刺葡萄皮花青素浸提工藝研究

田妍基，羅義發(fā)，周三女，馬騰飛

（寧德職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建福安 355000）

刺葡萄（Vitis davidii Foex.）[1]是一種野生葡萄，屬于被子植物門（Magnoliphyta），雙子葉植物綱（Dicotyledoneae），葡萄目 （Vitales），葡萄科 （Vitaleae，Vine Family），葡萄屬 （Vitis），真葡萄亞屬（EuVitis），東亞種群。刺葡萄是福建省寧德市福安市的特產(chǎn)，是國家農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志保護(hù)產(chǎn)品。福安市穆云畬族鄉(xiāng)葡萄產(chǎn)業(yè)帶以溪塔刺葡萄溝為主產(chǎn)地，遍及虎頭、玉林、高嶺等16個村，面積400多hm2，年產(chǎn)量逾7 500多t，是農(nóng)業(yè)三大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一[2]。

刺葡萄與其他葡萄相比，其果粒小、果皮厚，且果皮中花青素含量高。在刺葡萄加工成葡萄酒、果汁等產(chǎn)品的過程中，刺葡萄皮常被作為工業(yè)廢料，然而葡萄皮中含有豐富的花青素，具有良好的營養(yǎng)和藥用價值，所以從這些被廢棄的刺葡萄皮中浸提高純度的花青素具有十分廣闊的市場前景。通過對刺葡萄皮充分開發(fā)利用，能夠促進(jìn)穆云鄉(xiāng)刺葡萄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在調(diào)整當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、發(fā)展山區(qū)經(jīng)濟(jì)、增加農(nóng)民收入等方面發(fā)揮推動作用，進(jìn)而加快閩東地區(qū)刺葡萄的綜合開發(fā)利用。但是，目前浸提、分離得到的產(chǎn)品純度還不高，純度不高同時會影響花青素的穩(wěn)定性。開展刺葡萄皮中花青素的浸提與穩(wěn)定性研究對其在食品、保健品領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要的意義。

花青素浸提工藝涉及浸提、超聲波輔助浸提、微波輔助浸提等方法，浸提溶劑和濃度，以及不同的浸提溫度、時間、pH值和料液比等都對花青素的浸提收率均會產(chǎn)生影響。因此，試驗研究了浸提溶劑濃度、溫度、時間和料液比等影響因子對刺葡萄皮中花青素浸提的影響。

1 材料、儀器與試驗方法

1.1 材料與試劑

刺葡萄皮，為福安溪塔刺葡萄的下腳料；鹽酸等試劑，均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

HH-6數(shù)型顯恒溫水浴鍋，上海國華公司產(chǎn)品；UV-1750型紫外可見分光光度計，島津儀器（蘇州）有限公司產(chǎn)品；BS210S型電子分析天平，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司產(chǎn)品；MJ-250PP01B型榨汁機，廣東美的公司產(chǎn)品。

1.3 試驗方法

1.3.1 浸提溶劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)

稱取每份5.0 g的刺葡萄皮6份，各加入0，0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%鹽酸溶液100 mL，于40℃恒溫下水浴浸提40min，過濾，于波長523 nm處測定刺葡萄皮花青素的OD值，確定浸提溶劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.3.2 浸提時間

稱取每份5.0 g的刺葡萄皮，各加入0.4%鹽酸溶液100 mL，于40℃恒溫下水浴浸提20，40，60，80，100，120，140 min，過濾，于波長523 nm處測定刺葡萄皮花青素的OD值，確定浸提時間。

1.3.3 浸提溫度

稱取5.0 g的刺葡萄皮各5份，分別加入0.4%鹽酸溶液100 mL，于30，40，50，60，70℃下水浴浸提40 min，過濾，于波長523nm處測定刺葡萄皮花青素的OD值，確定浸提溫度。

1.3.4 料液比

稱取5.0 g的刺葡萄皮各8份，按照料液比1∶5，1∶10，1∶15，1∶20，1∶25，1∶30，1∶35，1∶40分別加入0.4% 鹽酸溶液25，50，75，100，125，150，175，200 mL，于40℃恒溫下水浴浸提40 min，過濾，于波長523nm處測定刺葡萄皮花青素的OD值，確定料液比。

1.3.5 正交試驗

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，考查鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)、浸提時間、浸提溫度、料液比對刺葡萄皮花青素浸提的影響，進(jìn)行L9（34）正交試驗。以浸提液的吸光度值為評價指標(biāo)，確定刺葡萄皮花青素的最優(yōu)浸提工藝。

浸提刺葡萄皮花青素的因素與水平見表1。

表1 浸提刺葡萄皮花青素的因素與水平

稱取5.0 g的刺葡萄皮各3份，加入0.4%鹽酸溶液100 mL，于恒溫40℃下水浴浸提40 min后過濾。濾渣在相同浸提條件下再進(jìn)行多次浸提。確定完全浸提花青素所需次數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 浸提溶劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)選擇

根據(jù)前期紫薯花青素浸提試驗[3]結(jié)果，確定鹽酸溶液作為浸提溶劑。

鹽酸溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)對浸提刺葡萄皮花青素的影響見圖1。

由圖1可知，鹽酸溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0～0.4%時，隨著鹽酸溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提高，浸提液中刺葡萄皮花青素的OD值增大；在鹽酸溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%時，浸提液中刺葡萄皮花青素的OD值達(dá)到最大；鹽酸溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.4%時，再增加鹽酸溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)，浸提液中刺葡萄皮花青素的OD值不再增長。因此，0.4%鹽酸溶液作為浸提刺葡萄皮花青素的最優(yōu)浸提溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

圖1 鹽酸溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)對浸提刺葡萄皮花青素的影響

2.2 浸提時間選擇

不同浸提時間對浸提刺葡萄皮花青素的影響見圖2。

圖2 不同浸提時間對浸提刺葡萄皮花青素的影響

由圖2可知，浸提時間在20～40 min時，隨著浸提時間的增加，浸提液中OD值增加；在40～120 min時，浸提液中OD值基本保持平行；在120 min以上，浸提液中OD值反而有所下降。因此，選擇40 min作為刺葡萄皮花青素的浸提時間。

2.3 浸提溫度選擇

不同浸提溫度對浸提刺葡萄皮花青素的影響見圖3。

圖3 不同浸提溫度對浸提刺葡萄皮花青素的影響

由圖3可知，在30～40℃時，隨著浸提溫度的升高，浸提液中刺葡萄皮花青素的OD值上升；40℃時浸提液中刺葡萄皮花青素的OD值達(dá)到最大；50～70℃時，花青素的浸提量比在40℃條件下浸提量變小。因此，選擇40℃作為刺葡萄皮花青素的浸提溫度。

2.4 最適宜浸提料液比選擇

不同料液比對浸提刺葡萄皮花青素的影響見圖4。

圖4 不同料液比對浸提刺葡萄皮花青素的影響

由于料液比、體積不同，因此最后計算總OD值（即浸提液的體積與OD值的乘積再除以樣品克數(shù)）作為數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。在料液比1∶5～1∶20時，隨著料液比的提高，浸提出的刺葡萄皮花青素總OD值也升高，在1∶20時達(dá)到最高，繼續(xù)升高料液比，浸提的花青素反而降低。因此，選擇料液比為1∶20作為刺葡萄皮花青素的浸提料液比。

2.5 正交試驗結(jié)果

根據(jù)單因素試驗結(jié)果設(shè)計，采用L9（34）正交試驗，通過計算花青素的吸光度確定最佳浸提工藝。

浸提刺葡萄皮中花青素的正交試驗結(jié)果見表2。

表2 浸提刺葡萄皮中花青素的正交試驗結(jié)果

通過正交試驗和方差分析，浸提刺葡萄皮花色素的影響因素從大到小為A＞C＞D＞B，即鹽酸溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)對刺葡萄皮花青素浸提影響最大，其次為浸提溫度，浸提料液比和浸提時間影響較小。根據(jù)正交試驗，得到浸提刺葡萄皮花青素的最優(yōu)工藝為鹽酸溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.6%，浸提時間40 min，浸提溫度40℃，料液比1∶20。

根據(jù)正交試驗確定浸提刺葡萄皮花青素的最優(yōu)工藝條件為鹽酸溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.6%，浸提時間40 min，浸提溫度40℃，料液比1∶20。

2.6 浸提次數(shù)的確定

在最優(yōu)浸提工藝條件下多次浸提同一批次的刺葡萄皮，把花青素完全浸提出來。每批次試驗重復(fù)3次，取平均值。

浸提次數(shù)見表3。

表3 浸提次數(shù)

浸提1次時大部分花青素已被浸提出來，浸提2次時剩余的花青素基本浸提完全，浸提3次則完全沒有浸提到花青素。因此，在該工藝條件下，浸提2次已將刺葡萄皮花青素浸提完全。

3 結(jié)論

通過單因素試驗和正交試驗，浸提刺葡萄皮花青素的最優(yōu)工藝條件為鹽酸溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.6%，料液比1∶20，浸提溫度40℃，浸提時間40 min，浸提次數(shù)2次。試驗以0.6%的鹽酸溶液為浸提溶劑，2次浸提，能較完全浸提出刺葡萄皮花青素。而且，該工藝具有工藝簡單、成本低、提取效率高等優(yōu)點。