南瓜果肉中色素的研究

許舒雯，陳龍勝，彭麗華

(1.安徽省科學(xué)技術(shù)研究院，安徽合肥 230031；2.安徽省應(yīng)用技術(shù)研究院，安徽合肥 230031)

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南瓜果肉中色素的研究

許舒雯1，陳龍勝1，彭麗華2*

(1.安徽省科學(xué)技術(shù)研究院，安徽合肥 230031；2.安徽省應(yīng)用技術(shù)研究院，安徽合肥 230031)

摘要[目的] 為開發(fā)天然食用色素而測定南瓜果肉中的色素并研究色素的提取條件。[方法]以南瓜為原料，通過分光光度法測定34個(gè)品種南瓜的色價(jià)并用HPLC分析南瓜色素提取物中β-胡蘿卜素，篩選出提取南瓜色素的品種。以篩選出的南瓜品種為原料，通過單因素試驗(yàn)優(yōu)化南瓜色素提取條件。[結(jié)果]試驗(yàn)表明，不同品種的南瓜，色價(jià)和HPLC含量分析結(jié)果都表現(xiàn)出一定的差異性，其中汕美-9-5-1的色價(jià)最高，為4.15；汕美14-1的色價(jià)最低，為0.95。綜合色價(jià)和HPLC分析結(jié)果，確定汕美-9-5-1為色素提取的品種。通過單因素試驗(yàn)確定了南瓜色素的提取條件為：乙醇作為提取溶劑，料液比1∶20 g/ml，提取溫度80 ℃，提取時(shí)間4 h。[結(jié)論]研究可為南瓜中天然色素的開發(fā)利用提供有參考價(jià)值的數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞南瓜；色價(jià)；HPLC；β-胡蘿卜素

天然食用色素主要是從植物等天然原料中提取并經(jīng)過精制加工而成的產(chǎn)品[1]。我國從1958年開始從事天然色素資源的開發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)、工藝研究，目前已有上百種天然色素產(chǎn)品。食用天然色素主要包括以下幾類：葉綠素類、花色苷類、類黃酮類、原花色素、單寧、醌類與酮類、蘿卜素、甜菜色素類。與合成色素相比，天然色素具有以下優(yōu)點(diǎn)：天然色素多來自動植物組織，對人類的安全性更高；天然色素本身就是一種良好的營養(yǎng)素，有些還具有一定的藥理作用；利用天然色素著色色調(diào)更自然。

南瓜系葫蘆科南瓜屬1年生草本植物，其中含有豐富的色素和多糖[2]。南瓜中的色素主要以類胡蘿卜素為主。類胡蘿卜素是一種廣泛存在于生物體中的色素，按其結(jié)構(gòu)和溶解性分為兩大類：胡蘿卜素類，主要以β-胡蘿卜素為代表[3-5]；葉黃素類，主要以葉黃素為代表[6]，主要色素結(jié)構(gòu)式如圖1所示。

圖1　類胡蘿卜素的主要色素結(jié)構(gòu)式

南瓜在全國各地均有栽培，方便易得，價(jià)格低廉。另外，南瓜還具有易于儲存的特點(diǎn)，是一種開發(fā)天然色素的優(yōu)質(zhì)原料。筆者以不同品種成熟南瓜為原料，通過分光光度法和HPLC分析法對34個(gè)品種南瓜的色素進(jìn)行測定并對色素的提取條件進(jìn)行了初步研究，以期對南瓜中的色素進(jìn)行開發(fā)利用。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1供試原材料。各品種新鮮南瓜于2014年10月15日至25日采摘自安徽江淮園藝種業(yè)股份有限公司長豐縣育種基地，并經(jīng)戴祖云教授鑒定。

1.1.2主要試劑。蒸餾水、無水乙醇，分析純試劑；甲醇、乙腈、二氯甲烷，色譜純試劑。

1.1.3主要儀器設(shè)備。DZF 6030真空干燥箱，高速粉碎機(jī)，恒溫水浴鍋，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，722G可見分光光度計(jì)，電子分析天平，Thermo高效液相色譜儀，UV2550型紫外-可見分光光度計(jì)。

1.2方法

1.2.1南瓜色素提取[7-8]。將新鮮南瓜洗凈后去皮、籽、瓤后切片，置于60 ℃真空干燥箱中干燥24 h。將干燥后的南瓜片用高速粉碎機(jī)粉碎處理，過20目篩得到干燥南瓜粉。精確稱取各品種干燥南瓜粉0.5 g，置于100 ml容量瓶中，每個(gè)品種取3個(gè)平行，加入無水乙醇定容至刻度，超聲波提取2 h，避光靜置24 h后取上清液稀釋5倍即作為色素待測溶液。

1.2.2測定波長的選擇。取β-胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)品配制濃度為2.5 μg/ml的標(biāo)準(zhǔn)溶液，通過紫外-可見分光光度計(jì)在波長400～600 nm范圍內(nèi)進(jìn)行光譜掃描，確定最大吸收波長。

1.2.3南瓜色素色價(jià)測定。將“1.2.1”中制備的所有南瓜色素溶液在最大吸收波長處測定吸光度，計(jì)算各品種南瓜色素的色價(jià)。

E=A×F/100m

式中，E為色價(jià)，即單位質(zhì)量原料的提取物在1%濃度以1 cm比色皿在最大吸收峰處的吸光度；A為實(shí)測試樣的吸光度，F(xiàn)為稀釋倍數(shù)，m為試樣質(zhì)量(g)。

1.2.4南瓜色素HPLC分析。色譜條件：色譜柱AcclaimTM120 C18(4.6×250 mm，5 μm)，流動相(甲醇∶二氯甲烷∶乙腈∶水=38∶32∶29∶1，V/V)，檢測波長450 nm，檢測溫度25 ℃，進(jìn)樣量20 μl。

1.2.5南瓜色素最佳提取條件確定[9-10]。結(jié)合“1.2.3”和“1.2.4”的結(jié)果，篩選出南瓜色素提取條件研究的品種。以篩選出的南瓜品種為原料，通過單因素試驗(yàn)對不同提取溶劑、不同料液比、不同提取溫度、不同提取時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)，確定南瓜色素的最佳提取條件。

2結(jié)果與分析

2.1測定波長的選擇按照“1.2.2”操作步驟，取濃度為2.5 μg/ml的β-胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)溶液在波長400～600 nm范圍內(nèi)進(jìn)行光譜掃描，結(jié)果顯示最大吸收波長為450 nm，故測定波長選擇為450 nm。

圖2　β-胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸收光譜

2.2不同品種南瓜色素色價(jià)將“1.2.1”中制備的所有南瓜色素待測溶液在450 nm波長處測定吸光度，根據(jù)公式計(jì)算各品種南瓜的色價(jià)，測定結(jié)果如表1。

由表1可知，不同南瓜品種的色素含量差異較大，汕美-9-5-1的色素含量最高，汕美14-1色素含量最低。

表1　不同品種南瓜色素的色價(jià)

2.3南瓜色素提取物HPLC分析結(jié)果色譜條件：流動相為甲醇∶二氯甲烷∶乙腈∶水=38∶32∶29∶1，V/V)，檢測波長450 nm，檢測溫度25 ℃，進(jìn)樣量20 μl。

注：A.汕美-9-5-1；B.香-1；C.汕美14-1；D.J-4。圖3　部分南瓜色素提取物樣品的HPLC圖譜

HPLC結(jié)果顯示，不同品種的南瓜β-胡蘿卜素含量差別較大，其中汕美-9-5-1中β-胡蘿卜素含量最高。β-胡蘿卜素為南瓜中主要色素，結(jié)合色價(jià)測定結(jié)果，最終確定汕美-9-5-1色素含量最高，作為南瓜色素提取的目標(biāo)品種。

2.4南瓜色素提取條件單因素試驗(yàn)

2.4.1提取溶劑的確定。以篩選出的南瓜品種汕美-9-5-1為原料，分別稱取4份干燥南瓜粉，每份0.5 g，在其他條件相同的情況下分別加入100 ml不同的提取溶劑，60 ℃恒溫水浴回流提取后稀釋相同倍數(shù)。避光靜置，待提取液澄清后取上清液在450 nm波長下測定吸光度，以提取溶劑作為空白。結(jié)果得出，提取溶劑石油醚、乙醇、丙酮、二氯甲烷的提取液吸光度依次為0.451、0.601、0.567、0.538。由此可知，石油醚提取效果較差，不宜作為提取溶劑。乙醇、丙酮效果較好，但丙酮揮發(fā)性強(qiáng)且有毒性，故選擇乙醇作為提取溶劑。

2.4.2料液比的確定。準(zhǔn)確稱取4份干燥南瓜粉，每份2.0 g，在其他條件相同的情況下，分別按照料液比(南瓜重量與提取溶劑體積比)1∶10、1∶20、1∶30、1∶40 g/ml加入無水乙醇，60 ℃恒溫水浴回流提取2 h，冷卻后稀釋至相同體積，離心，取上清液用722G可見分光光度計(jì)在450 nm波長下測定吸光度，以無水乙醇作為空白。結(jié)果得出在料液比為1∶10、1∶20、1∶30、1∶40 g/ml的條件下，提取液吸光度依次為0.266、0.353、0.282、0.277。由此可知，料液比1∶20 g/ml的提取效果最佳，故選擇1∶20 g/ml作為最佳提取料液比。

2.4.3提取溫度的確定。準(zhǔn)確稱取4份干燥南瓜粉，每份2.0 g，在其他條件相同的情況下，按照料液比(南瓜重量與提取溶劑體積比)1∶20 g/ml加入無水乙醇，分別在20、40、60、80 ℃條件下恒溫水浴回流提取2 h。待冷卻后取上清液稀釋10倍，用722G可見分光光度計(jì)在450 nm波長下測定吸光度，以無水乙醇作為空白。結(jié)果得出，提取溫度為20、40、60、80 ℃時(shí)，提取液吸光度依次為0.513、0.619、0.637、0.687。由此可知，80 ℃時(shí)提取液的吸光度最大，因此選用80 ℃作為最適提取溫度。

2.4.4提取時(shí)間的確定。準(zhǔn)確稱取4份干燥南瓜粉，每份2.0 g，在其他條件相同的情況下，按照料液比(南瓜重量與提取溶劑體積比)1∶20 g/ml加入無水乙醇，在80 ℃條件下恒溫水浴回流提取2 h。待冷卻后取上清液稀釋相同倍數(shù)，用722G可見分光光度計(jì)在450 nm波長下測定吸光度，以無水乙醇作為空白。結(jié)果得出，提取時(shí)間為2、4、6、8 h時(shí)，提取液的吸光度依次為0.458、0.511、0.516、0.518。由此可知，在提取時(shí)間達(dá)到4 h以后提取液的吸光度變化不大，故提取時(shí)間選擇為4 h。

3討論

該研究通過對34個(gè)不同品種南瓜中色素色價(jià)的測定及分析比較，得出所有品種中汕美-9-5-1的色素含量最高，汕美14-1色素含量最低。對不同品種南瓜的色素提取物進(jìn)行HPLC分析可知，不同品種南瓜之間α-胡蘿卜素和β-胡蘿卜素的含量不同，相互之間差異較大。通過色價(jià)和HPLC對比分析，最終篩選出汕美-9-5-1作為南瓜色素提取條件單因素試驗(yàn)的品種。以汕美-9-5-1為材料，通過單因素試驗(yàn)確定了南瓜色素的提取條件：采用乙醇作為提取溶劑，料液比1∶20 g/ml，提取溫度80 ℃，提取時(shí)間4 h。因南瓜中色素對光敏感，見光易分解，在提取過程中應(yīng)當(dāng)避光處理，所有試驗(yàn)應(yīng)當(dāng)盡快在較短時(shí)間內(nèi)完成以保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。

β-胡蘿卜素具有良好的維生素A原的活性，能夠改善心血管機(jī)能，具有抗癌、抗衰老的生理作用。食用β-胡蘿卜素含量較高的食品不僅可以防止缺乏維生素A引起的各種疾病，還能降低心臟病、癌癥等疾病的發(fā)病率[11]。根據(jù)34種南瓜色素提取物的HPLC分析結(jié)果可知，不同品種中β-胡蘿卜素含量不同，相互之間差異較大，可為南瓜品種篩選提供依據(jù)。該研究對南瓜中色素的應(yīng)用尤其是β-胡蘿卜素的應(yīng)用具有參考作用。

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Study on the Pigments of Pumpkin Flesh

XU Shu-wen1, CHEN Long-sheng1, PENG Li-hua2*(1. Anhui Academy of Science and Technology, Hefei, Anhui 230031; 2. Anhui Academy of Applied Technology, Hefei, Anhui 230031)

Abstract[Objective] In order to explore natural edible pigments, pigments of pumpkin flesh were determined and extraction conditions were studied. [Method] Taking pumpkin as raw materials, the color values of 34 varieties of pumpkin were measured by spectrophotometry and β-Carotene in pumpkin was analyzed with HPLC to select the pumpkin varieties for pumpkin pigment extract. The selected varieties were then taken as raw materials for single factor test, which was aimed to determine the optimum conditions for extracting pumpkin pigments. [Result] The results indicated that color value and content analysis with HPLC had shown a certain differences in different pumpkins. The color value of Shanmei-9-5-1, namely 4.15, is the highest. The color value of Shanmei 14-1, namely 0.95, is the lowest one. According to the result of color value and content analysis with HPLC, Shanmei-9-5-1 was selected as the target. Through single factor test, the conditions for extracting pumpkin pigments were determined as follows: use ethanol as extraction solvent with 1∶20 g/ml as the ratio of material to liquid, 80 ℃ as extraction temperature, 4 hours as extraction time. [Conclusion] The study can provide a valuable reference for the development and utilization of natural pigments in pumpkin.

Key wordsPumpkin; Color value; HPLC; β-Carotene

收稿日期2015-11-25

作者簡介許舒雯(1979- )，女，安徽亳州人，助理研究員，碩士，從事天然產(chǎn)物研究與開發(fā)。*通訊作者，助理研究員，碩士，從事天然產(chǎn)物開發(fā)研究。

中圖分類號S 642.1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號0517-6611(2015)36-142-03