圣女果果肉色素提取工藝研究

張 燕，張洪斌，史云峰，趙牧秋

（1.海南熱帶海洋學院海洋科學技術學院，海南三亞 572022；2.海南熱帶海洋學院生命科學與生態學院，海南三亞 572022）

圣女果（Lycopersivonesculentum Mill.）屬茄科番茄屬植物，為一年生草本植物，又稱櫻桃番茄，是海南熱帶主要經濟作物之一。圣女果是營養價值較高的蔬菜型水果之一，其果皮含有蘆西，果實中富含較為豐富的礦物質、糖類、蛋白質、維生素和天然有機酸等多種營養物質。圣女果富含的天然有機酸（如檸檬酸等），具有軟化血管、保護維生素不被氧化等作用[1]。

圣女果果實中還含有一種獨特的類胡蘿卜素即番茄紅素，可以作為天然食用紅色素[2]，目前的文獻對番茄紅素的理化性質及生理功能研究較多[3-9]，但對圣女果色素的提取研究較少。試驗采用有機溶劑浸提法對圣女果果肉色素提取工藝進行研究，旨在為圣女果色素的開發提供理論依據，進一步提高圣女果的經濟利用價值。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮圣女果，呈紅色、橢圓形；

乙酸乙酯、無水乙醇、氯仿、丙酮，均為分析純；蒸餾水。

1.2 儀器

DS-1型高速組織搗碎機，上海精科實業有限公司產品；SHB-Ⅲ型循環水式多用真空泵，鄭州長城科工貿有限公司產品；RE-52型旋轉蒸發器，上海亞榮生化儀器廠產品；FA2204B型電子天平，上海精科天美科學儀器有限公司產品；DK-98-Ⅱ型電熱恒溫水浴鍋，天津市泰斯特儀器有限公司產品；722N型可見分光光度計；4℃冰箱；移液槍；超凈工作臺。

1.3 方法

1.3.1 提取工藝流程

圣女果→洗凈去皮去籽→粉碎→有機溶劑浸泡→抽濾→濃縮→提取液。

1.3.2 有機溶劑選擇

稱取5份20 g的圣女果果肉，搗碎后分別加入60 mL的蒸餾水、乙酸乙酯、無水乙醇、丙酮、氯仿中攪拌混勻；均在電熱恒溫水浴鍋中浸泡（35℃，1 h），取出冷卻10 min。抽濾、濃縮（50℃，8 min） 獲得提取液；稀釋20倍后定容，在白色背景下觀察其顏色；選擇最佳有機溶劑。

1.3.3 最大吸收波長的確定

稱取1份20 g的圣女果果肉，搗碎后加入60 mL的無水乙醇并在電熱恒溫水浴鍋中浸泡（35℃，1 h），取出冷卻10 min；經抽濾、濃縮（50℃，20 min）獲得提取液；稀釋20倍后定容，用可見分光光度計進行掃描，確定最大吸收波長。

1.3.4 單因素試驗

（1）提取液質量分數對圣女果果肉色素提取效果的影響。稱取5份20 g的圣女果果肉，搗碎后分別加入60 mL等體積的75%，80%，85%，90%，95%乙醇溶液，攪拌混勻；靜置（室溫，1 h），經抽濾、濃縮（50℃，20 min） 獲得提取液；稀釋20倍后定容，于波長340 nm處測溶液吸光度。

（2）提取溫度對圣女果果肉色素提取效果的影響。稱取5份20 g的圣女果果肉后搗碎，分別加入60 mL的85%乙醇，在電熱恒溫水浴鍋中分別于35，40，45，50，55℃條件下浸泡1 h，取出冷卻10 min；經抽濾、濃縮（50℃，20 min）獲得提取液。稀釋20倍后定容，于波長340 nm處測溶液吸光度。

（3）提取時間對圣女果果肉色素提取效果的影響。稱取5份20 g的圣女果果肉后搗碎，分別加入60 mL的85%乙醇，在45℃電熱恒溫水浴鍋中設置提取時間分別為0.5，1.0，1.5，2.0，2.5 h，取出冷卻10 min。抽濾、濃縮（50℃，20 min）獲得提取液。稀釋20倍后定容，于340 nm測溶液吸光度。

（4）料液比對圣女果果肉色素提取效果的影響。稱取5份20 g的圣女果果肉后搗碎，分別加入60 mL的85%乙醇，分別于料液比2∶1，1∶1，1∶2，1∶3，1∶4（g∶mL） 在45℃電熱恒溫水浴鍋中浸泡1.5h，取出冷卻10min；經抽濾、濃縮（50℃，20min）獲得提取液；稀釋20倍后定容，于波長340 nm處測溶液吸光度。

1.3.5 正交試驗設計

根據單因素試驗結果，對提取液質量分數、提取溫度、提取時間、料液比4個因素，各設置3個水平，按L9（34）正交設計進行圣女果果肉色素提取工藝參數的優化。

正交試驗因素與水平設計見表1。

1.3.6 應用軟件

Word 2010、正交設計助手Ⅱv3.1。

2 結果與分析

2.1 有機溶劑的選擇

表1 正交試驗因素與水平設計

5種色素液顏色的比較見表2。

表2 5種色素液顏色的比較

由表2可知，5種溶劑中，丙酮和無水乙醇對圣女果色素的提取效果最好。考慮到丙酮易揮發且具有低毒性，試驗過程會危害到健康；無水乙醇無毒易獲取且成本低。此次試驗溶劑的使用量較多，考慮到成本與安全等因素，故選用無水乙醇作為此次提取圣女果果肉色素的最佳提取溶劑。

2.2 最大吸收波長的確定

用可見分光光度計對圣女果果肉色素提取稀釋液進行掃描，發現最大吸收峰在波長340 nm處，故選用340 nm作為圣女果果肉色素的最大吸收波長。

最大吸收波長的確定見圖1。

圖1 最大吸收波長的確定

2.3 單因素試驗

2.3.1 提取體積分數對圣女果果肉色素提取效果的影響

5種提取體積分數對圣女果果肉色素的提取效果見圖2。

圖2 5種提取液質量分數對圣女果果肉色素的提取效果

由圖2可知，提取液質量分數在75%～85%內，圣女果果肉色素的吸光度逐漸增加；當超過85%提取液質量分數后其吸光度逐漸降低。說明提取液質量分數的高低均會影響圣女果果肉色素提取量，故選用85%乙醇作為圣女果果肉色素的最佳提取液質量分數。

2.3.2 提取溫度對圣女果果肉色素提取效果的影響

5種提取溫度對圣女果果肉色素的提取效果見圖3。

圖3 5種提取溫度對圣女果果肉色素的提取效果

由圖3可知，在35～45℃范圍內，隨提取溫度升高，其吸光度顯著增加；超過45℃后，隨提取溫度增高，吸光度反而降低，說明較高溫度影響了色素穩定性，因此選45℃作為提取圣女果果肉色素的最佳提取溫度。

2.3.3 提取時間對圣女果果肉色素提取效果的影響

5種提取時間對圣女果果肉色素的提取效果見圖4。

圖4 5種提取時間對圣女果果肉色素的提取效果

由圖4可知，在0.5～1.5 h范圍內，隨提取時間推移吸光度明顯增加，說明色素溶解需要一定時間，在1.5 h達到動態平衡。1.5 h后隨撮時間延長，色素的吸光度逐漸降低，說明提取時間過長會影響色素穩定性而降低提取量。因此，選1.5 h作為提取圣女果果肉色素的最佳提取時間。

2.3.4 料液比對圣女果色素提取效果的影響

5種料液比對圣女果果肉色素的提取效果見圖5。

圖5 5種料液比對圣女果果肉色素的提取效果

由圖5可知，在料液比2∶1～1∶2范圍內，隨料液比增加，吸光度逐漸增大；之后，隨料液比增加，吸光度逐漸降低。說明料液比在1∶2（g∶mL）時其吸光度最高，細胞中的色素大部分已被提取出來。因此，選1∶2（g∶mL） 作為提取圣女果果肉色素的最佳料液比。

2.4 正交試驗結果

通過L9（34）正交設計表，對提取體積分數、提取溫度、提取時間、料液比4個因素在3個不同水平上進行優化試驗。

正交試驗結果見表3。

表3 正交試驗結果

由表3正交試驗結果可知，提取溫度、提取液質量分數、提取時間、料液比的極差分別為0.288，0.050，0.197，0.321，各因素對圣女果果肉色素提取的影響主次順序為料液比＞提取溫度＞提取時間＞提取液質量分數；從試驗數據分析得出的最佳提取工藝組合為A1B3C1D1，即提取溫度為40℃，提取液質量分數為90%，提取時間為1 h，料液比為1∶1（g∶mL），在此條件下色素提取得率高。

2.5 圣女果果肉色素最佳提取條件驗證

在提取溫度為40℃，提取液質量分數為90%，提取時間為1 h，料液比為1∶1（g∶mL） 條件下，對圣女果果肉色素液進行提取，在波長340 nm處測得溶液吸光度為1.186，高于表3中的最大吸光度，說明此條件為圣女果果肉色素提取的最佳工藝條件。

3 結論

以圣女果果肉為提取原料，研究了提取溫度、提取液質量分數、提取時間、料液比對圣女果果肉色素提取效果的影響。通過正交試驗可知各因素對圣女果果肉色素提取的影響主次順序為料液比＞提取溫度＞提取時間＞提取液質量分數，圣女果果肉色素提取的最佳工藝條件為提取溫度40℃，提取液質量分數90%，提取時間1 h，料液比1∶1（g∶mL），吸光度為1.186。這為圣女果果肉色素的開發利用提供科學依據。

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