微波輔助提取山楂紅色素及其抗氧化性的研究

閆利萍，程海霞，汪張貴，錢時全

(蚌埠學院 生物與食品工程系，安徽 蚌埠 233030)

山楂紅色素屬于天然花青素類色素［1-3］，含有可溶性糖、酸和黃酮類物質，主要成分為矢菊色素-3-半乳糖苷(含量約為80.4%)、矢車菊色素的雙糖或三糖苷(含量為19.6%)等花色苷類化合物。由于其結構中有多個酚羥基，是羥基供體，因而也是一種自由基清除劑，它不僅能和蛋白質結合防止過氧化，而且還能提供質子，有效清除脂類自由基，切斷脂類氧化的鏈式反應［4-5］，具有抗氧化和消除自由基作用，有一定的藥用和保健價值。

目前，山楂紅色素提取的傳統方法主要有常溫提取、索氏提取法和微波萃取法等3 種提取方法。傳統提取方法往往有耗時長、易污染、提取物質不穩定等缺點［6］。而微波萃取技術是利用微波能來提高萃取率的一種新技術，其原理是在微波場中，依靠吸收微波能力的差異使得基體物質的某些區域或萃取體系中的某些組分被選擇性加熱，從而使得被萃取物質從基體或體系中分離。與傳統的常溫提取和索氏萃取等方法相比，微波萃取法具有快速、節能、節省溶劑、污染小等優點，而且有利于萃取熱不穩定的物質，可以避免長時間的高溫引起物質的分解，特別適合于處理熱敏性組分或從天然物質中提取有效成分［7］。為此，本文擬采用微波輔助法提取山楂紅色素，測定其對羥自由基的清除情況，為山楂紅色素性質研究和開發利用提供依據。

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

新鮮山楂果，購于蚌埠家樂福超市;鹽酸、氫氧化鈉、鄰苯二甲酸氫鉀、乙醇、丙酮、乙醚、乙酸乙酯、氯仿、硫酸亞鐵、過氧化氫均為分析純。

RE-52 型旋轉蒸發儀;722 紫外-可見分光光度計;HH6 數顯恒溫水浴鍋;FA2004 型電子天平;NTJ07-3 試驗專用微波爐。

1.2 測定方法

色素提取分兩個階段，一是選料、清洗、破碎;二是采用微波輔助提取，對預處理過的山楂皮浸提色素。

提取工藝流程為:鮮果→選料→清洗→削皮→切碎→微波處理→常溫浸提→過濾→浸提液。

1.2.1 浸提溶劑的選擇選取一定量的新鮮山楂，削皮并切碎(約3 mm ×3 mm)，分別準確稱取6 份5 g山楂樣品，置于6 個100 mL 錐形瓶中，然后向這些錐形瓶中分別加入100 mL 蒸餾水、氯仿、乙酸乙酯、95%乙醇、乙醚和丙酮，常溫下浸提24 h 后過濾，分別吸取2 mL 各浸提液在533 nm 處測吸光度［6］。每處理組設3 個平行樣。

1.2.2 pH 值的選擇取5 份100 mL 上述最佳效果的浸提劑，用0.1% 鹽酸和0.1% NaOH 調節pH分別為2，4，6，8 和10，然后分別加入5 g 切碎后山楂皮進行浸提，24 h 后再對各浸提液在533 nm 處測吸光度。每處理組設3 個平行樣。

1.2.3 萃取時間的選擇取5 份100 mL 最佳浸提溶劑，調節pH 至最佳值，然后分別加入5 g 切碎后山楂皮，浸提2，4，8，24，48 h，測各浸提液在533 nm處測吸光度。每處理組設3 個平行樣。

1.2.4 微波輔助提取山楂紅色素

1.2.4.1 微波處理時間的確定稱取5 份5 g 切碎的山楂皮分別置于5 個100 mL 錐形瓶中，分別向各錐形瓶中加入10 mL 95%乙醇溶液，用濾紙將瓶口包蓋好，然后將各錐形瓶分別置于微波爐中處理0，1，2，3，5 min 后置于常溫下，冷卻后各加入90 mL 95%乙醇溶液，調節pH 至最佳，浸提2 h 后，過濾，取濾液，在533 nm 處測吸光度。每處理組設3 個平行樣。

1.2.4.2 微波輔助后浸提時間的確定根據上述實驗得出最佳微波處理時間，然后采用1.2.4.1 節方法對5 份5 g 切碎后山楂皮進行微波處理，再將其置于常溫下分別浸提1，2，5，8，12 h，在533 nm 處測吸光度。每處理組設3 個平行樣。

1.2.5 羥自由基(·OH)清除能力的測定采用H2O2/Fe 體系，通過Fenton 反應進行測定羥自由基清除能力(·OH)大?。?-9］。向樣品管中加入0.75 mmol/L FeSO4溶液2 mL 和浸提溶液1 mL，混合均勻后，加入1.0 mL H2O2(0.01%)啟動反應。

樣品管:FeSO42 mL + 浸提溶液1 mL + H2O21 mL

未損傷管:FeSO42 mL + 浸提溶液1 mL

損傷管:FeSO42 mL + H2O21 mL

各混合液于37 ℃恒溫反應1 h 后，在533 nm處測定各反應液的吸光度。每處理組設3 個平行樣。羥自由基清除率的計算公式:

2 結果與討論

2.1 浸提溶劑的選擇

由表1 可知，山楂紅色素不溶于乙醚、氯仿、乙酸乙酯和丙酮，而溶于蒸餾水和95% 乙醇，且在95%乙醇中浸提效果約是蒸餾水中的4 倍，這可能是由于山楂紅色素是水溶性的，同時又是由多種物質組成的復合體系，95%乙醇的浸提效果比蒸餾水好。因此，本實驗選擇95%乙醇為宜。

表1 不同溶劑對山楂紅色素浸提效果的影響Table 1 Effect of different solvents on the extraction of red pigment hawthorn

2.2 pH 的確定

由圖1 可知，山楂紅色素隨著pH 增加提取效果逐漸降低，其中在pH 2 時提取效果最好。這可能是由于山楂紅色素屬于花青素類色素的一種，在酸性條件下呈紅色的緣故。因此，本實驗選擇pH 2 為宜。

圖1 pH 對山楂紅色素提取效果的影響Fig.1 Effect of pH on extraction of red pigment from hawthorn

2.3 萃取時間的確定

由圖2 可知，隨著浸提時間增加，山楂紅色素浸提效果逐漸提高，當浸提24 h 時，浸提效果最好，與浸提48 h 幾乎無差別。因此，本實驗選擇常溫萃取24 h 為宜。

圖2 提取時間對山楂紅色素提取效果的影響Fig.2 Effect of extraction time on extraction of red pigment from hawthorn

2.4 微波處理時間的選擇

由表2 可知，經微波處理后的浸提液吸光度值明顯比未經微波處理要大，其中，以微波處理1 min浸提效果最好，但隨著微波處理時間延長，浸提效果反而下降，這可能是由于處理時間過長，破壞了山楂紅色素的穩定性。因此，本實驗選擇微波處理時間1 min 為宜。

表2 不同微波處理時間對山楂紅色素浸提效果的影響Table 2 Effect of different microwave-processing time on the extraction of red pigment hawthorn

2.5 微波輔助提取后山楂紅色素浸提時間的選擇

微波輔助提取后山楂紅色素浸提時間的影響見圖3。

圖3 微波輔助提取后山楂紅色素浸提時間對山楂色素提取效果的影響Fig.3 Effect of extracting time after microwave-processing on red pigment concentration from hawthorn

由圖3 可知，隨著時間延長，山楂紅色素浸提液顏色先逐漸加深，當浸提5 h 時，浸提液顏色最深，隨后呈現下降趨勢，這可能是由于浸提時間太長降低山楂紅色素穩定性的緣故。因此，本實驗選擇山楂紅色素微波處理后浸提5 h 為宜。

2.6 山楂紅色素抗氧化性的研究

由表3 可知，山楂紅色素對羥自由基具有一定的清除作用，并且隨著色素濃度的降低，其清除效果逐漸減弱，當濃度低至一定程度時則不表現其清除效果。

表3 不同濃度山楂紅色素浸提液對羥自由基清除效果的影響Table 3 Effect of different concentrations of red pigment extraction from hawthorn on hydroxyl radical scavenging capacity

3 結論

用95%乙醇溶液(pH 2)為浸提溶劑，先微波處理1 min，再常溫浸提5 h，山楂皮紅色素提取效果最佳。同時，山楂紅色素對羥自由基具有一定的清除作用，并且隨著濃度下降清除能力逐漸減弱。

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