楓香葉黑色素提取工藝優(yōu)化及穩(wěn)定性

邢路路

（福建農(nóng)林大學(xué)，福建福州 350000）

楓香樹，又名黑飯木、楓木、香楓、楓仔樹、三角楓和三角尖，落葉喬木，樹高在20～40 m。因其生長速度快、樹型美觀、綠化效果好以及用途廣泛，常被作為觀賞植物而大量栽培。楓香樹葉中因含有大量易提取到的可食用天然黑色素，在我國南方生長有楓香樹的地方，早有利用楓香樹葉子研磨出汁液加工糯米、米糕等食品的習(xí)俗。每年的清明節(jié)、三月三等傳統(tǒng)節(jié)日，廣西、海南等地的部分居民會采集新鮮的嫩楓香葉，將鮮嫩的楓香葉搗爛過濾出汁液，用過濾出的新鮮楓香葉汁浸泡糯米，過夜濾出泡好的糯米進(jìn)行蒸煮，就可以做出烏黑發(fā)亮、味道清香誘人的黑糯米飯[1]。

食物安全、健康、營養(yǎng)是人們較為關(guān)注的問題。楓香樹葉來自于楓香樹，經(jīng)干燥處理后，可作為一種藥材。一般在秋季采收楓香樹葉進(jìn)行加工，秋季的樹葉入藥效果最好，有更多的成分，且香味更濃。楓香樹葉的功效與作用如下。①可治療中暑。楓香樹葉入藥后，可用來消暑解暑，新鮮的樹葉也有類似的效果，取新鮮的楓香樹葉研磨后，使用溫水沖服，可預(yù)防中暑。②處理口鼻出血的癥狀。楓香樹葉有一種成分具有凝血的作用，因此楓香樹葉可用來止血。例如，口鼻出血時可用楓香樹葉進(jìn)行處理，能達(dá)到快速恢復(fù)的效果，使用時，將楓香葉研磨成粉后直接用開水沖服，適用于各年齡段的人群。③緩解痢疾。由于楓香樹葉具有消炎殺菌的效果，在沖服后可進(jìn)入腸胃，殺滅痢疾細(xì)菌[2-3]。

從楓香葉中提取出的可食用天然黑色素，不僅可用于一些食物進(jìn)行黑棕色的調(diào)色、染黑，從而起到改善食物的顏色、增加食物色澤、風(fēng)味的作用，而且因其對人體健康無害且原材料較易獲得，楓香葉食用黑色素成為了一種理想的可用于大量生產(chǎn)、加工食品的天然可食用黑色素[4-6]。雖然目前化學(xué)人工合成色素在食品生產(chǎn)行業(yè)仍占據(jù)著重要的地位，而可食用天然色素因成本高、穩(wěn)定性較差、著色效果不理想等原因在食品工廠生產(chǎn)中占比小，但人工合成色素安全性比天然食用色素差，且合成色素不符合人們食品營養(yǎng)、健康的觀念，人們更喜歡購買使用天然食用色素進(jìn)行加工的食物。楓香葉食用黑色素因著色能力強(qiáng)、穩(wěn)定性較好、味道好、原料易得便宜和提取工藝簡單，具有廣闊的開發(fā)利用前景[7-8]。

近年來，人們對食品安全問題更為關(guān)注，可食用天然色素的需求量日益增大，促進(jìn)了人們對天然可食用色素產(chǎn)品的研究、開發(fā)。提取楓香葉黑色素通常采用有機(jī)溶劑浸提法或水浸提法。目前對楓香葉黑色素的研究大多是楓香葉黑色素提取方法和提取條件，研究人員將新鮮的楓香葉洗凈、烘干、粉碎后再進(jìn)行黑色素的提取，考慮的影響因素主要是提取試劑種類、濃度、料液比和提取時間等，使用的提取試劑主要有去離子水、乙醇、乙酸等，有關(guān)于楓香葉食用黑色素的研究報(bào)道較少。陳祖洪發(fā)現(xiàn)，楓香葉黑色素對酸堿度的變化較敏感，光穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性較強(qiáng)[9-10]。相關(guān)人員目前已對楓香葉食用黑色素的提取進(jìn)行了簡單研究，但仍有許多工作有待深入探究。

1 材料與方法

1.1 材料

楓香樹葉，3月份采自海南省五指山市。葉片采摘后，將新鮮的楓樹葉用清水洗干凈，再用純凈水沖洗3遍，置陰涼處瀝干水分，并干燥至楓香葉干脆。

1.2 儀器與設(shè)備

UV765PC型紫外-可見分光光度計(jì)；AL204型精密電子天平；HH-6型數(shù)字恒溫水浴鍋；SHB-Ⅲ型循環(huán)多用真空泵；101-3型電子數(shù)字恒溫 烘箱。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 楓香葉黑色素最大吸收波長的確定

稱取2 g干燥楓香葉粉末樣品，加入200 mL去離子水，用玻璃棒攪拌充分后，將楓香葉溶液放置在水浴鍋中加熱2 h，用抽濾機(jī)過濾加熱完成后的楓香葉溶液，去離子水稀釋100倍后，進(jìn)行紫外光的全波長掃描，得到楓香葉黑色素溶液的紫外可見光全波段掃描圖，從紫外光掃描圖中找到吸收波的最高峰[11-12]。

1.3.2 提取因素對楓香葉黑色素提取率的影響

（1）提取溶液pH值對楓香葉黑色素提取率的影響。稱取9份干燥楓香葉粉末各2 g，分別加入 200 mL pH值分別為5、6的檸檬酸溶液、去離子水和pH值分別8、9、10、11、12和13的氫氧化鈉溶液，用玻璃棒攪拌均勻后，對楓香葉進(jìn)行黑色素的提取，經(jīng)2 h的水浴加熱后將溶液抽濾，將濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮后，置于45 ℃恒溫烘箱中烘至完全干燥，并將干燥后的楓香葉黑色素粉末全部從玻璃皿上刮下來用于測定黑色素得率[13]。

（2）提取溶液的溫度對楓香葉黑色素提取率的影響。稱取7份干燥的楓香葉粉末各2 g，分別用 200 mL pH值為11的氫氧化鈉溶液，在提取溫度分別為50 ℃、55 ℃、60 ℃、65 ℃、70 ℃、75 ℃和80 ℃，對楓香葉黑色素進(jìn)行提取，經(jīng)過水浴加熱2 h后由抽濾機(jī)抽濾出色素溶液，將濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮后，置于45 ℃恒溫烘箱中烘至完全干燥，并將干燥后的粉末從玻璃皿上刮下來測定黑色素得率[14]。

（3）提取時間對楓香葉黑色素提取率的影響。稱取9份干燥的楓香葉粉末2 g，分別加200 mL pH值為11的氫氧化鈉溶液，70℃水浴加熱，提取時間分別 為20 min、40 min、60 min、80 min、100 min、120 min、140 min、160 min和180 min，水浴加熱對黑色素進(jìn)行提取。抽濾出溶液后，將濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮，置于45 ℃的恒溫烘箱中烘干，并將干燥后的粉末從玻璃皿上刮下來測定黑色素得率[15]。

（4）提取溶液的料液比對楓香葉黑色素提取率的影響。稱取6份干燥的楓香葉粉末2 g，分別加入 48 mL、98 mL、148 mL、198 mL、248 mL和 298 mL pH為11的氫氧化鈉溶液，料液比為1∶25、1∶50、1∶75、1∶100、1∶125和1∶150，70 ℃水浴加熱2 h后由抽濾機(jī)抽濾出色素溶液，將濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮后，置于45 ℃恒溫烘箱中烘至完全干燥，將干燥后的粉末從玻璃皿上刮下來測定黑色素得率[16]。

1.3.3 楓香葉黑色素穩(wěn)定性研究

（1）氫氧化鈉對楓香葉黑色素穩(wěn)定性的影響。取5份裝有5 mL楓香葉黑色素稀釋溶液，分別向其中4份溶液中滴加1 mL不同濃度的氫氧化鈉溶液，另一份加入楓香葉黑色素稀釋溶液5 mL。將5支試管在避光處放置，分別在0.5 h、1.0 h、1.5 h和2.0 h時各取出0.5 mL用于檢測，在楓香葉黑色素的最大吸收峰228 nm處測定色素稀釋溶液的吸光度[17]。

（2）檸檬酸對楓香葉黑色素穩(wěn)定性的影響。取4支裝有 5 mL楓香葉黑色素稀釋溶液的試管，其中3支試管中分別加入1 mL濃度分別為0.10 mol·L-1、 0.05 mol·L-1、0.01 mol·L-1的檸檬酸溶液，充分搖晃 均勻，另外1支試管不加檸檬酸溶液，將4支試管在避光處放置，分別在0.5 h、1.0 h、1.5 h和2.0 h時取 0.5 mL溶液，在228 nm處測定吸光度[18]。

（3）日光對楓香葉黑色素穩(wěn)定性的影響。將9支各裝有5 mL稀釋100倍的楓香葉黑色素溶液的試管都置于太陽光下接受日光照射，每隔1 h取1支試管在228 nm波長下測定溶液吸光度[19]。

（4）溫度對楓香葉黑色素穩(wěn)定性的影響。取7支試管，在試管中各加入楓香葉黑色素稀釋溶液5 mL，用保鮮膜封口，將7支試管置于溫度分別為40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃、90 ℃和100 ℃的恒溫水浴鍋中加熱1 h，將試管取出，放到與室溫一致，將試管中的楓香葉黑色素溶液用去離子水稀釋100倍，在228 nm波長下測定溶液吸 光度[20]。

（5）氧化劑H2O2對楓香葉黑色素穩(wěn)定性的影響。取6支試管，加入楓香葉黑色素稀釋液各5 mL，再 分 別 加 入0 mL、1 mL、2 mL、3 mL、4 mL和 5 mL的0.05% H2O2溶液，常溫下暗處靜置1 h后，在 228 nm波長下測定其吸光度[21]。

（6）還原劑Na2SO3對楓香葉黑色素穩(wěn)定性的影響。取6支試管，加入楓香葉黑色素稀釋液各 5 mL，再 分 別 加 入0 mL、1 mL、2 mL、3 mL、 4 mL和5 mL的0.05% Na2SO3溶液，常溫下暗處靜置1 h后，在228 nm波長下測定其吸光度[22-23]。

2 結(jié)果與分析

2.1 楓香葉黑色素最大吸收波長的確定

由圖1可知，水提取法得到的楓香葉黑色素紫外光全波段掃描圖的最大吸收波峰在228 nm處。

圖1 楓香葉黑色素提取液的吸收波長

2.2 提取因素對楓香葉黑色素提取率的影響

2.2.1 提取溶液pH值對楓香葉黑色素提取率的影響由圖2可知，在提取溶液pH值為11時，楓香葉黑色素提取的得率最高。因此，楓香葉黑色素提取的最佳pH值為11。

圖2 提取溶液pH值對楓香葉黑色素提取率的影響

2.2.2 提取溫度對楓香葉黑色素提取率的影響

由圖3可知，提取黑色素的溫度在50～80 ℃時，楓香葉黑色素的提取得率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，當(dāng)提取溫度達(dá)到70 ℃時，楓香葉黑色素的提取得率最大，但當(dāng)提取溫度超過70 ℃后，楓香葉黑色素提取得率不再增加，反而出現(xiàn)逐漸下降的情況。因此，楓香葉黑色素的最佳提取溫度為70 ℃。

圖3 提取溫度對楓香葉黑色素提取率的影響

2.2.3 提取時間對楓香葉黑色素提取率的影響

由圖4可知，在楓香葉黑色素的提取時間為20～180 min時，楓香葉黑色素提取得率呈先上升后緩慢下降的趨勢，在提取時間為120 min時，楓香葉黑色素提取得率最大，之后提取率開始下降。因此，楓香葉黑色素的最佳提取時間為120 min。

圖4 提取時間對楓香葉黑色素提取率的影響

2.2.4 料液比對楓香葉黑色素提取率的影響

由圖5可知，料液比為1∶100時楓香葉粉末的黑色素提取得率達(dá)到最大，繼續(xù)增加提取液用量，黑色素的提取得率逐漸下降。因此，楓香葉黑色素提取的最佳料液比為1∶100。

圖5 料液比對楓香葉黑色素提取率的影響

2.3 楓香葉黑色素穩(wěn)定性研究

2.3.1 氫氧化鈉對楓香葉黑色素穩(wěn)定性的影響

由表1可知，滴加不同濃度氫氧化鈉溶液的楓香葉黑色素溶液放置2 h后，楓香葉黑色素溶液的吸光度值只有小幅度的變化，而溶液顏色用肉眼觀察基本無變化。由此可知，氫氧化鈉對楓香葉黑色素的穩(wěn)定性影響不大，楓香葉黑色素溶液較為穩(wěn)定。

表1 氫氧化鈉對楓香葉黑色素穩(wěn)定性的影響結(jié)果

2.3.2 檸檬酸對楓香葉黑色素穩(wěn)定性的影響

由表2可知，在楓香葉黑色素溶液中加入不同濃度的檸檬酸溶液后，其吸光值有小幅度的變化，楓香葉黑色素溶液顏色基本無變化。由此可知，檸檬酸溶液對楓香葉黑色素的理化穩(wěn)定性無太大影響。

表2 檸檬酸對楓香葉黑色素穩(wěn)定性的影響結(jié)果

2.3.3 日光對楓香葉黑色素穩(wěn)定性的影響

由圖6可知，隨著陽光照射時間的延長，楓香葉黑色素溶液的顏色基本無變化，溶液的吸光度值僅略有降低，但變化不大。楓香葉黑色素的其他理化性質(zhì)也未出現(xiàn)明顯變化，放置較長時間后，溶液依舊清澈透亮，無沉淀物、結(jié)絮物質(zhì)產(chǎn)生，說明黑色素的耐光性較好。

圖6 日光對楓香葉黑色素穩(wěn)定性的影響

2.3.4 溫度對楓香葉黑色素穩(wěn)定性的影響

由圖7可知，隨著楓香葉黑色素溶液水浴溫度的升高，楓香葉黑色素溶液的顏色深淺基本無變化，吸光度變化也不大。由此可知，楓香葉食用黑色素的熱穩(wěn)定性較強(qiáng)。

圖7 溫度對楓香葉黑色素穩(wěn)定性的影響

2.3.5 氧化劑H2O2對楓香葉黑色素穩(wěn)定性的影響楓香葉

由圖8可知，隨著氧化劑H2O2加入體積的增加，黑色素吸光度逐漸降低，楓香葉黑色素對H2O2較敏感，H2O2會對楓香葉黑色素穩(wěn)定性造成破壞。

圖8 氧化劑H2O2對楓香葉黑色素穩(wěn)定性的影響

2.3.6 還原劑Na2SO3對楓香葉黑色素穩(wěn)定性的影響

由圖9可知，隨著還原劑Na2SO3加入體積的增加，溶液吸光度明顯上升，說明楓香葉黑色素對還原劑Na2SO3較敏感，在還原劑作用下穩(wěn)定性較差。

圖9 還原劑Na2SO3對楓香葉黑色素穩(wěn)定性的影響

3 結(jié)論

楓香葉黑色素提取的最佳工藝條件是提取溶液pH為11、加熱溫度70 ℃、料液比1∶100、提取時間120 min。楓香葉黑色素具有較好的耐光性和耐熱性，且檸檬酸、氫氧化鈉對楓香葉黑色素的穩(wěn)定性無明顯影響，氧化劑H2O2和還原劑Na2SO3對楓香葉黑色素的穩(wěn)定性有明顯影響。