超聲輔助提取梔子黃色素的工藝研究

羅義發(fā) 周三女 潘斌 田妍基 施滿容 劉麗清

摘要：以閩東福鼎的梔子為原料，研究了超聲輔助乙醇提取梔子黃色素的最優(yōu)工藝條件。通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，分析了在超聲輔助提取條件下超聲功率、提取溫度、乙醇濃度、液固比和提取時(shí)間等5個(gè)影響因素，得出最優(yōu)超聲輔助提取工藝為：超聲功率60%，提取溫度40T，乙醇濃度60%，液固比為5：1，提取時(shí)間50min。

關(guān)鍵詞：梔子黃色素;超聲輔助提取;最優(yōu)工藝

中圖分類(lèi)號(hào) TS264.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2020）16-0164-03

梔子黃色素是從梔子的果實(shí)中提取的天然色素，是一種橙色、極易溶于水的粉末，主要成分是黃酮類(lèi)的梔子素、類(lèi)胡蘿卜素類(lèi)的藏紅花素和藏紅花酸。梔子黃色素提取方法主要有水提法[1]、醇提法[2-7]、微波法[8-9]、超聲波法[10-11]、膜分離技術(shù)[12]等。筆者以閩東福鼎的梔子為原料，采用乙醇作為提取溶劑，超聲輔助提取，探討不同超聲功率、提取溶劑濃度、超聲提取溫度、超聲提取時(shí)間及液固比對(duì)梔子黃色素提取效果的影響，旨在開(kāi)發(fā)低成本、無(wú)環(huán)境污染的梔子黃色素提取新工藝，為梔子黃色素的制備和產(chǎn)業(yè)化提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料及試劑 供試材料采自福建省福鼎市貫嶺鄉(xiāng)梔子栽培基地，選擇大小均勻、色澤一致、無(wú)病蟲(chóng)、無(wú)損傷的健康梔子果實(shí)，果實(shí)粉碎后在干燥條件下保存?zhèn)溆?。乙醇為分析純?/p>

1.2 儀器與設(shè)備 UV-1750紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)（島津儀器（蘇州）有限公司）;S22H超聲波清洗機(jī)（致微（廈門(mén)）儀器有限公司）;BS210S電子天平（北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司）;HR2827飛利浦?jǐn)嚢铏C(jī)（飛利浦家庭電器有限公司）;Neofuge 13R尚速冷凍離心機(jī)（上海力申科學(xué)儀器有限公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝參數(shù)確定 準(zhǔn)確稱取一定量梔子粉至50mL離心管中，在超聲輔助提取下按照一定液固比加入浸提劑，在設(shè)定溫度下浸提一段時(shí)間，5000轉(zhuǎn)/min離心lOmin，取上清液，以相應(yīng)浸提劑稀釋相同倍數(shù)，以相應(yīng)浸提劑作空白參比液，UV-1750型分光光度計(jì)測(cè)定上清液在440nm波長(zhǎng)處的吸光值A(chǔ)440，以確定出最優(yōu)的梔子黃色素提取工藝參數(shù)。

1.3.2 工藝參數(shù)優(yōu)化 在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，取1g梔子粉，根據(jù)L16（45）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案研究提取溫度（A）、液固比（B）、超聲功率（C）、乙醇濃度（D）、提取時(shí)間（E）等提取條件對(duì)梔子黃色素提取效果的影響，試驗(yàn)因素和水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。梔子粉經(jīng)超聲輔助乙醇提取后離心，UV-1750型分光光度計(jì)測(cè)定上清液在440nm波長(zhǎng)處的吸光值A(chǔ)440，以確定出最優(yōu)的超聲輔助乙醇提取梔子黃色素工藝參數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同超聲功率對(duì)梔子黃色素提取效率的影響 準(zhǔn)確稱取1g梔子粉至50mL離心管中，按照液固比10：1加入濃度為70%的乙醇溶液10mL，于40℃溫度，超聲功率分別為30、40、50、60、70、80、90、100% 的條件下浸提 40min，5000轉(zhuǎn)/mhi離心lOmin，取上清液，稀釋相同倍數(shù)，UV-1750型分光光度計(jì)測(cè)定上清液在440nm波長(zhǎng)處的吸光值A(chǔ)440，結(jié)果見(jiàn)圖1。由圖1可知：當(dāng)超聲功率在30%～60%，隨著超聲功率的提高，梔子黃色素提取效率增大，超聲功率在60%時(shí)提取效率最佳，再提高超聲功率反而不利于提取梔子黃色素，因此最佳提取超聲功率為60%。

2.2 不同濃度乙醇溶液對(duì)梔子黃色素提取效率的影響準(zhǔn)確稱取1g梔子粉至50mL離心管中，按照液固比10：1加入濃度為 0、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100%的乙醇溶液1OmL，于40℃溫度、超聲功率60%條件下浸提40min，5000轉(zhuǎn)/min離心1Omin，取上清液，稀釋相同倍數(shù)，UV-1750型分光光度計(jì)測(cè)定上清液在440nm波長(zhǎng)處的吸光值A(chǔ)440，結(jié)果見(jiàn)圖2。由圖2可知：在超聲輔助提取條件下，隨著乙醇濃度的升高，梔子黃色素提取效率增大，70%乙醇提取梔子黃色素效果最佳，再增加乙醇濃度，提取液的吸光度值有所下降。因此，選取70%乙醇溶液作為后續(xù)提取溶劑。

2.3 不同提取溫度對(duì)梔子黃色素提取效率的影響 準(zhǔn)確稱取1g梔子粉至50mL離心管中，按照液固比10：1加入濃度為70%的乙醇溶液10mL，于超聲功率60%，分別在30、40、50、60℃ 溫度下浸提40min，5000轉(zhuǎn)/min 離心 1Omin，取上清液，稀釋相同倍數(shù)，UV-1750型分光光度計(jì)測(cè)定上清液在440nm波長(zhǎng)處的吸光值A(chǔ)440，結(jié)果見(jiàn)圖3。由圖3可知：在超聲輔助提取條件下，40℃時(shí)提取效果最好，提高提取溫度，提取液中A440反而有所下降，高溫不利于梔子黃色素的提取，同時(shí)溫度過(guò)高會(huì)加速梔子黃的降解。因此，選擇40℃作為梔子黃色素的提取溫度。

2.4 不同提取時(shí)間對(duì)梔子黃色素提取效率的影響 準(zhǔn)確稱取1g梔子粉至5OmL離心管中，按照液固比10：1加入濃度為70%的乙醇溶液1OmL，于40℃溫度、超聲功率60%條件下，分別浸提10、20、30、40、50、60min，5000轉(zhuǎn)/min 離心 1Omin，取上清液，稀釋相同倍數(shù)，UV-1750型分光光度計(jì)測(cè)定上清液在440nm波長(zhǎng)處的吸光值A(chǔ)440，結(jié)果見(jiàn)圖4。由圖4可知：在超聲輔助提取條件下，提取時(shí)間在40min時(shí)達(dá)到最佳提取效果，延長(zhǎng)提取時(shí)間不會(huì)提高梔子黃色素的提取效率。因此，選擇40min作為梔子黃色素的提取時(shí)間。

2.5 不同液固比對(duì)梔子黃色素提取效率的影響 準(zhǔn)確稱取1g梔子粉至50mL離心管中，按照液固比5：1、10：1、15：1、20：1、15：1、30：1加入濃度為70%的乙醇溶液，于40℃溫度、超聲功率60%條件下浸提40min，5000轉(zhuǎn)/min離心1Omin，取上清液，稀釋相同倍數(shù)，UV-1750型分光光度計(jì)測(cè)定上清液在440nm波長(zhǎng)處的吸光值A(chǔ)440，結(jié)果見(jiàn)圖5。由圖5可知：在超聲輔助提取條件下，液固比在10：1時(shí)梔子黃色素提取效果最好。因此，選擇10：1作為梔子黃色素的提取液固比。

2.6 超聲輔助乙醇提取梔子黃色素的最優(yōu)工藝參數(shù) 超聲輔助乙醇提取梔子黃色素的正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。由極差分析結(jié)果可以看出，影響超聲輔助乙醇提取梔子黃色素的各因素主次順序?yàn)椋阂汗瘫龋?3）>乙醇濃度（D）〉提取時(shí)間（E）>超聲功率（C）>提取溫度（A），最佳組合為AAGDA，即提取溫度40℃、液固比5：1、超聲功率60%、乙醇濃度60%、提取時(shí)間50min。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)以閩東福鼎的梔子為原料，通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，分析了在超聲輔助提取條件下超聲功率、提取溫度、乙醇濃度、液固比和提取時(shí)間等5個(gè)影響因素，得出最優(yōu)超聲輔助提取工藝為：超聲功率60%，提取溫度40℃，乙醇濃度60%，液固比為5：1，提取時(shí)間50min。

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（責(zé)編：徐世紅）

基金項(xiàng)目：福建省中青年教師教育科研項(xiàng)目立項(xiàng)項(xiàng)目（科技類(lèi)）（JAT171135）;寧德市科技計(jì)劃項(xiàng)目（20170072）;寧德職業(yè)技術(shù)學(xué)院育苗基金項(xiàng)目（YM2016ZR03）。

作者簡(jiǎn)介：羅義發(fā)（1977-），男，福建清流人，講師、工程師，從事植物中有效成分的提取分離、微生物轉(zhuǎn)化、微生物發(fā)酵的研究工作。收稿日期：2020-07-26