連翹花黃色素超聲波提取及其穩(wěn)定性探究

張明靜 ， 李 彬

(湖州師范學院 生命科學學院， 浙江 湖州 313000)

連翹花黃色素超聲波提取及其穩(wěn)定性探究

張明靜 ， 李 彬

(湖州師范學院 生命科學學院， 浙江 湖州 313000)

采用乙醇為提取溶劑，通過超聲波提取連翹花天然黃色素。采取正交試驗法優(yōu)化提取工藝，并對黃色素進行了穩(wěn)定性試驗。實驗表明：乙醇濃度75%、超聲時間30 min、超聲溫度60 ℃、超聲功率為85%、固液比1∶40時，黃色素的提取率最高。連翹花黃色素在弱酸、中性及稀堿性條件下均能穩(wěn)定存在,而強氧化劑會影響其穩(wěn)定性。

連翹花； 黃色素； 超聲波提取； 穩(wěn)定性

連翹又稱黃花條，拉丁學名：Forsythia suspensa，其入藥部分一般為果實，具有消炎、鎮(zhèn)痛的作用[1]43，現(xiàn)階段對其花朵的研究也逐漸成為一個焦點。但是目前為止的研究都太過片面，也太過傳統(tǒng)，如盛鋒等人[2]49-54 [3]43-47的研究均使用傳統(tǒng)的熱溶劑浸提法，不僅耗時長，而且提取效率低。超聲波提取法是近年來發(fā)現(xiàn)的一種新的天然植物有效成分提取方法，該方法具有耗時短、能耗低、污染輕、雜質(zhì)少等優(yōu)點[4]85-88 [5]511 [6]3188-3190 [7]75-79。本研究借鑒王玲麗等人[8]961-965文獻基礎(chǔ)上，進一步探討了超聲波提取連翹花黃色素的過程，通過正交試驗，以黃色素提取液在紫外燈下的吸光度為主要參數(shù)，確定了連翹花黃色素的最佳提取條件，并對其穩(wěn)定性進行研究。

一、材料與方法

(一)實驗儀器與材料

本實驗使用的儀器主要有：上海奧豪斯儀器有限公司生產(chǎn)的AR153CN電子天平，浙江武義鼎藏日用金屬制品廠生產(chǎn)的DC—500A型高速多功能粉碎機，鞏義市予華儀器有限責任公司生產(chǎn)的UV—1800PC SPECTROPHOTOMETER型紫外分光光度計和SHB—Ⅲ循環(huán)水式真空泵，上?？茖С晝x器有限公司生產(chǎn)的SK3310HP超聲波清洗儀。實驗用的連翹均為購買的產(chǎn)自山東棗莊的連翹花茶。其余所有試劑均為實驗純。

(二)實驗方法

1.在超聲波儀器的輔助下初步探索連翹花黃色素的提取條件 將連翹花機械粉碎，精確稱取粉末0.3 g，倒入錐形瓶中，加入乙醇溶劑，并用錫箔紙封口，將錐形瓶放入超聲波儀器中進行一定時間的超聲提取，然后將提取液抽濾，并取一定量的濾液定容到容量瓶中，在紫外分光光度計下分別測吸光度，最后分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。最大波長的確定：取稀釋后的連翹花黃色素溶液 ，在紫外分光光度計下測其最大波長。(文獻查找其最大波長在420～440 nm之間)

2.連翹花黃色素最適提取條件的正交試驗 稱取0.3 g的連翹花粉末放入錐形瓶中，將固液比設(shè)定為1∶40，超聲溫度固定，探索超聲波時間、超聲波功率、乙醇濃度3個因素對連翹花黃色素提取效率的影響。經(jīng)正交軟件設(shè)計出最適正交實驗設(shè)計表，如表1所示，每個因素選擇3個水平，最終經(jīng)軟件分析確定提取連翹花黃色素的最佳提取條件(參見表1)。

表1 正交實驗設(shè)計表

3.連翹花黃色素的穩(wěn)定性檢測 酸堿穩(wěn)定性測定：取稀釋后的連翹花黃色素溶液，用HCl和NaOH分別調(diào)節(jié)pH值，靜置1 h后，在最大波長下測定其吸光度。氧化、還原穩(wěn)定性測定：取稀釋后的連翹花黃色素溶液，分別加一定濃度的H2O2溶液或Na2SO3溶液，靜置1 h 后，在最大波長下測定其吸光度。

二、結(jié)果與討論

(一)連翹花黃色素最大波長的確定及提取條件的初步探討結(jié)果

1.連翹花黃色素最大波長的確定 取0.3 g連翹花粉末，加入9 ml的95%的乙醇溶液，在超聲波儀器下進行超聲提取，其稀釋后的色素溶液在420～440 nm之間的吸光度見圖1。由圖1可知，連翹花黃色素溶液的最佳吸收波長為429 nm(參見圖1)。

圖1 黃色素溶液的紫外光譜

2.連翹花黃色素提取條件的初步探討結(jié)果 利用控制變量法進行單因素實驗，經(jīng)過多次實驗得到提取條件的初步結(jié)果：超聲時間30 min、超聲溫度60 ℃、超聲功率85%、乙醇濃度75%、固液比(g/ml)1∶40為目前各單因素最佳提取條件。

(二)連翹花黃色素提取條件的優(yōu)化結(jié)果

采用正交法確定了連翹花黃色素提取條件，如表2所示，最佳提取條件是A2B2C2，即：超聲波提取時間為30 min、乙醇濃度為75%、超聲功率為85%為最佳提取條件(參見表2)。

表2 連翹花黃色素提取條件優(yōu)化結(jié)果

(三)連翹花黃色素的酸堿穩(wěn)定性

將相同的連翹花黃色素溶液分為14份，編號備用，提前用pH試紙測得連翹花黃色素溶液的pH值約為5，然后用HCl將四份色素溶液的pH值分別調(diào)成1～4，NaOH將九份色素溶液的pH值分別調(diào)成6～14。酸堿處理后將溶液密封避光靜置1 h后，在最佳波長處測吸光度，結(jié)果如下圖(參見圖2)。

圖2 黃色素在不同pH值中的吸光度

由圖2可知連翹花黃色素在較強的酸性條件下很不穩(wěn)定，酸性越強吸光度越小，其色素溶液的黃色也越來越淡。而當色素溶液pH值在6～14的范圍內(nèi)，即加入NaOH后，溶液的吸光度先增加后減小，其色素溶液黃色有加深現(xiàn)象，并伴有一定渾濁現(xiàn)象。綜上結(jié)果顯示，連翹花黃色素在強的酸性和強的堿性條件下不穩(wěn)定，而且加入堿后色素溶液有黃色增強的現(xiàn)象，并伴有一定渾濁現(xiàn)象。

(四)連翹花黃色素的氧化還原穩(wěn)定性

1.氧化穩(wěn)定性 (1)取1 ml30%的H2O2溶液稀釋至50 ml的H2O2溶液，即0.6%的H2O2溶液。取五支比色管，編號備用，每支比色管都加入2 ml相同的未稀釋的連翹花黃色素溶液，分別向五支比色管中加入0 ml、1 ml、2 ml、3 ml、4 ml的0.6%的H2O2溶液，然后用蒸餾水分別定容到25 ml。靜置1 h后，在最佳波長下測吸光度，結(jié)果如圖3。由圖3可知：在短時間內(nèi)，加入氧化劑可使連翹花黃色素的色素溶液吸光度增加，并伴有一定渾濁現(xiàn)象，色素顏色沒有明顯增加。(2)將上述實驗中已測過吸光度的五份色素溶液的剩余部分，避光密封放置1 d后，在最佳波長下測吸光度，結(jié)果如圖4。由圖4知，1 d后，經(jīng)過長時間的氧化劑作用后，連翹花黃色素溶液吸光度變小，連翹花黃色素溶液的黃色變淡(參見圖3、圖4)。

綜上所述，連翹花黃色素有一定的抗氧化能力，但是隨著氧化時間的增長，色素穩(wěn)定性會有一定程度的破環(huán)，故連翹花黃色素的氧化穩(wěn)定性較差。

2.還原穩(wěn)定性 取0.2 g的Na2SO3固體溶解在50 ml的蒸餾水里，配制成1.587×10-3mol/L的Na2SO3溶液。取五支比色管，編號備用，每支比色管都加入2 ml相同的未稀釋的連翹花黃色素溶液，分別向五支比色管中加入0 ml、1 ml、2 ml、3 ml、4 ml的1.587×10-3mol/L的Na2SO3溶液，然后用蒸餾水分別定容到25 ml。靜置1 h后，在最佳波長下測吸光度，結(jié)果如圖5。由圖5知，短時間內(nèi)加入還原劑，連翹花黃色素溶液的吸光度增加，色素顏色有一點加深，并伴隨著一些渾濁現(xiàn)象。將上述實驗中已測過吸光度的五份色素溶液的剩余部分，避光密封放置1 d后，在最佳波長下測吸光度，結(jié)果如圖6。由圖6知，1 d后，經(jīng)過還原劑的長時間作用，連翹花黃色素溶液吸光度與還原劑短時間作用下的色素溶液吸光度相比略有下降，但依舊比不加還原劑的色素溶液的吸光度高，色素顏色無明顯變化，渾濁現(xiàn)象減少。綜上所述，連翹花黃色素的還原穩(wěn)定性良好(參見圖5、圖6)。

圖3 黃色素1h后在不同H2O2溶液中的吸光度 圖4 黃色素1d后在不同H2O2溶液中的吸光度

圖5 黃色素1h后在不同Na2SO3溶液中的吸光度 圖6 黃色素1d后在不同Na2SO3溶液中的吸光度

三、結(jié) 語

連翹花黃色素作為一種水溶性很好的天然植物色素，可作為高級食品添加劑，也可廣泛應用于藥品、化妝品等生產(chǎn)過程中。本實驗以價格低廉、普遍易得的乙醇為提取溶劑，摒棄傳統(tǒng)水浴鍋加熱提取法，采用耗時少、耗能低的新型超聲波提取方法提取連翹花黃色素，選擇超聲時間、乙醇濃度、超聲功率3個影響因素做了正交實驗，確定了它的最佳提取條件，并探討了它的酸堿穩(wěn)定性，以及對氧化劑和還原劑的穩(wěn)定性。正交優(yōu)化實驗表明：其提取條件以乙醇濃度75%、超聲功率85%、超聲時間30 min為佳。穩(wěn)定性實驗表明：它在弱酸性、中性及弱堿性條件下較穩(wěn)定，在強氧化劑的條件下不穩(wěn)定。鑒于此，連翹花黃色素儲藏時應該避免強酸、強堿與強氧化的試劑。

[1] 芮 菁,唐元泰.連翹提取物的抗炎鎮(zhèn)痛作用[J].中草藥,1999(1).

[2] 盛 鋒,傅 蕾.連翹花黃色素的提取及其對光熱穩(wěn)定性的研究[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2002(2).

[3] 盛 鋒,傅 蕾.乙醇提取連翹花黃色素溶液穩(wěn)定性的研究[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2001(1).

[4] 譚天偉.生物分離技術(shù)[M].北京:化學工業(yè)出版社,2007.

[5] 應崇福.超聲學[M].北京:科學出版社,1990.

[6] 李 婷,侯曉東,陳文學,等.超聲波萃取技術(shù)的研究現(xiàn)狀及展望[J].安徽農(nóng)業(yè)科學,2006(13).

[7] 李敬芬,嚴貝貝.浙江安吉核桃殼天然棕色素提取及其穩(wěn)定性研究[J].湖州師范學院學報,2016(8).

[8] 王玲麗,滕紅梅,弓苗苗.響應面分析法優(yōu)化超聲提取連翹花黃色素工藝研究[J].浙江農(nóng)業(yè)學報,2014(4).

StudyonExtractionandStabilityofYellowPigmentinWeepingForsythiaFlowers

ZHANG Ming-jing , LI Bin

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

By using ethanol as solvent and ultrasonic wave extract the natural yellow pigment from Weeping Forsythia flowers, orthogonal test was adopted to optimize ultrasonic extraction process, and the stability of yellow pigment was tested. The experimental results show that the ethanol concentration is 75%,the time of ultrasonic extraction is 30 min, the temperature of ultrasonic extraction is 60 degrees Celsius, the power of ultrasonic extraction is 85%, and the extraction rate of yellow pigment is the highest when the solid-liquid ratio 1:40. The pigment obtained in the experiment of yellow pigment from Weeping Forsythia flowers is stable in weak acidic, neutral and alkaline conditions, but the strong oxidant influence its stability.

Weeping Forsythia flowers; yellow pigment; ultrasonic wave extraction; stability

2017-03-16

本文系2016年度湖州師范學院“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃”學生科研項目“連翹花黃色素的超聲波提取及穩(wěn)定性研究”(169)的研究成果之一。

張明靜(1995-)，女，河南固始人，湖州師范學院生命科學學院2014級制藥工程專業(yè)本科學生，主要從事化工技術(shù)研究；李 彬(1964-)，男，黑龍江佳木斯人，教授，物理化學博士，主要從事化學研究。

O644.3

A

1672-2388(2017)03-0085-04