微波輔助提取火龍果果皮色素及其穩定性的研究

郝抗園，買申申，郝 文，王兆琛，徐輝艷

（陜西學前師范學院生命科學與食品工程學院，陜西西安 710100）

目前，市場上食品添加劑應用的色素大部分為人工合成的色素，對人體有害，過量使用還會有致癌風險。天然色素含有豐富的營養物質及對人體有益的功能性活性成分，具有消炎、抗氧化等作用。火龍果外皮含有豐富的甜菜苔類色素，使得火龍果外皮成為紅色素提取的最理想試驗原料[1]。火龍果的食用、加工方式很多，人們往往都是取其肉而棄其皮，不僅造成了環境的污染，同時也浪費了資源[2]。以微波技術作為輔助工具進一步探討火龍果果皮色素的最佳提取條件，以及色素在不同條件下的穩定性[3]。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

火龍果、鹽酸、氫氧化鈉、硫酸銅、無水乙醇、蔗糖、硫酸鋅、檸檬酸、硝酸鋁、葡萄糖、雙氧水、氯化鈉、硫酸亞鐵、氯化鎂和抗壞血酸。

1.2 試驗儀器

MJIUPIN-WB-1000W 型微波超聲波組合催化合成萃取儀、ME203 型電子天平、DHG-9053A 型電熱鼓風干燥箱、DS-1 型高速組織搗碎機、TDL-40B 型飛鴿牌系列普通臺式離心機、752 型紫外分光光度計、HWS-24 型電熱恒溫水浴鍋。

1.3 試驗方法

1.3.1 預處理過程

火龍果取其果皮，去除多余的雜質，切成長條放到電熱鼓風干燥箱中，設定溫度為70 ℃，時間為24 h 進行烘制（2 次稱量值沒有差值即烘干徹底）[4]。然后將烘干好的果皮搗碎，將粉末過60 目篩，于干燥條件下避光保存，備用。

1.3.2 評價指標

紅色素于波長532～538 nm 處會有最大的吸收波長，試驗選擇了536 nm 波長，通過在該波長下測定出提取液的吸光度來判斷提取效果的優劣[5]。

1.3.3 WP 紅色素的正交試驗設計

在單因素試驗結果的基礎上，分別進行如表1所設計的正交試驗[6]，選出4 種因素最合適的條件。

表1 WP 紅色素提取正交試驗因素與水平設計

WP 紅色素提取正交試驗因素與水平設計見表1。

1.3.4 影響穩定性的因素

（1）pH 值。分別量取5 mL 紅色素溶液于6 支試管中，調節pH 值分別為1，3，5，7，9 時，仔細觀察其顏色轉變并測定OD536。

（2）溫度。分別量取5 mL 紅色素溶液于6 支試管中，將6 支試管分別放入溫度為30，40，50，60，70，80 ℃的水浴鍋中1 h，仔細觀察其顏色轉變并測定OD536。

（3）金屬離子。取6 支試管各加入5 mL 紅色素溶液，再分別加入濃度為0.01 mol/mL 的ZnSO4、CuSO4、AI(NO3)3、MgCl2、FeSO2、NaCl 溶液各5 mL，以5 mL 蒸餾水作對照組，常溫下避光放置24 h 后，仔細觀察其顏色轉變并測定OD536[7]。

（4）慣用食品添加劑。分別量取5 mL 紅色素溶液于6 支試管中，分別加入質量分數為1%的蔗糖、抗壞血酸、檸檬酸、葡萄糖溶液和15%雙氧水，30%雙氧水各5 mL，以5 mL 蒸餾水作對照組，常溫下避光放置24 h，仔細觀察其顏色轉變并測定OD536。

2 結果與分析

2.1 微波輔助提取WP 紅色素的正交試驗結果及其分析

正交試驗結果見表2。

表2 正交試驗結果

通過對表中R 值的分析可以得出，影響WP 紅色素提取的因素大小順序是D＞C＞A＞B，即4 個因素最合適的條件分別為料液比1∶40，提取時間80 s，乙醇體積分數40%，微波功率300 W。

2.2 WP 紅色素穩定性與4 種不同因素之間的關系

2.2.1 WP 紅色素穩定性與pH 值之間的關系

WP 紅色素穩定性與pH 值關系的結果見表3。

表3 WP 紅色素穩定性與pH 值關系的結果

由表3 可知，在pH 值為5～9 時，OD 值較高，顏色較穩定。可得出強酸或強堿在一定程度上使色素的結構發生轉變。

2.2.2 WP 紅色素穩定性與溫度之間的關系

WP 紅色素穩定性與溫度關系的結果見表4。

表4 WP 紅色素穩定性與溫度關系的結果

由表4 可知，隨著溫度的升高，OD 值明顯下降，顏色由最初的玫瑰紅色最后變成了淺黃色；由此可以得出，當溫度高于70 ℃時，紅色素遭到破壞，從而影響了色素的穩定性。

2.2.3 WP 紅色素穩定性與金屬離子之間的關系

WP 紅色素穩定性與金屬離子關系結果見表5。

表5 WP 紅色素穩定性與金屬離子關系結果

由表5 可知，以蒸餾水作為對照組，當加入Zn2+和Al3+時，OD 值下降幅度很小，顏色較為穩定；當加入Mg2+和Na+時，OD 值升高，達到增色的效果；當加入Fe2+和Cu2+時，OD 值明顯減小，顏色逐漸變淺。

2.2.4 WP 紅色素穩定性與常用添加劑之間的關系

WP 紅色素穩定性與常用添加劑關系的結果見表6。

表6 WP 紅色素穩定性與常用添加劑關系的結果

由表6 可知，以蒸餾水作為對照組，當在紅色素溶液中加入蔗糖和葡萄糖時，吸光度較為穩定；當在色素溶液中加入抗壞血酸、檸檬酸及雙氧水溶液時，吸光度明顯下降；氧化劑雙氧水溶液有明顯的漂白作用，所以加入會使紅色素溶液逐漸褪色。

3 結論

通過設計正交試驗對4 個提取因素進行優化，最終得出4 個最合適的參數分別為料液比1∶40，提取時間80 s，乙醇體積分數40%，微波功率300 W。通過對紅色素穩定性進行的一系列研究得出，pH 值為5～9 時顏色穩定；紅色素不耐高溫；在金屬離子中對WP 紅色素穩定性幾乎沒影響的是Mg2+和Fe2+；蔗糖及葡萄糖對色素穩定性影響不大，而檸檬酸、抗壞血酸和雙氧水會使紅色素褪色。因此，日常生活中要在適宜的溫度條件下（低溫或常溫）下保存色素，避免使用鋅制銅制的容器包裝和儲存色素，在進行試驗或生產應用時避免加入強氧化劑。