超聲波提取野玫瑰色素及體外抗氧化性分析

石秀花

（新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆昌吉830010）

超聲波提取野玫瑰色素及體外抗氧化性分析

石秀花

（新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆昌吉830010）

采用單因素試驗(yàn)分析和正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，研究超聲波輔助提取野玫瑰色素的工藝條件，研究了超聲波功率，處理時(shí)間，浸提溫度對野玫瑰色素的提取效率的影響。結(jié)果表明：野玫瑰花粉顆粒大小為60目，10倍花瓣的50%乙醇為溶劑，超聲波輔助提取野玫瑰色素得率較高。確定了超聲波輔助提取野玫瑰色素的最佳的提取條件是：處理20 min，浸提溫度40℃，超聲功率300W；野玫瑰色素DPPH自由基和·OH清除作用明顯，且具有較好的還原能力。

野玫瑰；色素；超聲波提?。豢寡趸?/p>

野玫瑰學(xué)名刺莓薔薇，屬薔薇科薔薇屬，落葉灌木，喜生于林緣開闊地、河岸、山坡灌木及雜木林中。紅色的薔薇果直徑1 cm～1.5 cm，可藥用、食用，每千克鮮果中含580 mg維生素C，是提取天然維生素C的主要原料，還可治療肝胃氣痛、風(fēng)痹、吐血咳血、腫毒等病癥。玫瑰花色彩鮮艷，能入藥，有理氣、解毒和止血的功效，用于肝胃氣痛和跌打損傷等疾病。

有研究表明，野玫瑰色素屬于花色苷類色素，在酸性條件下較穩(wěn)定[1]。野玫瑰色素提取可以采用酸水提取法[2]，但是提取時(shí)間較長。而采用在超聲波輻射作用下，強(qiáng)極性分子溶劑產(chǎn)生瞬間極化，并以一定的頻率做極性變換運(yùn)動(dòng)，這就對液膜和細(xì)胞壁產(chǎn)生一定的“擾動(dòng)”效應(yīng)，使細(xì)胞壁破裂，細(xì)胞液流出，從而使色素能較快地提取出來[3]。近年來，超聲波輔助提取技術(shù)在中藥及食品活性成分提取等方面獲得廣泛應(yīng)用[4]，在色素提取領(lǐng)域也在逐漸推廣，具有提取速度快、時(shí)間短、溶劑消耗少及對色素物質(zhì)破壞少等優(yōu)點(diǎn)。本試驗(yàn)以天山北坡野生玫瑰花為原料，探索采用超聲波輔助提取野玫瑰色素的工藝條件，另外，通過野玫瑰色素的抗氧化作用[5]，分析檢測其體外抗氧化性能，綜合以上以期為野玫瑰的開發(fā)利用和抗氧化研究提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

玫瑰花：采摘于新疆天山北坡塔城地區(qū)沙灣縣、伊犁地區(qū)伊寧縣、吉木薩爾縣；蒸餾水、檸檬酸、無水乙醇、濃鹽酸等試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

WN-300全能粉碎機(jī)：廣州市旭朗機(jī)械設(shè)備有限公司；DL-480B智能超聲波清洗器：上海之信儀器有限公司；DHG-9146A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；TG18G臺式高速離心機(jī)：鹽城凱特儀器設(shè)備有限公司；TD－電子天平：余姚市金諾天平儀器有限公司；ZFQ-85A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海安亭電子儀器有限公司：UV－265紫外可見分光光度計(jì)：日本島津。

1.3 方法

1.3.1 玫瑰花預(yù)處理

將采摘的野玫瑰花瓣處理干凈，在約40℃的低溫干燥箱中烘干，用粉碎機(jī)粉碎過篩，放4℃冰箱備用。

1.3.2 野玫瑰色素的提取工藝

干燥野玫瑰花粉→加乙醇提取液→超聲波輔助提取→冷卻離心→濃縮→真空干燥→色素產(chǎn)品

稱取一定量的色素粉末于容器中，加入浸提劑，用超聲波處理一定時(shí)間，冷卻過濾，洗滌濾渣，浸提液經(jīng)濃縮、真空干燥后，得紫紅色野玫瑰色素粗品。

1.3.3 色素含量測定

測定采用比色分析法。按照上述提取工藝完成提取后，量取所得提取液10 mL，乙醇定容至50 mL，在室溫25℃，在相同處理?xiàng)l件和最大波長510 nm處，測定樣品的吸光度A。

1.3.4 色素提取試驗(yàn)研究

首先采用試驗(yàn)初步篩選出合適的浸提劑和萃取方法，然后用此浸提劑和萃取方法，采用不同料液比、超聲功率、提取時(shí)間、提取溫度進(jìn)行單因素試驗(yàn)，逐個(gè)考察各個(gè)提取條件對吸光度的影響。最后根據(jù)單因素試驗(yàn)，選取影響提取液吸光度的最主要的因素超聲波功率、提取溫度和料液比為變量，設(shè)計(jì)三因素三水平試驗(yàn)，測定吸光度A進(jìn)行正交試驗(yàn)，確定超聲波萃取野玫瑰色素的最佳工藝參數(shù)。因素及水平如表1所示。

表1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素及水平Table 1The test table of extraction condition

1.3.5 野玫瑰色素體外抗氧化性測定

按照上述試驗(yàn)得出的超聲波萃取的最佳工藝條件提取野玫瑰色素，得到的提取液濃縮干燥后用體積分?jǐn)?shù)50%的乙醇溶液配制不同質(zhì)量濃度的野玫瑰色素溶液。

1.3.5.1 DPPH自由基清除能力測定[6]

取不同質(zhì)量濃度的野玫瑰色素溶液1.0 mL于試管中，分別加入提前配制的DPPH溶液（0.002 6 g DPPH自由基，甲醇定容至50 mL，避光放置）1.0 mL，以2.0 mL甲醇作空白、1.0 mL DPPH溶液與1.0 mL甲醇混合液作對照，振搖混勻后置于暗室中靜置30 min，于517nm波長處測定吸光度，按式（1）計(jì)算DPPH自由基清除率。

式中：Ax為樣品溶液的吸光度；A0為對照溶液的吸光度。

1.3.5.2 ·OH清除率測定[6]

在試管中依次加入9 mmol/L FeSO4溶液1.0 mL、9 mmol/L水楊酸-乙醇溶液1.0 mL、不同質(zhì)量濃度的高粱色素溶液1.0 mL。再加入8.8 mmol/L H2O2溶液1.0 mL啟動(dòng)反應(yīng)，振搖混勻后將試管迅速移入37℃水浴鍋中，靜置30 min后于510 nm波長處測定不同質(zhì)量濃度樣品液的吸光度Ax。用蒸餾水代替H2O2時(shí)在510 nm波長處測得對應(yīng)質(zhì)量濃度的本底吸光度。用蒸餾水代替樣品在510 nm波長處測得對照吸光度，按式（2）計(jì)算樣品對·OH的清除率。

式中：Ax為樣品溶液的吸光度；Ax0為用蒸餾水代替H2O2時(shí)測得對應(yīng)濃度的本底吸光度；A0為蒸餾水代替樣品測得對照吸光度A0。

1.3.5.3 還原力測定[6]

取不同質(zhì)量濃度的高粱色素溶液1.0 mL于試管中，再依次加入0.2 mol/L pH 6.6的磷酸緩沖液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%鐵氰化鉀溶液各2.0 mL，混合均勻后，立即放入50℃水浴反應(yīng)20 min，取出冷卻至室溫，加入2.0 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%三氯乙酸終止反應(yīng)。離心后吸取反應(yīng)液2.0 mL，再加入2.0 mL蒸餾水和0.4 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1% FeCl3溶液，振搖混勻，暗室反應(yīng)30 min后于700 nm波長處測定吸光度。

2 結(jié)果與分析

2.1 野玫瑰色素浸提條件的試驗(yàn)

2.1.1 超聲波浸提劑的選擇

超聲波萃取溶劑須為極性溶劑，因?yàn)榉菢O性溶劑不易吸收超聲波能，所以不能用100%的非極性溶劑作超聲波萃取溶劑。而野玫瑰色素又屬于水溶性色素。所以試驗(yàn)分別選用50%乙醇、70%乙醇、90%乙醇、5%檸檬酸、酸乙醇作為浸提溶劑進(jìn)行試驗(yàn)，野玫瑰花粉按照1∶10（g/mL）料液比，選定超聲波功率300 W、浸提溫度50℃、超聲波萃取約20 min后所得溶液在波長510 nm處測定吸光度A值，所得結(jié)果如表2所示。

表2 不同浸提劑所得浸提液在不同波長下測得的吸光度Table 2The extract from different leaching agent under different wavelength measured absorbance

從試驗(yàn)結(jié)果看，50%乙醇萃取液測得的吸光度A值最大。70%乙醇、5%檸檬酸和鹽酸乙醇萃取液測得的吸光度A值較小。而90%的乙醇萃取液測得吸光度最小。可能是花粉中含有其他醇溶性物質(zhì)而影響了色素的溶解。所以，選擇50%的乙醇溶液作為野玫瑰色素的浸提劑經(jīng)濟(jì)又方便后期濃縮。

2.1.2 萃取方法的確定

取玫瑰花粉過60目篩，料液比按1∶10（g/mL）浸泡，浸泡液初始溫度為50℃，分別用超聲波萃取、浸泡液直接浸泡和索氏抽提萃取野玫瑰色素，每隔10分鐘測定一次吸光度，結(jié)果見表3。

從結(jié)果可知，采用超聲波萃取的提取液吸光度最大，索氏抽提次之，直接浸泡法最??；而達(dá)到最大吸光度的時(shí)間以超聲波萃取的時(shí)間最短，20 min即可達(dá)到最大值，索氏抽提萃取次之，浸泡萃取所需時(shí)間最長，需要60 min，可見超聲波萃取較其他兩種方法更好。所以選擇20 min的超聲波萃取法是比較恰當(dāng)?shù)摹?/p>

表3 不同萃取方法及萃取時(shí)間對提取液吸光度的影響Table 3Different extraction methods and extraction time on the extract the influence of the absorbance

2.1.3 超聲波功率的確定

超聲波功率對色素提取效果的影響見圖1。

圖1 超聲波功率對色素提取的影響Fig.1Effect of ultrasonic power on the extraction efficiency of pigment

由圖1可以看出，功率在80 W～300 W范圍內(nèi)，隨著超聲波功率的增加，吸光度逐漸增大，當(dāng)功率為300 W時(shí)色素提取效果達(dá)到最佳。這可能是由于隨著功率的增加使得空化作用和機(jī)械作用增強(qiáng)，分子擴(kuò)散速度增大[7]，野玫瑰色素滲出越多。但是當(dāng)功率超過300 W時(shí)，野玫瑰色素吸光度沒有顯著變化，色素基本溶解完全。

2.1.4 超聲波處理時(shí)間的確定

超聲波處理時(shí)間對色素提取效果的影響見圖2。

圖2 超聲波處理時(shí)間對色素提取的影響Fig.2Effect of ultrasonic treatment time on the extraction efficiency of pigment

由圖2結(jié)果顯示，隨著浸提時(shí)間的延長，色素提取液的吸光度呈上升趨勢，但20 min后吸光度值略有下降。為了避免在較高溫度下延長時(shí)間會對色素造成破壞，而且不利于提高產(chǎn)率，所以建議浸提時(shí)間控制在20 min以內(nèi)較好。

2.1.5 料液比的確定

料液比對色素提取效果的影響見圖3。

圖3 料液比對色素提取的影響Fig.3Effects of ratio of solid to liquid on extraction efficiency of pigment

由圖3可以看出，當(dāng)料液比在1∶10（g/mL）時(shí)，吸光度值達(dá)最大，繼續(xù)加大料液比吸光度值逐漸降低。分析原因可能是隨著料液比的增加，溶液被稀釋，提取液的吸光度值降低，但其中含有的色素量并不一定也減少[8]，而此時(shí)玫瑰色素大部分已經(jīng)溶出，繼續(xù)加大料液比，野玫瑰色素含量的變化不大，因此選擇料液比1∶10（g/mL）作為最佳料液比。

2.1.6 浸提溫度對色素提取效率的影響

浸提溫度對色素提取效果的影響見圖4。

圖4 提取溫度對色素提取的影響Fig.4Effect of extraction temperature on the extraction efficiency of pigment

隨著浸提溫度的升高，溶劑的滲透性增強(qiáng)，有利于野玫瑰色素的溶出。圖4顯示，50℃浸提效果最好，提取液中野玫瑰色素液的吸光度最高。之后隨著溫度的升高浸提效果逐漸降低，且溫度過高溶劑易揮發(fā)，色素易受破壞，使提取出的色素結(jié)構(gòu)破壞、分解[18]。所以浸提溫度在50℃左右為宜。

2.2 野玫瑰色素浸提條件的正交試驗(yàn)

色素提取條件正交試驗(yàn)表見表4。

表4 色素提取條件正交試驗(yàn)表Table 4The orthogonal test table of extraction condition

由表4可知：超聲波提取溫度對色素提取效率的影響最大，其次是超聲波功率，處理時(shí)間對試驗(yàn)結(jié)果的影響最小，最佳工藝組合為A2B1C2，即超聲波輔助提取野玫瑰色素的最佳工藝為提取溫度40℃，超聲波功率300 W，處理時(shí)間20 min。

2.3 野玫瑰色素體外抗氧化性活性試驗(yàn)

2.3.1 野玫瑰色素對DPPH自由基清除能力

不同濃度色素對DPPH自由基清除能力結(jié)果見圖5。

圖5 不同濃度色素對DPPH自由基清除能力Fig.5Different concentrations of pigment on the DPPH radical scavenging capacity

由圖5可以看出，野玫瑰色素提取液對DPPH·的清除率隨著濃度的增大而增強(qiáng)，具有較好的DPPH自由基清除能力，但低于VC。

2.3.2 野玫瑰色素對·OH清除能力

不同濃度色素對·OH清除能力結(jié)果見圖6。

圖6 不同濃度色素對·OH清除能力Fig.6Different concentration of·OH pigment removal ability

由圖6可以發(fā)現(xiàn)，在一定濃度范圍內(nèi)，隨著野玫瑰色素濃度的增加，羥自由基的清除率增強(qiáng)，其清除率與野玫瑰色素濃度有一定量效關(guān)系。

2.3.3 野玫瑰色素的還原能力

不同濃度色素的還原能力結(jié)果見圖7。

圖7 不同濃度色素的還原能力Fig.7The reducing power of different concentration pigment

物質(zhì)的還原性作用可以還原力來體現(xiàn)，還原性物質(zhì)在反應(yīng)體系中反應(yīng)，反應(yīng)體系在700 nm波長處的吸光度越大，表明抗氧化劑還原力越強(qiáng)[9]。由圖7可以看出，在試驗(yàn)范圍內(nèi)，VC和野玫瑰色素提取液的還原能力隨著其質(zhì)量濃度的增加而增加，而且還原力的增加呈直線上升趨勢。說明野玫瑰色素具有很強(qiáng)的還原性。

3 結(jié)論與討論

以新疆天山北坡野玫瑰花為原料，利用超聲波輔助有機(jī)溶劑法提取野玫瑰色素，單因素試驗(yàn)和驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果表明：超聲波萃取野玫瑰色素的最佳條件為：野玫瑰花瓣粉粹，顆粒大小為60目，10倍花瓣的50%乙醇為溶劑，以超聲溫度40℃、超聲功率300 W、超聲波處理20 min為提取工藝的效果較好，在20 min的超聲波輔助萃取作用下所得野玫瑰色素不僅收率最高，而且性能穩(wěn)定，質(zhì)量較好。

試驗(yàn)中通過色素提取液對DPPH自由基和·OH的清除以及對還原力的測定，與VC作對照，結(jié)果顯示野玫瑰色素具有較強(qiáng)的體外抗氧化能力，但是其抗氧化性低于VC，這對于利用野玫瑰花開發(fā)天然抗氧化功效因子提供依據(jù)。但生物體內(nèi)的氧化代謝是很復(fù)雜的還需要進(jìn)一步研究。

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Ultrasonic Extraction of Wild Rose Pigment and in vitro Antioxidant Activity Analysis

SHI Xiu-hua
（Xinjiang Agricultural Occupation Technical College，Changji 830010，Xinjiang，China）

Using analysis of single factor experiment and orthogonal experiment design，ultrasonic assisted extraction process conditions of wild rose pigment，studies the ultrasonic power，processing time，leaching temperature effects on wild rose pigment extraction efficiency.The results showed that the wild rose pollen grain size was 60 mesh，10 times the petals of 50%ethanol as the solvent，ultrasonic assisted extraction of wild rose pigment yield is higher.Determine the ultrasonic assisted extraction of wild rose pigment's the best extraction conditions：20 min，leaching temperature 40℃，ultrasonic power 300 W.Wild rose pigment DPPH free radicals and·OH scavenging effect is obvious，and has good ability to restore.

wildrose；pigment；Ultrasonic extraction；oxidation resistance

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.09.020

2016-08-15

石秀花（1980—），女（漢），講師，碩士研究生，主要從事天然產(chǎn)物的提取與功效的教學(xué)與研究。