提取火龍果果皮紅色素主要工藝的比較研究

周俊良，沈佳奇，韓秀梅，張興無，俞 露

（1.貴州省果樹科學研究所，貴州貴陽 550009；2.貴州大學食品發(fā)酵與工程學院，貴州貴陽 550025）

提取火龍果果皮紅色素主要工藝的比較研究

周俊良1，沈佳奇1，韓秀梅1，張興無1，俞 露2*

（1.貴州省果樹科學研究所，貴州貴陽 550009；2.貴州大學食品發(fā)酵與工程學院，貴州貴陽 550025）

以紫紅龍火龍果果皮為原料，比較溶劑浸取法和超聲波輔助提取果皮色素的效率高低。確認溶劑法的最佳條件為乙醇濃度40%、pH值為4、提取溫度為30℃、料液比為1：8，振蕩30 min火龍果果皮紅色素的提取得率為7.36%；超聲波輔助法的最佳條件為乙醇濃度40%、微波功率300 W、pH值為4、提取溫度為30℃、料液比為1：8、提取時間為15 min，火龍果果皮紅色素的提取得率為7.78%。根據(jù)2種方法的比較，超聲波輔助提取法具有提取時間短、提取溶劑用量少、提取效率高的優(yōu)點，因而選擇超聲波輔助提取法作為紫紅龍火龍果果皮紅色素的提取方法。

火龍果；超聲波輔助提取；溶劑浸取

火龍果（Pitaya）本名青龍果、紅龍果，因其外表肉質鱗片似蛟龍外鱗而得名。因食火龍果健康長壽，俗名叫長壽果［1］。火龍果由南洋引入臺灣種植，再由臺灣改良引進，現(xiàn)在主要分布在我國海南省及大陸南部、廣西、廣東等地。到2015年，貴州省火龍果種植面積達到2萬hm2，成為中國最大的火龍果標準化生產(chǎn)基地。由貴州省果樹科學研究所自主選育出的抗寒火龍果新品種紫紅龍，目前成為貴州省部分區(qū)域的火龍果主栽品種。

火龍果具有美容保健雙重功效。火龍果富含天然紅色素，從皮到肉的顏色呈玫瑰紅到紫紅色，是天然色素提取加工的良好來源［2］。目前，色素提取方法有水蒸氣蒸館法、化學溶劑法、油脂分離法（脂吸法）、冷凍壓縮法（壓榨法）、CO2萃取法和超聲波提取法等。其中，油脂分離法、CO2萃取法均較昂貴，而冷凍壓榨法則適用于果皮部分的精油提取，水蒸氣蒸館法雖成本低但得率不高，故而化學溶劑法和超聲波提取法是目前普遍采用的提取方法［3-6］。我國內(nèi)陸地區(qū)火龍果的消費主要還是集中在生食階段，大量火龍果果皮都當作生活廢料丟棄，造成了資源的浪費和環(huán)境污染。因此，對火龍果果皮的再次利用，即可以有利于火龍果的綜合利用，又可以增加果農(nóng)的收益。本文在已有研究基礎上對這兩種方法進行優(yōu)化并比較分析，對火龍果紅色素的提取方法具有一定的借鑒意義，也為火龍果色素提取方法的改良和工業(yè)化生產(chǎn)奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

火龍果品種紫火龍采于貴州省果樹科學研究所資源圃（羅甸縣）。甜菜苷紅色素標準品（上海嘉匯精細化工有限公司，純度≥99%）；鹽酸、氧氧化鈉、丙酮、無水乙醇（國藥集團化學試劑有限公司，分析純）。721型分光光度計（上海第三分析儀器廠）；KQ-300型三頻數(shù)控超聲清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；jBS-210S電子天平（北京賽多利斯天平有限公司）；TG16-WS臺式高速離心機（湘儀離心機儀器有限公司）；BS-W 201恒溫水浴鍋（上海貝凱生物化工設備有限公司）；GZX-9140MBE型數(shù)顯鼓風干燥箱（上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠）；RE-52AA型旋轉蒸發(fā)器（上海亞榮生化儀器廠）；BS224S型電子天平（北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司）；雷磁PHS-3C酸度計（上海精密科學儀器廠）；KQ-250DB超聲波發(fā)生器（昆山超聲儀器有限公司）；AnkiTDL-4離心器（上海安亭科學儀器）；DSHZ-300型多用途恒溫水浴振蕩器（江蘇太倉市實驗設備廠）；DZ-2BCⅡ型真空干燥箱（天津泰斯特儀器有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 原材料的處理

選用新鮮火龍果果皮，除去雜質，用水洗凈，切成小塊，70℃烘干，用粉碎機粉碎后過60目篩，于干燥通風處避光保存。

1.2.2 火龍果果皮紅色素的提取

不同浸提劑的影響。稱取火龍果果皮粉0.500 0 g于小燒杯中，分別加入蒸餾水、50%無水乙醇、50%的丙酮、50%的甲醇各50 m L，常溫下振蕩提取60 min，離心并收集上清，過濾，用相應的提取溶劑定容至50 m L，以提取溶劑作參比，在536 nm下用1 cm比色皿測其吸光度。

不同浸提劑的影響。稱取火龍果果皮粉0.500 0 g于小燒杯中，分別加入20%、40%、60%、80%、100%乙醇各50 m L，常溫下振蕩提取60 min，離心并收集上清，過濾，用相應的提取溶劑定容至50 m L，以提取溶劑作參比，在536 nm下用1 cm比色皿測其吸光度。

不同pH值濃度的影響。稱取火龍果果皮粉0.500 0 g于小燒杯中，分別加入pH值為2、3、4、5、6、7、8的40%酸化乙醇各50 m L，常溫下振蕩提取60 min，離心并收集上清，過濾，用相應的提取溶劑定容至50 m L，以提取溶劑作參比，在536 nm下用1 cm比色皿測其吸光度。

不同浸提溫度的影響。稱取火龍果果皮粉0.500 0 g于小燒杯中，加入40%的乙醇50 m L，在30℃、45℃、60℃、75℃、80℃下振蕩60 min，離心收集上清，過濾，用相應的提取溶劑定容至50 mL，以提取溶劑作參比，在536 nm下用1 cm比色皿測其吸光度。

不同浸提時間的影響。稱取火龍果果皮粉0.500 0 g于小燒杯中，加入40%的乙醇50 m L，在常溫下振蕩15、30、45、60、75和90 min，離心收集上清，過濾，用相應的提取溶劑定容至50 m L，以提取溶劑作參比，在536 nm下用1 cm比色皿測其吸光度。

不同料液比的影響。稱取火龍果果皮粉0.500 0 g于小燒杯中，加40%乙醇50 m L，加入料液比為1：2、1：4、1：6、1：8、1：10、1：12，在常溫下振蕩60 min，離心收集上清，過濾，用相應的提取溶劑定容至50 m L，以提取溶劑作參比，在536 nm下用1 cm比色皿測其吸光度。

不同超聲波功率的影響。稱取火龍果果皮粉0.500 0 g于小燒杯中，加入40%的乙醇50 mL，在常溫下分別采用100、200、300、400、500、600 W的超聲波提取功率，提取20 min后，離心收集上清，過濾，用相應的提取溶劑定容至50 m L，以提取溶劑作參比，在536 nm下用1 cm比色皿測其吸光度。

1.2.3 標準曲線的測定

稱取甜菜苷紅色素標準品0.1000 g，用pH 3.0緩沖液溶解定容到1 L，混合均勻得終濃度為0.10 mg·m L-1的標準品儲備液。然后分別移取4、8、12、16、20 m L標準品儲備液至100 m L容量瓶中，加緩沖液定容后于536 nm處，測其吸光度。最后分別以溶液濃度和吸光度為橫坐標和縱坐標，繪制甜菜苷紅色素標準曲線（圖1）。

圖1 甜菜苷紅色素標準品標準曲線

得其回歸方程為y=0.01x-0.001 2，R2= 0.999 9。甜菜苷紅色素標準溶液濃度在0～20μg· m L-1范圍內(nèi)線性關系良好。

2 結果與分析

2.1 不同浸提劑對火龍果果皮紅色素得率的影響

常溫下分別采用水、50%無水乙醇、50%的丙酮、50%的甲醇作為浸提劑進行色素提取，考察不同溶劑對火龍果果皮紅色素提取率的影響，每種處理各作3個獨立的生物學重復，分別取平均值進行比較分析。

圖2顯示，不同浸提劑對火龍果果皮紅色素提取率存在明顯影響，有機溶劑乙醇、丙酮和甲醇提取效果明顯優(yōu)于蒸餾水，其中50%無水乙醇和50%甲醇的提取效果最佳，其次為50%的丙酮。生產(chǎn)上考慮到甲醇為有毒性的有機溶劑，因此推薦使用乙醇作為浸提劑。

圖2 不同浸提劑對火龍果果皮色素得率的影響

2.2 乙醇濃度對火龍果果皮紅色素提取效果的影響

考慮到乙醇溶劑為最佳的浸提劑，在常溫下分別設置20%、40%、60%、80%、100%乙醇，各取50 m L，考察不同乙醇濃度對火龍果果皮紅色素提取率的影響。每處理各作3個獨立的生物學重復，分別取平均值進行比較分析。

由圖3可知，隨著乙醇濃度的增加，溶液的吸光值增大，乙醇濃度為40%時達到最大值；當乙醇濃度大于40%時，溶液的吸光值與乙醇濃度呈反比；乙醇濃度為80%時，溶液的吸光值達到最低點；乙醇濃度大于80%時，溶液的吸光值與濃度又呈現(xiàn)出正比關系；但乙醇為100%時，溶液的吸光值也遠低于乙醇濃度為40%時的溶液吸光值。據(jù)此推測，乙醇濃度為40%時為最佳提取濃度值。

圖3 不同乙醇濃度對火龍果果皮紅色素得率的影響

2.3 不同pH值對火龍果果皮紅色素提取效果的影響

考慮到浸提液不同的酸堿性可能對火龍果果皮紅色素提取效果存在影響，設置pH值分別為2、3、4、5、6、7、8的40%酸化乙醇，各取50 mL，常溫下振蕩提取60 min，提取火龍果果皮紅色素。根據(jù)吸光值的大小考察不同pH值對火龍果果皮紅色素提取率的影響，每處理各作3個獨立的生物學重復，分別取平均值進行比較分析。

圖4顯示，當pH值在3～7時，溶液的吸光值都較穩(wěn)定，其中pH為4時，吸光值達到最大值；當pH＞7時，溶液吸光值呈急劇下降趨勢。據(jù)此推測，火龍果果皮紅色素在酸性條件下較為穩(wěn)定，在堿性條件下不穩(wěn)定。因此，選擇在酸性條件下提取火龍果紅色素為佳，其中pH值4時可達最佳提取效果。

圖4 pH值對火龍果紅色素得率的影響

2.4 不同浸提溫度對火龍果果皮色素提取效果的影響

考慮溫度對火龍果紅色素提取效果的影響，設置40%的乙醇提取液在30℃、45℃、60℃、75℃、80℃下振蕩60 m in，離心收集上清，過濾，檢測其提取液的吸光值，每處理各作3個獨立的生物學重復，分別取平均值進行比較分析。圖5顯示，隨著溫度逐步增加，溶液吸光值逐漸降低。溫度為30℃時，溶液吸光值最大。據(jù)此推測，隨著提取溫度的升高，火龍果果皮紅色素可能出現(xiàn)降解現(xiàn)象，高溫影響其穩(wěn)定性。30℃為最佳提取溫度。

圖5 溫度對火龍果紅色素得率的影響

2.5 不同浸提時間對火龍果果皮紅色素提取效果的影響

考慮到浸提時間可能對火龍果果皮紅色素提取效果不同，試驗研究在常溫下以40%乙醇為浸提液加入50 m L，分別設置振蕩15、30、45、60、75和90 min，離心收集上清、過濾，檢測其提取液的吸光值。每處理各作3個獨立的生物學重復，分別取平均值進行比較分析。

由圖6可知，浸提時間對火龍果果皮紅色素提取的效果影響不明顯。說明延長浸提時間對果皮紅色素提取得率無意義。因此，選取30 m in作為火龍果果皮紅色素的最佳提取時間。

圖6 提取時間對火龍果果皮紅色素得率的影響

2.6 不同的料液比對火龍果果皮紅色素提取效果的影響

為分析不同料液比對火龍果果皮紅色素提取效果的影響，在常溫下以40%的乙醇為浸提液，設置料液比分別為1：2、1：4、1：6、1：8、1：10、1：12，離心收集上清、過濾，檢測其提取液的吸光值，并計算出各個處理的紅色素得率，據(jù)此比較各處理的效果。每處理各作3個獨立的生物學重復，分別取平均值進行比較分析。

圖7顯示，當料液比逐漸增大時，紅色素得率也增步增加；當料液比大于1：8時，紅色素得率呈逐步下降的趨勢。據(jù)此推測，料液比1：8為最優(yōu)提取條件。

圖7 料液比對火龍果紅色素得率的影響

2.7 不同超聲波功率對火龍果果皮紅色素提取效果的影響

采用40%乙醇作為提取溶劑，在提取溫度30℃、pH值4.0、料液比1：8 g·m L-1及提取30 min的條件下，分別采用100、200、300、400、500、600 W的超聲波提取功率，考察超聲波功率對火龍果果皮紅色素提取率的影響。

圖8顯示，超聲波功率達到300 W時，果皮紅色素的提取率最高，之后隨著超聲波功率的增加，果皮紅色素的提取率呈下降趨勢。因此，300 W為最佳提取條件。

圖8 超聲波功率對火龍果紅色素得率的影響

2.8 溶劑浸提法和超聲波提取法提取火龍果果皮紅色素提取效果比較分析

對超聲波輔助提取法和傳統(tǒng)溶劑浸提法進行比較分析，并以機械攪拌作為對照處理。由表1可知，在同樣的料液比和溫度情況下，超聲波提取由機械提取的120 min和溶劑浸取的30 min縮至15 min，而果皮紅色素的得率確得到增加。說明超聲波輔助提取法比傳統(tǒng)浸取法和機械攪拌法省時、省溶劑，且提取得率更高。

表1 不同提取方式效果比較

3 小結與討論

對溶劑浸取方法的條件進行優(yōu)化處理表明，以40%的乙醇作為提取溶劑，在料液比1：8 g· m L-1、提取溫度30℃、提取pH值4.0及提取時間30 m in的條件下，火龍果果皮紅色素的得率為最佳，可達7.36%。在此基礎上采用超聲波輔助提取火龍果果皮紅色素，研究表明，在其他條件相同的情況下，提取時間縮短為15 min，火龍果果皮紅色素的提取率可達7.78%。與傳統(tǒng)的溶劑浸取方法相比，應用超聲波輔助提取火龍果果皮紅色素具有提取周期短、溶劑用量少、提取率高的優(yōu)點。多次試驗表明，該方法有較好的重復性，且操作穩(wěn)定性高。

［1］ 桂芬，張果果.火龍果的營養(yǎng)保健功能與加丄利用［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工學刊，2008（5）：95-96.

［2］ 王杉，鄧澤元，曹樹穩(wěn).紫薯色素的研究進展［J］.糧油食品科技，2004，12（2）：45-46.

［3］ 李文飛，呂佳，飛馮，等.天然紅色素提取工藝研究進展［J］.河南科技，2010（2）：68.

［4］ 楊昌鵬，唐志遠，盧藝，等.火龍果果皮紅色素的提取分離研究［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學，2010，38（1）：347-349.

［5］ 龔敏，陳清西.大孔吸附樹脂濃縮火龍果色素的研究［J］.廈門大學學報（自然科學版），2004，43（S1）：44-46.

［6］ SAVA V M，YANG SM，HONG M Y，et al.Isolation and characterization of melanic pigments derived from tea and tea polyphenols［J］.Food Chemistry，2001，73（2）：177-184.

（責任編輯：張瑞麟）

S482.2+92

A

0528-9017（2017）01-0110-04

文獻著錄格式：周俊良，沈佳奇，韓秀梅，等.提取火龍果果皮紅色素主要工藝的比較研究［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學，2017，58（1）：110-114.

10.16178/j.issn.0528-9017.20170136

2016-08-08

黔農(nóng)科合（2012013）；貴州省精品火龍果研究科技創(chuàng)新團隊（20134005）；黔科合重大專項（20126006）；貴州省火龍果工程技術研究中心建設（20124002）

周俊良（1980-），副研究員，從事農(nóng)產(chǎn)品貯藏與加工研究工作，E-mail：gsszjl2008@163.com。

俞 露，E-mail：yuji570@163.com。