

根據(jù)正交試驗(yàn)優(yōu)化條件，按照料液比為 1∶30 （g／mL），超聲時(shí)間為25 min，超聲提頻率為80Hz，提取溫度為40℃，對(duì)火龍果果皮色素進(jìn)行5次平行提 取試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 最佳提取條件組合試驗(yàn)Tab.3 Combination test of best extraction cond ition

表3結(jié)果表明，在上述最佳提取工藝下，采用超聲輔助提取火龍果果皮色素，提取得到的色素平均吸光度為 0.413 8，試驗(yàn)結(jié)果平均標(biāo)準(zhǔn)誤（RSD）為2.11%。

3 結(jié)論

初步研究了超聲輔助提取火龍果果皮色素的最佳工藝，發(fā)現(xiàn)在料液比為 1∶30（g／mL），超聲時(shí)間為25min，超聲提頻率為80Hz，提取溫度為40℃的條件下，提取得到的火龍果果皮色素平均吸光度可以達(dá)到0.413 8。該工藝耗時(shí)短，提取分離簡(jiǎn)單，得率較高，具有較高的生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值。

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Study on Ultrasonic-Assisted Extraction of Pigm ent from Pitaya Peel

W ANG Ya-ling，L IW ei-feng，CAO Hai-yan

（Faculty of Tropical Crops，Yunnan Agricultural University，Puer 665000，China）

In this study，red pigment from pitaya fruit peel was extracted by ultrasonic-assisted extracting.To determine the optimal extraction conditions，the effectof the conditions，such as the solid-liquid ratio，the ultrasonic frequency，the ultrasonic time and the extraction temperature were studied by the single factor experiment and the orthogonal test.The results showed that the order of factor to affect red pigment extraction was solid-liquid ratio＞ultrasonic time＞extraction temperature＞ultrasonic frequency. The optimum extracting conditionswere as follows：the solid to solution ratio was 1∶40，the ultrasonic time was 25min，the ultrasonic frequency was80Hz and the extraction temperature was40℃.Compared with traditional extraction，it saves time and increases efficiency.

pitaya fruit peel；red pigment；ultrasonic extraction

R284.2

A

1004-275X（2015）02-0014-04

12.3969／j.issn.1004-275X.2015.02.004

收稿：2015-01-04

王婭玲（1985-），女，助教，主要從事環(huán)境化學(xué)和食品化學(xué)方面的研究。