黑寶石李果皮花色苷的提取工藝及其穩定性研究

王原羚，郝 睿，羅云波，朱本忠

(中國農業大學食品科學與營養工程學院，北京100083)

黑寶石李果皮花色苷的提取工藝及其穩定性研究

王原羚，郝 睿，羅云波，朱本忠*

(中國農業大學食品科學與營養工程學院，北京100083)

對黑寶石李果皮花色苷色素的提取工藝進行了研究，通過單因素實驗和L9(34)正交實驗考察了甲醇濃度、料液比、溫度和提取時間對花色苷提取的影響，優化了黑寶石李果皮花色苷的提取工藝，得出了最佳提取條件:甲醇濃度65%、料液比1∶40、溫度15℃、提取時間3.5h，極差分析得出溫度對黑寶石李果皮花色苷的提取影響最大，其次是時間、甲醇濃度、料液比。研究了溫度、pH等因素對黑寶石李果皮花色苷穩定性的影響，黑寶石李花色苷具有較好的熱穩定性，受pH影響很大，在pH2.5左右色素最穩定，具有一定的抗氧化能力，但抗還原能力較差。

黑寶石李，花色苷，提取，穩定性

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

黑寶石李 采自北京市密云縣東邵渠鎮石峨村李子園，樹齡15年，樹勢中庸健壯，果實采后迅速運回實驗室(18～24℃)，分散放置，釋放田間熱12～18h，然后選取大小相近、著色相近、無病蟲害的健康果實作為實驗材料;甲醇、甲酸、亞硫酸鈉、過氧化氫 均為國產分析純。

分析天平，真空冷凍干燥器，精密酸度計，光照恒溫培養箱，冷凍離心機，紫外可見分光光度計。

1.2 實驗方法

1.2.1 原料處理 將采摘下來的成熟黑寶石李進行挑選、洗凈、瀝干，取果皮用液氮速凍，然后置于真空冷凍干燥器中24h凍干。干燥后研磨成粉末置于-4℃冰箱中待用。

1.2.2 甲醇溶液提取方法

1.2.2.1 最大吸收波長的確定 稱取1份0.10g李子皮粉末，加入60%的甲醇溶液30mL，甲酸調pH到2.5，常溫浸提2h，冷凍離心取上清液，稀釋定容至100mL。準確吸取3mL定容液在400～600nm范圍內掃描，確定最大吸收峰對應的波長。

1.2.2.2 提取溶劑濃度 稱取6份各0.10g李子皮粉末，分別加入體積分數為30%、40%、50%、60%、70%、80%的甲醇溶液30mL，甲酸調pH到2.5，常溫浸提 2h后，冷凍離心后取上清液，稀釋定容到100mL。測定溶液最大吸收波長處的吸光度值3次。同法做平行實驗3次，取其平均值。

1.2.2.3 料液比 稱取6份各0.10g李子皮粉末，分別按照料液比1∶15、1∶25、1∶35、1∶45、1∶55、1∶65加入pH2.5的70%甲醇溶液，提取2h后離心取上清液定容到100mL，測定吸光度，測定結果為測定的吸光值與相應提取液體積的乘積。

式中:Amax-最大吸收波的吸光值，V-提取液的體積，N-稀釋倍數，98.2-花色苷在535nm處的平均消光系數，m-黑寶石李實果質量;由于除提取液體積之外，其余均為定量，計算結果僅以吸光值與相應提取液體積的乘積考察花色苷的相對含量。

1.2.2.4 浸提溫度 稱取6份各0.10g李子皮粉末，分別加入50mL pH為2.5的70%甲醇溶液，在4、20、30、40、50、60℃下提取30min后，離心取上清液定容，測吸光度，測定方法同1.2.2.3。

1.2.2.5 提取時間 稱取6份各0.10g李子皮粉末，分別加入30mL pH為2.5的70%甲醇溶液，提取0.5、1.5、2.5、3.5、4.5、5.5、6.5h后，離心取上清液定容，測吸光度，測定方法同1.2.2.3。

1.2.2.6 黑寶石李果皮花色苷甲醇溶劑提取條件的正交實驗 根據單因素實驗的結果，選取L9(34)正交實驗表，以浸提溶劑中甲醇濃度、浸提時間、浸提溫度、料液比為因素，采取三水平正交實驗，以確定提取的最佳條件。固定條件:提取級數為一級;浸提溶劑的pH為2.5左右。研究因素及水平選擇見表1。

表1 黑寶石李果皮花色苷提取正交實驗因素及水平表

1.2.3 黑寶石李果皮花色苷穩定性的研究

1.2.3.1 溫度的影響 取色素提取液30mL，稀釋至50mL置于帶塞試管中定容，在20、40、60、80℃放置0.0、1.0、2.0、3.0、4.0h，冷卻后，測535nm下的吸光度，測定方法同1.2.2.3。

1.2.3.2 pH的影響 取6份各10mL李子皮色素提取液，調成不同pH的溶液，目測色素顏色隨不同pH的變化，并對酸性色素溶液進行全波長掃描。

1.2.3.3 耐氧化、耐還原性 配制含0.00、0.20、0.40、0.60g/kg過氧化氫和亞硫酸鈉的色素溶液，室溫下靜置0.5h，測535nm處的吸光度，測定方法同1.2.2.3。

2 結果與討論

2.1 黑寶石李果皮花色苷提取條件優化

2.1.1 最大吸收波長的確定 按1.2.2.1的實驗方法，得到黑寶石李果皮花色苷色素的吸收光譜曲線(圖1)。利用物質所特有的吸收光譜來鑒別物質或測定其含量。

圖1 黑寶石李果皮花色苷色素溶液全波長掃描圖

由圖1可知，黑寶石李果皮花色苷最大吸收峰波長是535nm。所以，以下均采用535nm作為測試波長。

2.1.2 提取劑濃度 按1.2.2.2的提取方法，在甲醇濃度為30%～80%之間做浸提實驗，研究甲醇濃度對花色苷提取效果的影響，以選取最佳的甲醇濃度。結果如圖2所示。

圖2 甲醇濃度對黑寶石李果皮花色苷提取效果的影響

由圖2可知，甲醇濃度對提取效果有一定影響。甲醇濃度由30%增加到70%時引起提取液中總花色苷吸光度呈增加趨勢，但達到80%時，提取液中總花色苷吸光度反而下降。因此最佳的甲醇濃度應為70%左右，這可能是因為花色苷在不同比例的甲醇和水中分配系數不同，70%的甲醇濃度能夠促進花色苷在溶劑中擴散。

2.1.3 料液比的確定 為了研究料液比即原料重量與提取溶劑體積之間的比例對花色苷提取效果的影響，按照1.2.2.3的提取方法進行實驗，結果見圖3;吸光度值用乘積結果表示。

圖3 料液比對黑寶石李果皮花色苷提取效果的影響

由圖3可看出，料液比對提取效果有影響。料液比從1∶15上升到1∶35的過程中，提取液的吸光度急劇提高，而后到1∶45又下降，之后變化幅度不很明顯，變化很平緩。因1∶35時的吸光度最大，故1∶35左右的料液比是最佳料液比。料液比的增大可以增加色素在溶液中的擴散，到達一個最高點，色素溶解可能由于達到了飽和，繼而溶劑的增加對色素濃度起到了稀釋的作用。

2.1.4 溫度的確定 溫度對色素提取有很大的影響，溫度升高會加快分子運動，同時也可能導致物質一定程度的降解。為了研究溫度對黑寶石李果皮花色苷提取的影響，按照1.2.2.4的提取方法進行實驗。實驗結果見圖4。

圖4 溫度對黑寶石李果皮花色苷提取效果的影響

由圖4可看出，20℃左右即接近常溫為提取的最佳溫度。超過20℃吸光值降低，但變化緩慢。這是由于色素的穩定性受溫度的影響比較大。

2.1.5 時間的確定 按照1.2.2.5的提取方法進行實驗，研究提取時間對花色苷提取效果的影響。實驗結果見圖5。

圖5 時間對黑寶石李果皮花色苷提取效果的影響

由圖5可看出，花色苷色素提取效果受提取時間影響較小，但還是可以看出緩慢上升又緩慢下降的趨勢。故確定合理的浸提時間為3.5h左右。

2.1.6 L9(34)正交提取實驗的結果及分析 按照1.2.2.6的正交實驗設計(表1)進行實驗，共九組實驗，每組實驗做3次平行，得到平均值。確定最佳的提取條件，包括甲醇濃度、料液比、溫度和時間。結果如表2所示。

從極差分析(表2)可知，RC＞RD＞RB＞RA，故影響提取效果的因素次序為溫度＞時間＞料液比＞甲醇濃度，最優方案A1B3C1D2，即甲醇濃度:65%，料液比:1∶40，溫度:15℃，時間:3.5h。對應提取液花色苷的相對含量為12.73。

2.2 黑寶石李果皮花色苷色素穩定性研究

2.2.1 溫度對花色苷的影響 按照1.2.3.1的實驗方法，研究溫度對黑寶石李果皮花色苷提取液穩定性的影響。實驗結果見圖6。

表2 黑寶石李果皮花色苷提取的正交實驗設計結果

圖6 溫度對黑寶石李果皮花色苷穩定性的影響

由圖6可以看出，在2h之內，花色苷色素具有比較好的耐熱性，隨著時間的增加，溫度越高，對其穩定性的影響越大。20、40、60℃對花色苷影響不大，但80℃使得花色苷溶液的吸光值迅速下降。

2.2.2 pH對花色苷的影響 按照1.2.3.2的實驗方法，研究pH對花色苷色素穩定性的影響。結果見圖7。

圖7 pH對黑寶石李果皮花色苷穩定性的影響

由圖7可以看出，黑寶石李花色苷受pH影響很大，在pH2.62處最大吸收峰最大，隨著pH的增大(酸性范圍內)，最大吸光峰的高度逐漸降低。

2.2.3 花色苷的抗氧化性和抗還原性 按照1.2.3.3的實驗方法，采用花色苷提取液與氧化劑、還原劑分別進行反應，根據反應液的吸光度變化，研究花色苷的抗氧化性和抗還原性。結果如圖8、圖9所示。

由圖8、圖9可以看出，黑寶石李果皮花色苷具有一定的抗氧化性，但抗還原能力較差。

圖8 H2O2對花色苷穩定性的影響

圖9 亞硫酸鈉對花色苷穩定性的影響

3 結論

用甲醇溶液提取黑寶石李果皮花色苷最佳條件為:甲醇濃度為65%，料液比為1∶40，溫度為15℃，提取時間為3.5h。黑寶石李花色苷色素有一定的熱穩定性，短時間內有耐高溫的能力。受pH影響很大，在酸性范圍內色素呈紅色，隨著pH增大紅色逐漸變淡，在pH2.5左右色素最穩定，中性條件下呈粉紅色，pH10.0處呈藍紫色，pH13.36處呈棕綠色。花色苷色素具有一定的抗氧化能力，但抗還原能力較差。

［1］Shao Y，Luo Y，Chen A，et al.Effect of 1-MCP treatment and storage temperature on pulp browning of friar plum(prunus salicina lindell.cv.friar)［J］.Nongye Jixie Xuebao/Transactions of the Chinese Society of Agricultural Machinery，2010，41(3): 128-133.

［2］陳長春.密云縣黑寶石李引種實驗初報［J］.落葉果樹，2001(2):29.

［3］張文合，馬文江，楊陪同，等.提高黑寶石李品質的綜合技術［J］.落葉果樹，2003(1):43-44.

［4］陳長春.密云縣黑寶石李引種觀察及栽培技術要點［J］.山西果樹，2001(2):37.

［5］張學英，張上隆，秦永華，等.溫度對李果實采后花色素苷合成的影響［J］.園藝學報，2005(6):1-4.

［6］Araceli Casta?eda-Ovando M D L P.chemical studies of anthocyanins，a review［J］.Food Chemistry，2009，113:859-871.

Study on extraction technology of plum anthocyanin and its stability

WANG Yuan-ling，HAO Rui，LUO Yun-bo，ZHU Ben-zhong*
(College of Food Science and Nutrition Technology，China Agricultural University，Beijing 100083，China)

The extraction of anthocyanins in plum pericarp was studied.Single factor experiment and orthogonal experiment studied the effect on the extraction of anthocyanins by four factors including methanol，solid-liquid ratio，and temperature and extraction time.The result showed that the best extraction condition was methanol concentration 65%，solid-liquid ratio 1∶40，temperature 15℃，extraction time 3.5h.Range analysis showed that temperature had greater effect on the extraction of anthocyanins，next was time，methanol，solid-liquid ratio.The result of study on the anthocyanins stability showed that anthocyanins in plum had good thermal stability，but was greatly affected by pH，moreover it had good oxidation resistance and reducing capacity resistance.

fraiar plum;anthocyanin;extraction;stability

TS255.1

B

1002-0306(2011)09-0243-04

黑寶石李是日本李(Prunus salicina Lindl.)和美洲李的雜交品種，在我國種植區域廣、市場份額大，在河南、河北、四川、廣西、遼寧等地均有種植［1］。北京市密云縣自1997年引種黑寶石李，已有15年之久［2］，果實全面紫黑色，果肉淡黃色［3］。果實扁圓形，縱徑4.8cm，橫徑5.9cm。平均單果重102.9g，最大142.1g。果頂圓平，果梗粗短，不易脫落，縫合線明顯，兩半對稱。肉質脆硬，酸甜爽口，有玫瑰香味。可溶性固形物含量14.9%，品質上等。核小，離核，可食率98.75%。常溫下可貯放15～20d［4］。已有研究發現，中國紅色系李果實中含有的色素是花色素苷，而且不同品種所含色素種類相同，但含量差異較大［5］。花色苷是一種天然色素，有著豐富多樣的顏色，而且十分有益于人體健康，在食品行業、醫藥行業和化妝品領域應用很廣泛。但是由于花色苷相對的不穩定性和較低的提取率，使它們的應用有局限性［6］。本論文以密云縣黑寶石李為實驗材料，從甲醇濃度、料液比、溫度和時間四個因素，進行單因素實驗和正交實驗，得到優化后提取果皮花色苷的條件，并研究了溫度、pH、氧化劑和還原劑對黑寶石李果皮花色苷穩定性的影響。這為以后黑寶石李果皮花色苷色素的性質研究，進一步定性定量研究、功能研究以及食品工業應用的研究奠定了初步的基礎。

2010-08-31 *通訊聯系人

王原羚(1984-)，女，碩士，主要從事采后植物生理研究。

“十一五”國家科技支撐計劃資助項目(2006BAD22801)。