迎春花黃色素的超聲波提取及穩(wěn)定性研究

茅鳳燕 ， 李敬芬

(湖州師范學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院, 浙江 湖州 313000)

迎春花黃色素的超聲波提取及穩(wěn)定性研究

茅鳳燕 ， 李敬芬

(湖州師范學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院, 浙江 湖州 313000)

采用乙醇作為提取溶劑，通過(guò)超聲波提取迎春花黃色素，采用正交試驗(yàn)法進(jìn)一步探討最佳工藝條件，并對(duì)黃色素穩(wěn)定性進(jìn)行了試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明：在超聲波處理時(shí)間為20 min、處理溫度為60 ℃，乙醇濃度為60%，物料比為1∶30時(shí)，迎春花的黃色素提取率最高。迎春花黃色素在室溫下穩(wěn)定，高溫下不穩(wěn)定；在中性、弱酸性條件下穩(wěn)定；光照對(duì)其穩(wěn)定性影響較大。

迎春花； 黃色素； 超聲波； 正交試驗(yàn)； 穩(wěn)定性

迎春花學(xué)名：JasminumNudiflorum，別名：迎春、金腰帶，黃素馨，為落葉灌木叢生。常被用于園林綠化，在各地都被廣泛使用，隨處可見(jiàn)。白璧輝等人[1]72-75對(duì)迎春花進(jìn)行了各方面的研究。但有關(guān)迎春花黃色素的開(kāi)發(fā)情況鮮見(jiàn)報(bào)道。迎春花是一種理想的天然黃色素資源，從迎春花中提取食用黃色素，貨源充足、方法簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，具有很高的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值。色素已經(jīng)在現(xiàn)在的生活中無(wú)處不在，人們所吃的食品中都含有食用色素。當(dāng)今世界食品添加劑行業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)，是利用無(wú)毒無(wú)害的天然物質(zhì)提取食用色素。積極開(kāi)發(fā)利用迎春花資源，滿足食品工業(yè)對(duì)天然色素的要求很有必要。

超聲波法提取色素與傳統(tǒng)浸提法相比具有色素提取率高、色價(jià)高、純度高、節(jié)省原料、節(jié)省時(shí)間、常溫提取等優(yōu)點(diǎn)[2]278-282 [3]23-27。在超聲波法提取下，黃色素產(chǎn)率較高。本文采用超聲波法提取黃色素，通過(guò)正交試驗(yàn)確定了最佳提取條件，并對(duì)黃色素的穩(wěn)定性進(jìn)行了研究[4]1221-1227。

一、材料與方法

(一)實(shí)驗(yàn)儀器與材料

實(shí)驗(yàn)所用儀器設(shè)備主要有：上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司的DZG-6050型真空干燥箱和DK-S24型電熱恒溫水浴鍋，上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠的GZX-9030 MBE 數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱，昆山市超聲儀器有限公司的KQ-500E型超聲波清洗儀，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司的SHB-Ⅲ循環(huán)水式真空泵，上海美譜達(dá)儀器有限公司的UV-1800PC掃描型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，浙江武義鼎藏日用金屬制品廠的DC-500A型高速多動(dòng)能粉碎機(jī)，奧豪斯儀器(上海)有限公司的AR153CN電子天平，上海亞榮生化儀器廠的R-52A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器。實(shí)驗(yàn)所用迎春花摘自湖州師范學(xué)院。其余所有試劑均為分析純。

(二)方法

1.在超聲波儀器中進(jìn)行的提取工作 將迎春花除去花托雜質(zhì)、洗凈、干燥、粉碎，取迎春花粉末2.0 g,放入100 ml燒杯中，加入一定濃度的乙醇，攪拌，使用超聲波處理，一段時(shí)間后，抽濾，濾液放入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中真空濃縮，真空干燥，產(chǎn)品稱量。

(1)用超聲波法從迎春花中提取黃色素的工藝流程如下：迎春花?除去花托雜質(zhì)?清洗、干燥?粉碎?超聲波浸提?過(guò)濾?濾液?抽濾?真空濃縮?真空干燥?色漿。(2)產(chǎn)率的計(jì)算：產(chǎn)率(%)=黃色素質(zhì)量/迎春花質(zhì)量×100%。

2.超聲波條件下提取迎春花天然黃色素的最佳條件探索 (1)稱取2 g迎春花粉末，超聲波功率固定,處理時(shí)間為20 min,溫度為60 ℃，物料比為1∶10,討論提取劑乙醇對(duì)黃色素產(chǎn)率的影響。乙醇濃度為0.5、0.6、0.7、0.8、0.95。(2)稱取2 g迎春花粉末，超聲波功率固定,溫度為60 ℃，提取溶劑為80%乙醇,物料比為1∶10,討論超聲波處理時(shí)間對(duì)黃色素產(chǎn)率的影響。時(shí)間為10、15、20、25、30 min。(3)稱取2 g迎春花粉末，超聲波功率固定，處理時(shí)間為20 min,提取溶劑為80%乙醇濃度，物料比為1∶10，討論超聲波處理溫度對(duì)黃色素產(chǎn)率的影響。溫度為30、40、50、60、70 ℃。(4)稱取2 g迎春花粉末，超聲波功率固定, 超聲波的處理時(shí)間為20 min,溫度為60 ℃，提取溶劑為80%乙醇,討論物料比對(duì)黃色素產(chǎn)率的影響。物料比為1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30。

3.迎春花黃色素提取最佳條件的正交試驗(yàn) 稱取一定質(zhì)量的迎春花粉末，將超聲波功率固定，通過(guò)控制變量法，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，依次考察提取溶劑乙醇的濃度、超聲時(shí)間、超聲溫度、物料比4個(gè)因素對(duì)黃色素產(chǎn)率的影響，最終確定提取的最佳條件范圍。每個(gè)因素選擇3個(gè)水平, 按L9(34)正交設(shè)計(jì)表(見(jiàn)表1)確定分析方案并找出最優(yōu)的黃色素提取組合條件。

表1 單因素正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

4.迎春花黃色素穩(wěn)定性的探索 (1)溫度對(duì)色素穩(wěn)定性的影響：分別取6份10 ml的迎春花黃色素，置于0、10、30、50、70、90 ℃的水浴鍋中1小時(shí)，每隔20 min，取樣1 ml，用浸提液定容至10 ml后，在最大吸收波長(zhǎng)395 nm[5]1625-1628下測(cè)其吸光度值。(2)PH值對(duì)色素穩(wěn)定性的影響：分別取迎春花色素浸提液5 mL 7份于50 mL容量瓶中，用去離子水定容后，分別用0.1 mol/L HCL和0.1 mol/L NaOH調(diào)節(jié)其pH值為3、4、5、6、7、8、9、10、11。在最大吸收波長(zhǎng)395 nm下測(cè)其吸光度值。(3)光照對(duì)色素穩(wěn)定性的影響：取迎春花色素浸提液25 mL于250 mL容量瓶中，用去離子水定容，分別取50 mL稀釋液置于2個(gè)無(wú)色透明的具塞錐形瓶中，將其放置在陽(yáng)光直射處和室內(nèi)自然光下3 h，每隔1 h取2 ml色素浸提液在其最長(zhǎng)波長(zhǎng)395 nm下測(cè)其吸光度。

二、結(jié) 果

(一)超聲波提取迎春花天然黃色素的最佳條件探索結(jié)果

1.乙醇濃度的影響 采用控制變量法確定提取的最佳乙醇濃度，經(jīng)試驗(yàn)得到的最佳乙醇濃度為60%。重復(fù)3次試驗(yàn)后，結(jié)果如圖1。

2.提取時(shí)間的影響 采用控制變量法確定提取的最佳時(shí)間，最佳為20 min。重復(fù)3次試驗(yàn)后，結(jié)果如圖2。

圖1 乙醇濃度與黃色素產(chǎn)率關(guān)系圖 圖2 超聲波提取時(shí)間與黃色素產(chǎn)率關(guān)系圖

3.提取溫度的影響 采用控制變量法確定提取的最佳溫度，最佳為 70℃。重復(fù)3次試驗(yàn)后，結(jié)果如圖3。

4.最佳物料比的確定 采用控制變量法確定提取的最佳物料比，經(jīng)試驗(yàn)得到最佳物料比為1∶20。重復(fù)3次試驗(yàn)后，結(jié)果如圖4。

圖3 超聲波提取溫度與黃色素產(chǎn)率關(guān)系圖 圖4 物料比與黃色素產(chǎn)率關(guān)系圖

(二)迎春花黃色素提取最佳條件的正交試驗(yàn)

采用正交試驗(yàn)方法確定最佳工藝條件，如表2所示，最佳工藝條件為：超聲波處理時(shí)間20 min，處理溫度60 ℃，乙醇濃度60%，物料比1∶30。

表2 迎春花黃色素提取最佳工藝條件結(jié)果

(注：由于先做單因素實(shí)驗(yàn)，所用的迎春花粉末是新鮮剛榨好的，而做正交實(shí)驗(yàn)時(shí)，花粉末已經(jīng)放了很久，黃色素會(huì)被氧化，影響了產(chǎn)率，所以表2中的產(chǎn)率大大低于單因素實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)率。)

(三)迎春花黃色素穩(wěn)定性的探索

1.溫度對(duì)黃色素穩(wěn)定性的影響 表3結(jié)果顯示，在30～60 ℃時(shí)黃色素浸提液A395變化不明顯，而在70～90 ℃時(shí)吸光度值的變化明顯。所以在30～60 ℃時(shí)黃色素比較穩(wěn)定，在70～90 ℃時(shí)不穩(wěn)定，即常溫下黃色素是比較穩(wěn)定的，高溫下不穩(wěn)定。

表3 溫度對(duì)黃色素穩(wěn)定性的影響 (℃)

2.pH值對(duì)黃色素穩(wěn)定性的影響 圖5結(jié)果表明，黃色素浸提液的A395在pH為3～7時(shí)波動(dòng)不大，在pH為7～8時(shí)明顯升高，pH為8～10時(shí)總體呈下降趨勢(shì)。所以黃色素在弱酸性、中性條件下比較穩(wěn)定，在堿性條件下穩(wěn)定性差。

3.光照對(duì)黃色素穩(wěn)定性的影響 圖6結(jié)果表明，迎春花黃色素浸提液在室內(nèi)自然光下A395變化很小，相對(duì)比較穩(wěn)定。而在太陽(yáng)直射光下A395變化較明顯，穩(wěn)定性差。所以迎春花黃色素在室內(nèi)自然光下穩(wěn)定性較好，受太陽(yáng)光的影響較大。

圖5 pH對(duì)黃色素穩(wěn)定性影響圖 圖6 光照對(duì)黃色素穩(wěn)定性影響圖

三、討 論

本實(shí)驗(yàn)采用了超聲波法提取，優(yōu)化了提取方法，提高了提取效率。通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)，確定了其最佳提取條件。并采用正交試驗(yàn)，進(jìn)一步確定了最佳提取工藝條件，即在超聲波處理時(shí)間為20 min，處理溫度為60 ℃，乙醇濃度為60%，物料比為1∶30的條件下提取率最高。

黃色素是一種配糖物，配糖體為黃酮或黃酮醇。黃酮和黃酮醇是黃酮類(lèi)化合物，具有酚羥基，顯酸性。所以黃色素在酸性、中性條件下穩(wěn)定，在堿性條件下不穩(wěn)定，與堿發(fā)生反應(yīng)。酚羥基見(jiàn)光、受熱易分解，所以黃色素在室內(nèi)室溫下穩(wěn)定，在光照、高溫下不穩(wěn)定。

食用色素是食品添加劑的重要組成成分之一，它不僅僅廣泛應(yīng)用于食品加工中，用于改善食品的色澤，增進(jìn)了人們對(duì)色澤的享受，而且廣泛應(yīng)用于動(dòng)物飼料、化妝品和醫(yī)藥等方面。食用色素對(duì)人生活健康舉足輕重，人們也越來(lái)越重視色素的安全性。目前，食品工業(yè)所用色素多為合成色素，但是使用的大多數(shù)食用合成色素都有不同程度的毒性。天然色素安全、而且具有一定的營(yíng)養(yǎng)和藥理保健作用[6]67-72，迎春花的花期長(zhǎng)、花量大、成本低，是一種較為理想的黃色素資源。應(yīng)該充分利用好這一資源，進(jìn)一步對(duì)天然黃色素開(kāi)發(fā)與利用，為食品食用色素提供更好、更安全的原料。

[1] 白璧輝,王 瑜,潘 虎.迎春花研究概況[J].中獸醫(yī)醫(yī)藥雜志,2015(3).

[2] 謝鳳霞,邱祖民,涂盛輝,等.浸提法與超聲波提取法提取梔子黃色素的比較[J].南昌大學(xué)學(xué)報(bào)(理科版),2005(3).

[3] 吳素萍,黃小平.超聲法提取玉米黃色素及其穩(wěn)定性的研究[J].糧食與飼料工業(yè),2007(11).

[4] MARíA L V V, JORGE A T C, ENRIQUE S D,etc.Extraction and Stability of Anthocyanins Present in the Skin of the Dragon Fruit

(Hylocereusundatus)[J].Food and Nutrition Sciences,2013(4).

[5] 張建立,李公春.迎春花黃色素穩(wěn)定性研究[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2013(7).

[6] 楊 萌,吳振強(qiáng).食用天然黃色素的研究近況[J].中國(guó)調(diào)味品,2008(2).

Ultrasonic Extraction and Stability of the Winter Jasmine’s Yellow Pigment Research

MAO Feng-yan , LI Jing-fen

(College of Life Sciences, Huzhou University, Huzhou 313000, China)

By using ethanol as extraction solvent, natural yellow pigment from winter jasmine flower was extracted by ultrasonic waves. The paper discusses the optimum conditions of extraction of winter jasmine’s yellow pigment. Further the paper discusses the optimum technological conditions by orthogonal test method. And the stability of yellow pigment was tested. The experimental results show that the ultrasonic time is 20min and the ultrasonic temperature is 60 degrees Celsius and the ultrasonic power is 60% and the extraction rate of yellow pigment is the highest when the solid-liquid ratio 1∶30.Yellow pigment of winter jasmine at room temperature is stability, and is instability under high temperature. In neutral conditions and weak acidic were stable. Light has a great influence on its stability.

winter jasmine flower; yellow pigment; ultrasonic technique; orthogonal test;stability

2016-11-20

本文系2016年度湖州師范學(xué)院求真學(xué)院“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃”科研項(xiàng)目“迎春花黃色素超聲波提取和穩(wěn)定性研究”的成果。

茅鳳燕(1995-)，女，浙江海寧人，本科大三學(xué)生，主要從事制藥工程技術(shù)研究；李敬芬(1964-)，女，黑龍江綏化人，教授，工學(xué)碩士，主要從事天然有效成分提取和結(jié)構(gòu)修飾技術(shù)研究。

O644.3

A

1672-2388(2017)01-0077-04