轉(zhuǎn)心烏馬鈴薯薯皮花青素的提取工藝研究

蘇成付++劉欣

摘要：轉(zhuǎn)心烏馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）薯皮富含花青素，通過單因素試驗(yàn)，探索不同試驗(yàn)條件對轉(zhuǎn)心烏花青素提取的影響。結(jié)果表明，適合提取轉(zhuǎn)心烏馬鈴薯薯皮花青素的最佳條件為濃度65%、pH 1的酸化乙醇作為提取液，料液比1∶20（g∶mL），提取溫度50 ℃，提取時間2.0 h。

關(guān)鍵詞：馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）；轉(zhuǎn)心烏；花青素；提取工藝

中圖分類號：S532；Q946.83+6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）03-0523-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.03.033

Optimization of the Extraction of Anthocyanin from Solanum tuberosum L.cv. Zhuanxinwu

SU Cheng-fu， LIU Xin

（Department of Life Science， Liupanshui Normal University， Liupanshui 553004， Guizhou，China）

Abstract： Solanum tuberosum L.cv. Zhuanxinwu contains rich anthocyanin in its skin. Single factor experiments were carried out to study the influence on anthocyanin extraction under different experiment condition. The results showed that the optimality condition of anthocyanin extraction in skin of Solanum tuberosum L.cv. Zhuanxinwu is using acidic ethanol with pH 1， concentration 65% and solvent ratio 1∶20（g∶mL） as extracted liquid， 50 ℃ as extraction temperature， two hours as extraction time.

Key words： Solanum tuberosum L.cv. Zhuanxinwu； anthocyanin； extraction technology

馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）是一種易消化吸收、營養(yǎng)豐富的作物，是世界十大營養(yǎng)食品之一[1，2]。轉(zhuǎn)心烏是盛產(chǎn)于貴州、云南等高寒地區(qū)的一種特別的馬鈴薯，當(dāng)?shù)厮追Q烏洋芋。與普通馬鈴薯相比，轉(zhuǎn)心烏含有大量花青素[3]?；ㄇ嗨厥且环N水溶性色素，屬黃酮類物質(zhì)，具有抗氧化[4]、抗突變[5]、抗衰老、保護(hù)肝臟、預(yù)防心血管疾病[6-9]、減輕眼疲勞、增加人體免疫力等作用，是一種天然色素[10]。長期食用具有養(yǎng)眼護(hù)眼、健脾利濕、降糖降脂等功效[11]?，F(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)時添加的食品色素多采用天然色素[12]。花青素不但具有著色作用，且安全性高[13]，還具有增強(qiáng)人體營養(yǎng)、保健等功效。所以提取工藝越來越受到重視并且機(jī)械化程度也越來越高。

由于花青素的營養(yǎng)食用價值高，國內(nèi)外研究多數(shù)是利用茶葉、葡萄子、葡萄皮等提取，鮮見關(guān)于馬鈴薯中提取花青素的報道。目前，花青素提取工藝的方法有9種，分別為有機(jī)溶劑提取法、堿提取法、超臨界二氧化碳流體萃取法、微波技術(shù)輔助萃取法、超聲波技術(shù)輔助萃取法、分子蒸餾技術(shù)、雙水相萃取技術(shù)、酶法提取法、膜分離法[14]。馬鈴薯花青素的提取亦可參照這些方法。目前，制備花青素的途徑有3種，化學(xué)合成法、生物合成法和植物提取法，其中植物提取法是最經(jīng)濟(jì)可靠的[15]。由于花青素易溶于酸性溶劑[16]，所以轉(zhuǎn)心烏馬鈴薯花青素的提取方法主要是溶劑提取法，多用酸化溶液提取。除了對提取液的選擇，花青素提取工藝還涉及多種因素，不同的提取溶液體積分?jǐn)?shù)、料液比、提取溫度、提取時間、pH等因素都對花青素的提取效率均有影響[17]。本試驗(yàn)從提取劑種類、提取液體積分?jǐn)?shù)、料液比、pH、提取溫度及提取時間等因素對轉(zhuǎn)心烏馬鈴薯的提取工藝進(jìn)行研究，以期有效利用轉(zhuǎn)心烏馬鈴薯色素，為花青素利用奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

試驗(yàn)材料為轉(zhuǎn)心烏馬鈴薯薯皮，如圖1所示。甲醇、乙醇、丙酮、鹽酸、氫氧化鈉均為國產(chǎn)分析純；HH.S21-6型水浴鍋（北京長源實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠）、DZKW-D型水浴鍋（河北省黃驊航天儀器廠）、電子天平（北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司）、722型可見分光光度計(jì)（上海箐華科技儀器有限公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

預(yù)處理試驗(yàn)材料，削取轉(zhuǎn)心烏馬鈴薯的薯皮，放在4 ℃的冰箱中，備用。

1.2.1 花青素的測定 由于花色苷的種類多樣，花色苷的檢測一般以矢車菊素-3-葡萄糖苷作為花色苷標(biāo)準(zhǔn)，采用520 nm波長[14]，測得的花色苷含量以矢車菊素-3-葡萄糖苷計(jì)算。本研究中花色苷含量測定波長采用520 nm，花青素含量高低以吸光度進(jìn)行衡量。

1.2.2 提取劑選擇 稱取轉(zhuǎn)心烏馬鈴薯薯皮6份，每份1 g，在研缽中研磨成泥，分別加入30 mL酸化甲醇、酸化乙醇、1%鹽酸、丙酮、95%乙醇、去離子水，50 ℃提取1 h，過濾，3 000 r/min離心15 min，測定上清液的吸光度，重復(fù)3次。

1.2.3 單因素試驗(yàn)

1）提取液體積分?jǐn)?shù)對花青素提取效果的影響。稱取轉(zhuǎn)心烏馬鈴薯薯皮7份，每份1 g，分別加入體積分?jǐn)?shù)為5%、20%、35%、50%、65%、80%、95%的pH為1的酸化乙醇溶液各30 mL，50 ℃提取1 h，過濾，3 000 r/min離心10 min，測定上清液520 nm處吸光度。

2）提取液pH對花青素提取效果的影響。稱取轉(zhuǎn)心烏馬鈴薯薯皮7份，每份1 g，加入體積分?jǐn)?shù)為65%的乙醇溶液各30 mL，其pH分別為1、2、3、4、5、6、7，50 ℃提取1 h，過濾，離心，測定上清液吸光度。

3）料液比對花青素提取效果的影響。稱取轉(zhuǎn)心烏馬鈴薯薯皮7份，每份1 g，加入體積分?jǐn)?shù)為65%、pH為1的酸化乙醇溶液，其料液比分別為1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1∶60、1∶100（g∶mL，下同），50 ℃提取1 h，過濾，離心，測定上清液吸光度。

4）提取溫度對花青素提取效果的影響。稱取轉(zhuǎn)心烏馬鈴薯薯皮7份，每份1 g，加入體積分?jǐn)?shù)為65%、pH為1的酸化乙醇各20 mL，分別置于20、30、40、50、60、70、80 ℃的溫度中提取1 h，過濾，離心，測定上清液吸光度。

5）提取時間對花青素提取效果的影響。稱取轉(zhuǎn)心烏馬鈴薯薯皮7份，每份1 g，加入體積分?jǐn)?shù)為65%、pH為1的酸化乙醇各20 mL，在50 ℃下分別提取0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5 h，過濾，離心，測定上清液吸光度。

以上不同單因素試驗(yàn)結(jié)果取3次試驗(yàn)平均值。

2 結(jié)果與分析

由圖2可知，對轉(zhuǎn)心烏馬鈴薯薯皮花青素提取效果最好的是酸化甲醇，酸化乙醇次之。由于甲醇有毒，對人體有害，不考慮作為食物色素的提取，所以本試驗(yàn)選擇酸化乙醇作為提取劑。

由圖3可知，提取液體積分?jǐn)?shù)對轉(zhuǎn)心烏馬鈴薯薯皮花青素提取效果的影響中，在乙醇體積分?jǐn)?shù)低于65%時，花青素的吸光度隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加而增加，當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)超過65%時，花青素的吸光度逐漸減少，由此說明當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)在65%時，提取花青素的含量最多，所以選擇65%的乙醇作為花青素的提取液較為理想。

由圖4可知，提取液pH對轉(zhuǎn)心烏馬鈴薯薯皮花青素提取效果的影響中，當(dāng)提取液pH等于1時，花青素的吸光度最大，且隨著提取液pH的增加而減小，說明當(dāng)提取液pH為1時，提取的花青素含量最多，所以pH為1的酸化乙醇作為花青素的提取液最為理想。

由圖5可知，料液比對轉(zhuǎn)心烏馬鈴薯薯皮花青素提取效果的影響中，花青素的吸光度在開始時隨著料液比的增加而增加，當(dāng)料液比達(dá)到1∶20時吸光度最大，之后隨著料液比的增加，花青素的吸光度反而下降，在料液比超過1∶40后變化較小，由此可見，在料液比為1∶20時，提取的花青素含量最多，說明提取液料液比為1∶20時提取花青素的效果最佳。

由圖6可知，提取溫度對轉(zhuǎn)心烏馬鈴薯薯皮花青素提取效果的影響中，當(dāng)溫度低于50 ℃時，花青素的吸光度隨著溫度的升高而增加，而當(dāng)溫度超過50 ℃后，花青素的吸光度隨著溫度的升高而減小，表明提取溫度為50 ℃時，提取的花青素含量最多，說明提取花青素的最佳溫度為50 ℃。提取時間對花青素提取效果的影響中，隨著提取時間的增加，花青素含量也增加，但當(dāng)時間超過2.0 h時，花青素的含量變化較小。由此可見，提取時間為2.0 h提取效果最好（圖7）。

3 小結(jié)與討論

本試驗(yàn)以轉(zhuǎn)心烏馬鈴薯為原料，探究提取其花青素的最佳工藝。在對提取液進(jìn)行選擇時，提取效果最佳的是酸化甲醇，但由于甲醇對人體有傷害，一般不作為食用色素的提取劑，所以選擇了僅次于酸化甲醇的酸化乙醇溶液作為提取劑。在試驗(yàn)過程中，通過單因素試驗(yàn)分析了提取液體積分?jǐn)?shù)、料液比、pH、提取時間、提取溫度對轉(zhuǎn)心烏馬鈴薯花青素提取效果的影響，得到轉(zhuǎn)心烏馬鈴薯花青素的最佳提取工藝為提取液乙醇體積分?jǐn)?shù)65%，料液比1∶20，pH 1，提取溫度50 ℃，提取時間2.0 h。

轉(zhuǎn)心烏馬鈴薯盛產(chǎn)于高寒地區(qū)，在六盤水當(dāng)?shù)厥殖Ｒ姡蚱淇诟泻?，?jīng)濟(jì)實(shí)惠而受到廣大消費(fèi)者的喜愛。人們在食用馬鈴薯時通常喜歡棄其薯皮，經(jīng)試驗(yàn)表明，轉(zhuǎn)心烏馬鈴薯的薯皮富含豐富的花青素，花青素對人體健康起重要作用，所以可開發(fā)薯皮作為一種新的色素資源，它具有資源豐富易得、性價比高、提取工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)。

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