圣女果果肉色素提取工藝研究

張 燕，張洪斌，史云峰，趙牧秋

（1.海南熱帶海洋學(xué)院海洋科學(xué)技術(shù)學(xué)院，海南三亞 572022；2.海南熱帶海洋學(xué)院生命科學(xué)與生態(tài)學(xué)院，海南三亞 572022）

圣女果（Lycopersivonesculentum Mill.）屬茄科番茄屬植物，為一年生草本植物，又稱櫻桃番茄，是海南熱帶主要經(jīng)濟(jì)作物之一。圣女果是營養(yǎng)價(jià)值較高的蔬菜型水果之一，其果皮含有蘆西，果實(shí)中富含較為豐富的礦物質(zhì)、糖類、蛋白質(zhì)、維生素和天然有機(jī)酸等多種營養(yǎng)物質(zhì)。圣女果富含的天然有機(jī)酸（如檸檬酸等），具有軟化血管、保護(hù)維生素不被氧化等作用[1]。

圣女果果實(shí)中還含有一種獨(dú)特的類胡蘿卜素即番茄紅素，可以作為天然食用紅色素[2]，目前的文獻(xiàn)對番茄紅素的理化性質(zhì)及生理功能研究較多[3-9]，但對圣女果色素的提取研究較少。試驗(yàn)采用有機(jī)溶劑浸提法對圣女果果肉色素提取工藝進(jìn)行研究，旨在為圣女果色素的開發(fā)提供理論依據(jù)，進(jìn)一步提高圣女果的經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮圣女果，呈紅色、橢圓形；

乙酸乙酯、無水乙醇、氯仿、丙酮，均為分析純；蒸餾水。

1.2 儀器

DS-1型高速組織搗碎機(jī)，上海精科實(shí)業(yè)有限公司產(chǎn)品；SHB-Ⅲ型循環(huán)水式多用真空泵，鄭州長城科工貿(mào)有限公司產(chǎn)品；RE-52型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，上海亞榮生化儀器廠產(chǎn)品；FA2204B型電子天平，上海精科天美科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；DK-98-Ⅱ型電熱恒溫水浴鍋，天津市泰斯特儀器有限公司產(chǎn)品；722N型可見分光光度計(jì)；4℃冰箱；移液槍；超凈工作臺。

1.3 方法

1.3.1 提取工藝流程

圣女果→洗凈去皮去籽→粉碎→有機(jī)溶劑浸泡→抽濾→濃縮→提取液。

1.3.2 有機(jī)溶劑選擇

稱取5份20 g的圣女果果肉，搗碎后分別加入60 mL的蒸餾水、乙酸乙酯、無水乙醇、丙酮、氯仿中攪拌混勻；均在電熱恒溫水浴鍋中浸泡（35℃，1 h），取出冷卻10 min。抽濾、濃縮（50℃，8 min） 獲得提取液；稀釋20倍后定容，在白色背景下觀察其顏色；選擇最佳有機(jī)溶劑。

1.3.3 最大吸收波長的確定

稱取1份20 g的圣女果果肉，搗碎后加入60 mL的無水乙醇并在電熱恒溫水浴鍋中浸泡（35℃，1 h），取出冷卻10 min；經(jīng)抽濾、濃縮（50℃，20 min）獲得提取液；稀釋20倍后定容，用可見分光光度計(jì)進(jìn)行掃描，確定最大吸收波長。

1.3.4 單因素試驗(yàn)

（1）提取液質(zhì)量分?jǐn)?shù)對圣女果果肉色素提取效果的影響。稱取5份20 g的圣女果果肉，搗碎后分別加入60 mL等體積的75%，80%，85%，90%，95%乙醇溶液，攪拌混勻；靜置（室溫，1 h），經(jīng)抽濾、濃縮（50℃，20 min） 獲得提取液；稀釋20倍后定容，于波長340 nm處測溶液吸光度。

（2）提取溫度對圣女果果肉色素提取效果的影響。稱取5份20 g的圣女果果肉后搗碎，分別加入60 mL的85%乙醇，在電熱恒溫水浴鍋中分別于35，40，45，50，55℃條件下浸泡1 h，取出冷卻10 min；經(jīng)抽濾、濃縮（50℃，20 min）獲得提取液。稀釋20倍后定容，于波長340 nm處測溶液吸光度。

（3）提取時(shí)間對圣女果果肉色素提取效果的影響。稱取5份20 g的圣女果果肉后搗碎，分別加入60 mL的85%乙醇，在45℃電熱恒溫水浴鍋中設(shè)置提取時(shí)間分別為0.5，1.0，1.5，2.0，2.5 h，取出冷卻10 min。抽濾、濃縮（50℃，20 min）獲得提取液。稀釋20倍后定容，于340 nm測溶液吸光度。

（4）料液比對圣女果果肉色素提取效果的影響。稱取5份20 g的圣女果果肉后搗碎，分別加入60 mL的85%乙醇，分別于料液比2∶1，1∶1，1∶2，1∶3，1∶4（g∶mL） 在45℃電熱恒溫水浴鍋中浸泡1.5h，取出冷卻10min；經(jīng)抽濾、濃縮（50℃，20min）獲得提取液；稀釋20倍后定容，于波長340 nm處測溶液吸光度。

1.3.5 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，對提取液質(zhì)量分?jǐn)?shù)、提取溫度、提取時(shí)間、料液比4個(gè)因素，各設(shè)置3個(gè)水平，按L9（34）正交設(shè)計(jì)進(jìn)行圣女果果肉色素提取工藝參數(shù)的優(yōu)化。

正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

1.3.6 應(yīng)用軟件

Word 2010、正交設(shè)計(jì)助手Ⅱv3.1。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)溶劑的選擇

表1 正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

5種色素液顏色的比較見表2。

表2 5種色素液顏色的比較

由表2可知，5種溶劑中，丙酮和無水乙醇對圣女果色素的提取效果最好。考慮到丙酮易揮發(fā)且具有低毒性，試驗(yàn)過程會(huì)危害到健康；無水乙醇無毒易獲取且成本低。此次試驗(yàn)溶劑的使用量較多，考慮到成本與安全等因素，故選用無水乙醇作為此次提取圣女果果肉色素的最佳提取溶劑。

2.2 最大吸收波長的確定

用可見分光光度計(jì)對圣女果果肉色素提取稀釋液進(jìn)行掃描，發(fā)現(xiàn)最大吸收峰在波長340 nm處，故選用340 nm作為圣女果果肉色素的最大吸收波長。

最大吸收波長的確定見圖1。

圖1 最大吸收波長的確定

2.3 單因素試驗(yàn)

2.3.1 提取體積分?jǐn)?shù)對圣女果果肉色素提取效果的影響

5種提取體積分?jǐn)?shù)對圣女果果肉色素的提取效果見圖2。

圖2 5種提取液質(zhì)量分?jǐn)?shù)對圣女果果肉色素的提取效果

由圖2可知，提取液質(zhì)量分?jǐn)?shù)在75%～85%內(nèi)，圣女果果肉色素的吸光度逐漸增加；當(dāng)超過85%提取液質(zhì)量分?jǐn)?shù)后其吸光度逐漸降低。說明提取液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的高低均會(huì)影響圣女果果肉色素提取量，故選用85%乙醇作為圣女果果肉色素的最佳提取液質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2.3.2 提取溫度對圣女果果肉色素提取效果的影響

5種提取溫度對圣女果果肉色素的提取效果見圖3。

圖3 5種提取溫度對圣女果果肉色素的提取效果

由圖3可知，在35～45℃范圍內(nèi)，隨提取溫度升高，其吸光度顯著增加；超過45℃后，隨提取溫度增高，吸光度反而降低，說明較高溫度影響了色素穩(wěn)定性，因此選45℃作為提取圣女果果肉色素的最佳提取溫度。

2.3.3 提取時(shí)間對圣女果果肉色素提取效果的影響

5種提取時(shí)間對圣女果果肉色素的提取效果見圖4。

圖4 5種提取時(shí)間對圣女果果肉色素的提取效果

由圖4可知，在0.5～1.5 h范圍內(nèi)，隨提取時(shí)間推移吸光度明顯增加，說明色素溶解需要一定時(shí)間，在1.5 h達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。1.5 h后隨撮時(shí)間延長，色素的吸光度逐漸降低，說明提取時(shí)間過長會(huì)影響色素穩(wěn)定性而降低提取量。因此，選1.5 h作為提取圣女果果肉色素的最佳提取時(shí)間。

2.3.4 料液比對圣女果色素提取效果的影響

5種料液比對圣女果果肉色素的提取效果見圖5。

圖5 5種料液比對圣女果果肉色素的提取效果

由圖5可知，在料液比2∶1～1∶2范圍內(nèi)，隨料液比增加，吸光度逐漸增大；之后，隨料液比增加，吸光度逐漸降低。說明料液比在1∶2（g∶mL）時(shí)其吸光度最高，細(xì)胞中的色素大部分已被提取出來。因此，選1∶2（g∶mL） 作為提取圣女果果肉色素的最佳料液比。

2.4 正交試驗(yàn)結(jié)果

通過L9（34）正交設(shè)計(jì)表，對提取體積分?jǐn)?shù)、提取溫度、提取時(shí)間、料液比4個(gè)因素在3個(gè)不同水平上進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)。

正交試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果

由表3正交試驗(yàn)結(jié)果可知，提取溫度、提取液質(zhì)量分?jǐn)?shù)、提取時(shí)間、料液比的極差分別為0.288，0.050，0.197，0.321，各因素對圣女果果肉色素提取的影響主次順序?yàn)榱弦罕龋咎崛囟龋咎崛r(shí)間＞提取液質(zhì)量分?jǐn)?shù)；從試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出的最佳提取工藝組合為A1B3C1D1，即提取溫度為40℃，提取液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%，提取時(shí)間為1 h，料液比為1∶1（g∶mL），在此條件下色素提取得率高。

2.5 圣女果果肉色素最佳提取條件驗(yàn)證

在提取溫度為40℃，提取液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%，提取時(shí)間為1 h，料液比為1∶1（g∶mL） 條件下，對圣女果果肉色素液進(jìn)行提取，在波長340 nm處測得溶液吸光度為1.186，高于表3中的最大吸光度，說明此條件為圣女果果肉色素提取的最佳工藝條件。

3 結(jié)論

以圣女果果肉為提取原料，研究了提取溫度、提取液質(zhì)量分?jǐn)?shù)、提取時(shí)間、料液比對圣女果果肉色素提取效果的影響。通過正交試驗(yàn)可知各因素對圣女果果肉色素提取的影響主次順序?yàn)榱弦罕龋咎崛囟龋咎崛r(shí)間＞提取液質(zhì)量分?jǐn)?shù)，圣女果果肉色素提取的最佳工藝條件為提取溫度40℃，提取液質(zhì)量分?jǐn)?shù)90%，提取時(shí)間1 h，料液比1∶1（g∶mL），吸光度為1.186。這為圣女果果肉色素的開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

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