微波輔助提取火龍果果皮色素及其穩(wěn)定性的研究

郝抗園，買申申，郝 文，王兆琛，徐輝艷

（陜西學(xué)前師范學(xué)院生命科學(xué)與食品工程學(xué)院，陜西西安 710100）

目前，市場(chǎng)上食品添加劑應(yīng)用的色素大部分為人工合成的色素，對(duì)人體有害，過(guò)量使用還會(huì)有致癌風(fēng)險(xiǎn)。天然色素含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及對(duì)人體有益的功能性活性成分，具有消炎、抗氧化等作用?；瘕埞馄ず胸S富的甜菜苔類色素，使得火龍果外皮成為紅色素提取的最理想試驗(yàn)原料[1]。火龍果的食用、加工方式很多，人們往往都是取其肉而棄其皮，不僅造成了環(huán)境的污染，同時(shí)也浪費(fèi)了資源[2]。以微波技術(shù)作為輔助工具進(jìn)一步探討火龍果果皮色素的最佳提取條件，以及色素在不同條件下的穩(wěn)定性[3]。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

火龍果、鹽酸、氫氧化鈉、硫酸銅、無(wú)水乙醇、蔗糖、硫酸鋅、檸檬酸、硝酸鋁、葡萄糖、雙氧水、氯化鈉、硫酸亞鐵、氯化鎂和抗壞血酸。

1.2 試驗(yàn)儀器

MJIUPIN-WB-1000W 型微波超聲波組合催化合成萃取儀、ME203 型電子天平、DHG-9053A 型電熱鼓風(fēng)干燥箱、DS-1 型高速組織搗碎機(jī)、TDL-40B 型飛鴿牌系列普通臺(tái)式離心機(jī)、752 型紫外分光光度計(jì)、HWS-24 型電熱恒溫水浴鍋。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 預(yù)處理過(guò)程

火龍果取其果皮，去除多余的雜質(zhì)，切成長(zhǎng)條放到電熱鼓風(fēng)干燥箱中，設(shè)定溫度為70 ℃，時(shí)間為24 h 進(jìn)行烘制（2 次稱量值沒有差值即烘干徹底）[4]。然后將烘干好的果皮搗碎，將粉末過(guò)60 目篩，于干燥條件下避光保存，備用。

1.3.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)

紅色素于波長(zhǎng)532～538 nm 處會(huì)有最大的吸收波長(zhǎng)，試驗(yàn)選擇了536 nm 波長(zhǎng)，通過(guò)在該波長(zhǎng)下測(cè)定出提取液的吸光度來(lái)判斷提取效果的優(yōu)劣[5]。

1.3.3 WP 紅色素的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，分別進(jìn)行如表1所設(shè)計(jì)的正交試驗(yàn)[6]，選出4 種因素最合適的條件。

表1 WP 紅色素提取正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

WP 紅色素提取正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

1.3.4 影響穩(wěn)定性的因素

（1）pH 值。分別量取5 mL 紅色素溶液于6 支試管中，調(diào)節(jié)pH 值分別為1，3，5，7，9 時(shí)，仔細(xì)觀察其顏色轉(zhuǎn)變并測(cè)定OD536。

（2）溫度。分別量取5 mL 紅色素溶液于6 支試管中，將6 支試管分別放入溫度為30，40，50，60，70，80 ℃的水浴鍋中1 h，仔細(xì)觀察其顏色轉(zhuǎn)變并測(cè)定OD536。

（3）金屬離子。取6 支試管各加入5 mL 紅色素溶液，再分別加入濃度為0.01 mol/mL 的ZnSO4、CuSO4、AI(NO3)3、MgCl2、FeSO2、NaCl 溶液各5 mL，以5 mL 蒸餾水作對(duì)照組，常溫下避光放置24 h 后，仔細(xì)觀察其顏色轉(zhuǎn)變并測(cè)定OD536[7]。

（4）慣用食品添加劑。分別量取5 mL 紅色素溶液于6 支試管中，分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的蔗糖、抗壞血酸、檸檬酸、葡萄糖溶液和15%雙氧水，30%雙氧水各5 mL，以5 mL 蒸餾水作對(duì)照組，常溫下避光放置24 h，仔細(xì)觀察其顏色轉(zhuǎn)變并測(cè)定OD536。

2 結(jié)果與分析

2.1 微波輔助提取WP 紅色素的正交試驗(yàn)結(jié)果及其分析

正交試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)對(duì)表中R 值的分析可以得出，影響WP 紅色素提取的因素大小順序是D＞C＞A＞B，即4 個(gè)因素最合適的條件分別為料液比1∶40，提取時(shí)間80 s，乙醇體積分?jǐn)?shù)40%，微波功率300 W。

2.2 WP 紅色素穩(wěn)定性與4 種不同因素之間的關(guān)系

2.2.1 WP 紅色素穩(wěn)定性與pH 值之間的關(guān)系

WP 紅色素穩(wěn)定性與pH 值關(guān)系的結(jié)果見表3。

表3 WP 紅色素穩(wěn)定性與pH 值關(guān)系的結(jié)果

由表3 可知，在pH 值為5～9 時(shí)，OD 值較高，顏色較穩(wěn)定?？傻贸鰪?qiáng)酸或強(qiáng)堿在一定程度上使色素的結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變。

2.2.2 WP 紅色素穩(wěn)定性與溫度之間的關(guān)系

WP 紅色素穩(wěn)定性與溫度關(guān)系的結(jié)果見表4。

表4 WP 紅色素穩(wěn)定性與溫度關(guān)系的結(jié)果

由表4 可知，隨著溫度的升高，OD 值明顯下降，顏色由最初的玫瑰紅色最后變成了淺黃色；由此可以得出，當(dāng)溫度高于70 ℃時(shí)，紅色素遭到破壞，從而影響了色素的穩(wěn)定性。

2.2.3 WP 紅色素穩(wěn)定性與金屬離子之間的關(guān)系

WP 紅色素穩(wěn)定性與金屬離子關(guān)系結(jié)果見表5。

表5 WP 紅色素穩(wěn)定性與金屬離子關(guān)系結(jié)果

由表5 可知，以蒸餾水作為對(duì)照組，當(dāng)加入Zn2+和Al3+時(shí)，OD 值下降幅度很小，顏色較為穩(wěn)定；當(dāng)加入Mg2+和Na+時(shí)，OD 值升高，達(dá)到增色的效果；當(dāng)加入Fe2+和Cu2+時(shí)，OD 值明顯減小，顏色逐漸變淺。

2.2.4 WP 紅色素穩(wěn)定性與常用添加劑之間的關(guān)系

WP 紅色素穩(wěn)定性與常用添加劑關(guān)系的結(jié)果見表6。

表6 WP 紅色素穩(wěn)定性與常用添加劑關(guān)系的結(jié)果

由表6 可知，以蒸餾水作為對(duì)照組，當(dāng)在紅色素溶液中加入蔗糖和葡萄糖時(shí)，吸光度較為穩(wěn)定；當(dāng)在色素溶液中加入抗壞血酸、檸檬酸及雙氧水溶液時(shí)，吸光度明顯下降；氧化劑雙氧水溶液有明顯的漂白作用，所以加入會(huì)使紅色素溶液逐漸褪色。

3 結(jié)論

通過(guò)設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)對(duì)4 個(gè)提取因素進(jìn)行優(yōu)化，最終得出4 個(gè)最合適的參數(shù)分別為料液比1∶40，提取時(shí)間80 s，乙醇體積分?jǐn)?shù)40%，微波功率300 W。通過(guò)對(duì)紅色素穩(wěn)定性進(jìn)行的一系列研究得出，pH 值為5～9 時(shí)顏色穩(wěn)定；紅色素不耐高溫；在金屬離子中對(duì)WP 紅色素穩(wěn)定性幾乎沒影響的是Mg2+和Fe2+；蔗糖及葡萄糖對(duì)色素穩(wěn)定性影響不大，而檸檬酸、抗壞血酸和雙氧水會(huì)使紅色素褪色。因此，日常生活中要在適宜的溫度條件下（低溫或常溫）下保存色素，避免使用鋅制銅制的容器包裝和儲(chǔ)存色素，在進(jìn)行試驗(yàn)或生產(chǎn)應(yīng)用時(shí)避免加入強(qiáng)氧化劑。