桑葚花色苷提取及穩(wěn)定性

黃茜，李建鳳,

1.內(nèi)江師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院（內(nèi)江 641100）；2.“果類廢棄物資源化”四川省高等學(xué)校重點實驗室（內(nèi)江 641100）

桑葚，又名桑椹子、桑果、桑泡兒等，是桑樹的成熟果實，為桑科植物桑樹的果穗。農(nóng)人喜歡食用其成熟的鮮果。桑葚味甜汁多，是人們常食的水果之一[1-2]。桑葚含有豐富的酚類物質(zhì)和色素，能顯著提高抗氧化酶活性，具有延緩衰老、抗記憶力衰退的功能。桑葚所含有的花色苷作為天然色素，可用于果酒[3-5]、果醋[6]、果汁[7]等飲品，可改善外觀、增強(qiáng)食欲。目前提取花色苷的方法主要有酶法[8-10]、微波法[11-14]、超聲波法[15-17]、內(nèi)部沸騰法[18]等。酶法提取率較高，但酶容易受到溫度、pH、金屬離子等環(huán)境因素的影響；微波法提取速度快，但也難以避免高溫對花色苷的破壞；超聲波法較為溫和，對花色苷破壞較小，但提取過程發(fā)出刺耳的噪聲，對實驗操作者產(chǎn)生一定的影響。內(nèi)部沸騰法是預(yù)先向原料中加入少量的低沸點溶劑并充分浸透原料，然后加入高溫高沸點溶劑，使低沸點溶劑在原料組織內(nèi)部產(chǎn)生沸騰，加速有效成分?jǐn)U散，實現(xiàn)快速提取[1-20]。內(nèi)部沸騰法提取條件溫和、可控，提取率高，提取時間短。試驗采用內(nèi)部沸騰法對桑葚花色苷進(jìn)行提取，優(yōu)化其提取工藝，并對花色苷的穩(wěn)定性進(jìn)行研究，以期為桑葚花色苷的提取及應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

桑葚干，產(chǎn)自四川內(nèi)江；去離子水，自制；無水乙醇，分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

紫外-可見分光光度計（752型，上海精密科學(xué)儀器有限公司）；DL-1萬用電爐（北京中興偉業(yè)儀器有限公司）；HDFT-100100 g手提式高速粉碎機(jī)（溫嶺市林大機(jī)械有限公司）；H-6水浴鍋：科密儀器儀表（鎮(zhèn)江）有限公司；YY91046-1999臺式低速離心機(jī)（中國江蘇金壇市醫(yī)療儀器廠）；JA2003A電子天平（上海精天電子儀器有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 桑葚花色苷的提取

1.3.1.1 原料處理

首先取出一定量的桑葚干，將其置于手提式高速粉碎機(jī)中粉碎，取0.30～0.45 mm粉末置于密封袋中，備用。

1.3.1.2 桑葚花色苷的提取

稱取1 g桑葚干粉末，將其置于一潔凈的三角瓶中，然后加入10 mL一定體積分?jǐn)?shù)的乙醇溶液，搖勻浸泡30 min，使乙醇溶液充分滲透到桑葚干粉末中；隨后立即加入一定量一定溫度的熱水并將三角瓶置于同溫度的恒溫水浴鍋中，乙醇在桑葚粉末內(nèi)部產(chǎn)生沸騰，提取一定時間后，置于4000 r/min轉(zhuǎn)速的離心機(jī)中離心10 min，離心后保留上清液。

1.3.1.3 桑葚花色苷的測定

將上述上清液轉(zhuǎn)移至潔凈的50 mL容量瓶中，加入去離子水定容，塞好瓶塞，搖勻，即得待測液；將待測液用紫外可見分光光度計在539 nm處測定其吸光度。

1.3.1.4 試驗設(shè)計

在乙醇體積分?jǐn)?shù)60%、提取溫度70 ℃、提取時間5 min、液料比20∶1（mL/g）的基礎(chǔ)上，進(jìn)行單因素試驗，研究乙醇體積分?jǐn)?shù)、提取溫度、提取時間、液料比對桑葚花色苷提取的影響。根據(jù)單因素試驗結(jié)果，優(yōu)化試驗以乙醇體積分?jǐn)?shù)、提取溫度、提取時間、液料比為變量，各變量取4個水平，以正交表L16(44)安排試驗，試驗因素及水平設(shè)計見表1。

表1 正交設(shè)計因素及水平

1.3.2 桑葚花色苷穩(wěn)定性

1.3.2.1 放置時間對桑葚花色苷的影響

取2 g桑葚干粉末，在最佳提取工藝條件下提取得到桑葚花色苷提取液，分裝于10個塑料瓶中，密閉后室溫下陰涼處放置，每隔24 h（1 d）取出一瓶桑葚花色苷提取液測定其吸光度，考察放置時間對桑葚花色苷穩(wěn)定性的影響。

1.3.2.2 溫度對桑葚花色苷的影響

取2 g桑葚干粉末，在最佳提取工藝條件下提取得到桑葚花色苷提取液，分裝于10個比色管中，分別置于55，60，65，70，75，80，85，90，95和100 ℃的恒溫水浴鍋保持60 min，取出冷卻至室溫測定其吸光度，考察溫度對桑葚花色苷穩(wěn)定性的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 乙醇體積分?jǐn)?shù)對桑葚花色苷提取的影響

從圖1可知：隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加，桑葚花色苷提取液吸光度升高。乙醇體積分?jǐn)?shù)較小時，桑葚花色苷提取液吸光度隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加而迅速升高。乙醇體積分?jǐn)?shù)超過70%后，桑葚花色苷提取液吸光度隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加而上升趨勢放緩，桑葚花色苷提取液吸光度在乙醇體積分?jǐn)?shù)90%時取得最大值。乙醇體積分?jǐn)?shù)較小時，加入熱水后可能不能產(chǎn)生內(nèi)部沸騰或沸騰不厲害，導(dǎo)致桑葚花色苷提取量較小。隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加，內(nèi)部沸騰變得更劇烈，因而桑葚花色苷提取量逐步增大。另外可能是桑葚花色苷更易溶于乙醇，表現(xiàn)出提取量隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加而增大，因而最佳乙醇體積分?jǐn)?shù)在90%左右。

圖1 乙醇體積分?jǐn)?shù)對桑葚花色苷提取的影響

2.1.2 提取溫度對桑葚花色苷提取的影響

由圖2可知：桑葚花色苷提取量隨著提取溫度的變化而變化。在80 ℃左右桑葚花色苷提取液吸光度達(dá)到最大值，繼續(xù)升高提取溫度，吸光度呈迅速下降趨勢。在低溫時隨著提取溫度的升高，內(nèi)部沸騰加劇，分子運動速率加快，桑葚花色苷提取量增大。當(dāng)提取溫度超過80 ℃時，可能由于高溫下桑葚花色苷不穩(wěn)定，花色苷分解導(dǎo)致桑葚花色苷提取液吸光度迅速下降，因而最佳提取溫度在80 ℃左右。

圖2 提取溫度對桑葚花色苷提取的影響

2.1.3 提取時間對桑葚花色苷提取的影響

由圖3可知：隨著提取時間的增加，桑葚花色苷提取液吸光度升高。當(dāng)提取時間為6 min時，吸光度達(dá)到最大，繼續(xù)延長時間桑葚花色苷提取液吸光度略有下降。桑葚中的花色苷由內(nèi)擴(kuò)散到外需要一定的時間，當(dāng)提取時間較短時，花色苷不能完全擴(kuò)散浸出，因此花色苷的提取不完全，導(dǎo)致吸光度較低，即提取量較低；當(dāng)提取時間達(dá)到6 min時，擴(kuò)散達(dá)到平衡，此時的提取液吸光度最高。繼續(xù)延長提取時間，桑葚花色苷在熱溶液中的穩(wěn)定性較差，易發(fā)生氧化分解，導(dǎo)致吸光度略有下降，因而最佳提取時間在6 min左右。

圖3 提取時間對桑葚花色苷提取的影響

2.1.4 液料比對桑葚花色苷提取的影響

由圖4可知：桑葚花色苷提取量隨著液料比的增加而變化。當(dāng)液料比為25∶1（mL/g）時，桑葚花色苷提取吸光度達(dá)到最大值。提取花色苷的過程是桑葚細(xì)胞內(nèi)外花色苷濃度逐漸平衡的過程，當(dāng)液料比最小時，細(xì)胞內(nèi)的花色苷濃度最大，隨著液料比的增大，花色苷存在于細(xì)胞內(nèi)的濃度減小，花色苷的提取量逐漸增大。當(dāng)液料比為25∶1（mL/g）時，吸光度最大，即此時的花色苷提取效果最好。液料比繼續(xù)增大，導(dǎo)致溶液的極性增大，不利于花色苷的溶出，因而表現(xiàn)出桑葚花色苷提取液吸光度略有下降的趨勢，因而最佳液料比在25∶1（mL/g）左右。

圖4 液料比對桑葚花色苷提取的影響

2.2 正交試驗

正交試驗安排及試驗結(jié)果見表2，極差分析結(jié)果見表3。從表3可以看出：A乙醇體積分?jǐn)?shù)的極差最大，說明桑葚花色苷在乙醇中有較好的溶解性，乙醇體積分?jǐn)?shù)對桑葚花色苷提取影響最為顯著；D液料比極差大小排第二，液料比主要影響擴(kuò)散平衡時溶液的濃度以及溶液最終的極性，液料比對桑葚花色苷提取影響也較為顯著；B提取溫度極差大小排第三、C提取時間極差大小排第四，說明在設(shè)定的溫度范圍和提取時間范圍內(nèi)，這兩個因素對桑葚花色苷提取影響相對較小。

表2 試驗安排及結(jié)果

表3 極差分析結(jié)果

2.3 最優(yōu)工藝條件與驗證

由表3可知，桑葚花色苷提取工藝優(yōu)組合為A3B2C3D2，即乙醇體積分?jǐn)?shù)90%、提取溫度75 ℃、提取時間7 min、液料比25∶1（mL/g）。為驗證最佳工藝條件是否正確，在最佳提取條件下分別進(jìn)行4次平行試驗，得到的結(jié)果分別為1.733，1.746，1.748和1.738，平均值為1.741，試驗重現(xiàn)性好，而且色素的收率高，說明試驗得出的色素最佳提取工藝是正確的。

2.4 桑葚花色苷穩(wěn)定性試驗結(jié)果

2.4.1 放置時間對桑葚花色苷的影響

由圖5可知，桑葚花色苷提取液的吸光度隨著放置時間的延長而下降。在放置的前6 d，吸光度隨著放置天數(shù)的增加下降較少，而從第7天開始桑葚花色苷提取液的吸光度隨著放置時間的延長而迅速下降，到第9天桑葚花色苷提取液的吸光度下降約50%，之后吸光度下降速度略微放緩。以上說明桑葚提取液中的花色苷在提取后放置的前6 d中還比較穩(wěn)定，在第7～第9天桑葚花色苷分解較快，之后桑葚花色苷分解速度放緩直至分解完全。結(jié)果表明，用桑葚花色苷制作的糕點最好將保質(zhì)期設(shè)在6 d以內(nèi)，即在6 d內(nèi)應(yīng)該被銷售和食用完畢。

圖5 放置時間對桑葚花色苷穩(wěn)定性的影響

2.4.2 溫度對桑葚花色苷的影響

由圖6可知，桑葚提取液的吸光度隨著溫度的升高而下降。在80 ℃前吸光度下降緩慢，說明80 ℃以下桑葚花色苷相對較為穩(wěn)定。當(dāng)溫度高于80 ℃后，桑葚提取液的吸光度隨溫度的上升而迅速下降，說明桑葚花色苷在溫度高于80 ℃的條件下被大量破壞。結(jié)果表明，用桑葚干泡茶時，水溫控制在70～80 ℃較為合適。

圖6 溫度對桑葚花色苷穩(wěn)定性的影響

3 結(jié)論

以乙醇溶液作為提取溶劑，采用內(nèi)部沸騰法對桑葚花色苷進(jìn)行提取，運用單因素試驗和正交試驗對提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在乙醇體積分?jǐn)?shù)90%、提取溫度75 ℃、提取時間7 min、液料比25∶1（mL/g）的條件下，桑葚花色苷的提取效果最佳。進(jìn)一步對桑葚花色苷穩(wěn)定性進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)室溫下陰涼處放置6 d以內(nèi)或80 ℃以下恒溫1 h，桑葚花色苷較為穩(wěn)定。室溫下陰涼處放置時間超過6 d或80 ℃以上恒溫1 h，桑葚花色苷會遭到大量的破壞。此次試驗對桑葚花色苷的提取、保存及應(yīng)用具有一定的參考價值。