超聲輔助提取火龍果果皮色素的研究

王婭玲，李維峰，曹海燕

（云南農業大學熱帶作物學院，云南普洱 665000）

超聲輔助提取火龍果果皮色素的研究

王婭玲，李維峰，曹海燕

（云南農業大學熱帶作物學院，云南普洱 665000）

利用超聲輔助萃取技術提取火龍果果皮色素。通過單因素實驗和正交實驗對料液比、超聲功率、超聲時間和提取溫度等因素進行探討，以建立火龍果果皮色素的提取工藝。結果顯示，影響火龍果果皮色素提取因素的主次順序為料液比 ＞超聲時間 ＞提取溫度 ＞超聲頻率。最優提取條件為料液比1∶30（g／mL），超聲時間25min，超聲提頻率80Hz，提取溫度40℃。與浸提法相比，超聲輔助提取用時更短，提取效率更高。

火龍果果皮；紅色素；超聲提取

火龍果，又稱紅龍果等，是原產于墨西哥等中美洲沙漠地區的仙人掌科、三角柱屬（又稱量天尺屬）多漿植物［1］，在我國的海南、福建、廣東、廣西等地均有種植?；瘕埞饕屑t皮白肉、黃皮白肉和紅皮紅肉火龍果三大類。紅皮白肉尤其是紅皮紅肉火龍果含有大量的天然紅色色素。是天然色素提取加工的良 好 來 源［2-4］。

龍火龍果果皮含有豐富的紅色素，但因為不能食用，在食用或加工過程中常常被廢棄，這無疑是一種巨大的資源浪費。提取火龍果果皮色素對提高火龍果加工附加值有一定的現實意義。

目前，前人對火龍果果肉及果皮中紅色素的提取已經做了一定量的研究［5-10］，但多為利用有機溶劑或者蒸餾水進行簡單的浸提。本研究擬對火龍果果皮色素超聲提取工藝進行初步研究，旨在為火龍果皮的深度利用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

火龍果：采購自云南省普洱市，紅皮白肉?；瘕埞で逑锤蓛艉螅コど系木G色葉莖，于鼓風干燥箱中60℃干燥，粉碎過40目（0.441 mm）篩，得到火龍果果皮細粉，備用。

1.2 試劑

無水乙醇、鹽酸、氫氧化鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉等試劑均為國藥集團分析純試劑。

1.3 主要儀器

FW-200萬能粉碎機；上海科導SK5210HP超聲清洗儀，上海精科UV759紫外-可見分光光度計；梅特勒 AL204電子分析天平；上海一恒DZF-6053真空干燥箱；上海雷磁 pH-3C精密PH計；安徽中科中佳 HC-3018高速冷凍離心機。

1.4 實驗方法

1.4.1 超聲提取工藝

稱取若干份0.500 0 g火龍果果皮粉，分別加入不同體積的40%乙醇溶液，然后在不同超聲時間、超聲頻率和超聲溫度下進行單因素提取試驗。提取液在4 000 r／min下離心分離10 min，上清液稀釋50mL后，于 538 nm處測定吸光度值［11］，每個樣品平行測定3次。

1.4.2 正交實驗設計

為了對提取工藝進行優化，在上述單因素實驗基礎上，選擇浸提料液比、超聲時間、超聲頻率和超聲溫度4個因素按照L9（34）設計4因素3水平實驗，見表1。

表 1 正交試驗因素水平表Tab.1 Factors and levels of orthogonal test

1.4.3 數據處理

采用Excel統計軟件進行數據處理與作圖，以上測定均重復 3次，圖表中數據均為 3次重復的平均值。

2 結果與分析

2.1 單因素影響試驗

2.1.1 料液比對火龍果果皮色素提取的影響

料液比對火龍果果皮色素提取的影響見圖 1所示。

圖1 料液比對火龍果果皮色素提取的影響Fig.1 Influence of solid-liquid ratio on the extraction effects of pitaya red pigment

由圖1看出，料液比直接影響火龍果果皮色素的吸光度：料液比過小，溶劑體積過少，果皮色素從樣品中擴散到溶劑中的速率低，而且極易達到飽和狀態；當料液比達到1∶20 g／mL時，果皮色素吸光度達到最大值；當繼續增大溶劑比例，果皮色素吸光度不再增加。因此，選用1∶20 g／m L為最佳料液比。

2.1.2 超聲頻率對火龍果果皮色素提取的影響

起聲頻率對火龍果果皮色素提取的影響見圖2。

圖 2 超聲頻率對火龍果果皮色素提取的影響Fig.2 Influence of ultrasonic frequency on the extraction effects of p itaya red pigment

從圖2看出，隨著超聲頻率的增加，果皮色素吸光度逐漸上升，在100Hz時達到最大值。因此選擇 100Hz為最佳超聲頻率。

2.1.3 溫度對火龍果果皮色素提取的影響

在1∶20（g／mL）料液比、超聲頻率 100Hz條件下，不同提取溫度對火龍果果皮色素吸光度的影響，見圖3所示。

圖3 溫度對火龍果紅色素提取的影響Fig.3 In fluence of tem peratu re on the extraction effects of p itaya red pigment

由圖3可知，在 20～40℃范圍內，隨著溫度的升高，吸光度逐漸增大，但是當溫度超過 40℃后，吸光度逐漸下降。因此選定 40℃為最佳提取溫度。

2.1.4 超聲時間對火龍果果皮色素提取的影響

在1∶20（g／mL）料液比、超聲頻率 100Hz條件下，不同提取時間對火龍果果皮色素吸光度的影響見圖4所示。

圖4 超聲時間對火龍果果皮色素提取的影響Fig.4 Influence of ultrasonic time on the extraction effects of pitaya red pigment

從圖 4看出，超聲時間在 5～20min范圍內，火龍果果皮色素吸光度隨超聲時間的延長而提高，在20min時達到最大值，之后繼續超聲提取吸光度會有所降低，可能是超聲時間過長，果皮色素化合物部分氧化降解，從而導致提取得到的色素吸光度下降。所以選定20min為最佳超聲時間。

2.2 火龍果果皮色素提取工藝的正交實驗結果

以火龍果果皮色素吸光度為評價指標，使用正交設計助手Ⅱ進行數據統計分析，實驗結果見表2。

表 2 L9（34）正交實驗結果與極差分析Tab.2 The results and range analysis of orthogonal test

從表2中看出，提取得到的火龍果果皮色素吸光度受到超聲時間、超聲頻率、料液比、提取溫度4個因素的交叉影響；通過極差R值的比較看出，影響火龍果果皮色素提取率因素的主次順序為：料液比＞超聲時間＞提取溫度＞超聲頻率；火龍果果皮色素的超聲輔助提取最佳條件是A3B3C1D2，即料液比為1∶30（g／m L），超聲時間為25min，超聲提頻率為80Hz，提取溫度為40℃。

2.3 最佳條件組合試驗

根據正交試驗優化條件，按照料液比為 1∶30 （g／mL），超聲時間為25 min，超聲提頻率為80Hz，提取溫度為40℃，對火龍果果皮色素進行5次平行提 取試驗，實驗結果見表3。

表3 最佳提取條件組合試驗Tab.3 Combination test of best extraction cond ition

表3結果表明，在上述最佳提取工藝下，采用超聲輔助提取火龍果果皮色素，提取得到的色素平均吸光度為 0.413 8，試驗結果平均標準誤（RSD）為2.11%。

3 結論

初步研究了超聲輔助提取火龍果果皮色素的最佳工藝，發現在料液比為 1∶30（g／mL），超聲時間為25min，超聲提頻率為80Hz，提取溫度為40℃的條件下，提取得到的火龍果果皮色素平均吸光度可以達到0.413 8。該工藝耗時短，提取分離簡單，得率較高，具有較高的生產應用價值。

［1］ 曾建飛.中國植物志：第五十二卷第一分冊［M］.北京：科學出版社.1999：282-283.

［2］ 石永峰.國外天然色素研究進展［J］.國外科技，2003（10）：32-34.

［3］ 熊月明，程明，劉友接.新興水果 -火龍果［J］.植物雜志，2000（3）：13.

［4］ 張偉鋒，劉敏正，何生根.臺灣祥龍、光明火龍果的特點和種植技術［J］.農業與技術，2004，24（4）：133 -136.

［5］ 王標詩，王文青，麥潔明，等.火龍果果皮色素的提取及其抗氧化活性的研究［J］.食品工業科技，2013，34（5）：234-238.

［6］ 藍培基，黃迪南，候敢.超聲波提取火龍果肉紅色素的初步工藝研究［J］.廣州化工，2010，38（11）：121-124.

［7］ 王新廣，羅先群，劉波.火龍果果皮色素的提取及穩定性研究［J］.資源開發與市場，2006，22（1）：3-5.

［8］ 袁亞芳，趙珍珍，王威，等.“紅仙蜜”火龍果果肉

色素浸提工藝的優化［J］.福建農業學報，2014，29（3）：286-290.

［9］ 孫軍濤，肖付剛，李芳.火龍果果皮色素的提取及穩定性研究［J］.中國調味品，2014，39（8）：89-92.

［10］ 陳冠林，胡坤，高永清，等.紫紅肉火龍果果皮色素提取工藝的響應面法優化［J］.湖北農業科學，2013，52（2）：418-422.

［11］ 劉小玲，許時嬰，王璋.火龍果色素的基本性質及結構鑒定［J］.無錫輕工大學學報，2003，22（3）：62-66.

Study on Ultrasonic-Assisted Extraction of Pigm ent from Pitaya Peel

W ANG Ya-ling，L IW ei-feng，CAO Hai-yan

（Faculty of Tropical Crops，Yunnan Agricultural University，Puer 665000，China）

In this study，red pigment from pitaya fruit peel was extracted by ultrasonic-assisted extracting.To determine the optimal extraction conditions，the effectof the conditions，such as the solid-liquid ratio，the ultrasonic frequency，the ultrasonic time and the extraction temperature were studied by the single factor experiment and the orthogonal test.The results showed that the order of factor to affect red pigment extraction was solid-liquid ratio＞ultrasonic time＞extraction temperature＞ultrasonic frequency. The optimum extracting conditionswere as follows：the solid to solution ratio was 1∶40，the ultrasonic time was 25min，the ultrasonic frequency was80Hz and the extraction temperature was40℃.Compared with traditional extraction，it saves time and increases efficiency.

pitaya fruit peel；red pigment；ultrasonic extraction

R284.2

A

1004-275X（2015）02-0014-04

12.3969／j.issn.1004-275X.2015.02.004

收稿：2015-01-04

王婭玲（1985-），女，助教，主要從事環境化學和食品化學方面的研究。