全 文 ：收稿日期:2005- 05- 09
酶法提取越桔果渣花色苷酶解条件的研究
向道丽1 ,2
(1. 东北林业大学 ,黑龙江哈尔滨 150040;2. 内蒙古大兴安岭林业科研所 ,牙克石 022150)
摘　要:对酶法提取越桔果渣花色苷的酶解条件进行研究 。考察了酶解温度 、酶解液初始 pH 值 、酶解时间 、
酶用量和固液比对越桔花色苷的影响;确定了酶解的最优条件为 50℃、酶解液初始 pH 值为 4. 5、酶解时间为
3h 、酶用量为 5. 0mg /g果渣粉 、固液比为 1∶4;对酶法提取越桔果渣花色苷与传统乙醇浸提法进行比较 。结
果表明在一定条件下 ,酶法提取工艺比传统乙醇浸提越桔果渣花色苷色价提高了 30%。
关键词:越桔;果渣;花色苷;纤维素酶;提取技术
Study of enzymatic hydrolysis conditions in enzymatic
extraction of Vaccinium vitis-idaea fruit residue anthocyanins
Xiang Daoli1 , 2
(1.North East Forestry University , harerbin 150040;
2.Inner Mongolia Daxingan Mountain Forestry Institute , yakeshi 022150)
Abstract:U sing enzyme , a new technology of ext racting anthocyanins f rom Vaccini um vitis-idaea f ruit residue
is studied. The experiment studied the influence of enzymatic hydrolysis temperature ,pH of the enzyme solu-
tion , the time of enzymatic hydrolysis , the amount of enzyme and solid-to-liquid ratio on ext raction of ant ho-
cyanins . The results indicate that enzymatic hydrolysis temperature is 50℃, pH of enzyme solution is 4. 5 ,
the time of enzymatic is 3 hou rs , the amount of enzyme is 5. 0mg /g , solid-to-liquid ratio is 1∶4. Compared
w ith traditional ext raction technology with alcohol , anthocyanin yield is increased by 30%.
Key word:Vaccinium vitis-id aea ;fruit residue;anthocyanins;enzyme;extraction technology
1　前言
越桔(Vaccinium vitis-idaea)俗称红豆(或牙疙瘩),
是我国大兴安岭等高寒地区分布较多 、蓄积量较大的一种
野生浆果。属杜鹃花科越桔属 ,为常绿匍匐小灌木 。越桔
果实含有许多化学物质 ,生物活性主要成份是花色苷。越
桔花色苷具有促进和活化视网膜的视红素再合成作用 ,防
止视网膜蛋白质变性引起的白内障 ,还具有抗氧化 、抗衰
老 、抗溃疡 、抗炎 、抗癌 、抗肿瘤等作用 。越桔花色苷传统
提取方法是用乙醇或水为提取剂 ,提取温度 50 ～ 60℃,提
取时间为 3h 。由于越桔果渣花色苷含量已较低 ,且花色
苷存在于细胞内或吸附在由纤维素组成的细胞壁上 ,常规
的浸提法已很难将花色苷提取出来 ,因而提取率比较低。
酶工程技术是近几年用于天然植物有效成份提取的一项
生物技术 ,选用合适的酶可以较温和地将植物组织分解 ,
加速有效成分的释放 ,从而提高提取率 。本实验利用纤维
素酶法提取越桔果渣花色苷 ,并与传统乙醇提取方法比
较 。
2　材料与方法
2. 1　材料与仪器
实验材料来源于内蒙古牙克石兴安岭酒业集团 2004
年收购的红豆越桔鲜果经发酵榨汁后所剩废弃果渣。将
果渣在 60℃鼓风干燥 24h ,拾捡出杂物 ,粉碎 ,过 40目筛 ,
得果渣粉待用;纤维素酶 ,酶活力≥15U /mg;蒸馏水 ,乙
醇 , 722型分光光度计 , pH613型酸度计 ,恒温水浴锅 ,移
液管 ,离心机。
2. 2　实验方法
取越桔果渣粉 2g 左右 ,加酶液 、水于三角瓶 ,在不同
pH 、不同温度下酶解不同时间 ,酶解灭酶后离心 、过滤 、定
容 ,在λ=520nm处用 1cm 比色皿测各提取液的吸光度值
A 。用公式:色价=A×稀释倍数×10 /W(A —吸光度 ,W—
果渣粉重)求各种提取液的花色苷的色价值。
3　结果与讨论
3. 1　考察酶解时间 、酶解液初始 pH 值 、酶用量 、固液比
一定条件下 ,酶解温度对花色苷色价的影响。实验结果如
图 1:
图 1　酶解温度对花色苷色价的影响
　　从图 1可以看出 ,在酶解液初始 pH 值 、酶解时间 、酶
用量和固液比一定条件下 ,酶解温度在 25～ 50℃时 ,花色苷
色价随酶解温度增加而增大 ,在 50℃时花色苷色价达到最
大值 ,后随酶解温度的增大而减少。这是因为温度从两方
面影响酶解反应速率。首先 ,升高温度增加底物分子热能 ,
增高反应速率。另一方面 ,随温度升高而使酶逐步变性。
当酶解温度低于最适温度时 ,前一种效应为主 ,而在高于最
适温度时 ,则后一种效应为主。因此酶解温度在 25 ～ 50℃
时 ,花色苷色价随酶解温度增加而增大。高于 50℃时 ,酶活
性迅速丧失 ,花色苷色价急剧降低 。因此 ,在实验条件下 ,
最佳酶解温度为 50℃,此时花色苷色价最高。
3. 2　酶解 pH 值对花色苷色价的影响
1
第6期(总第 79期) 中 国 林 副 特 产 N o. 6(GSNO. 79)
2005年 12月 Fo rest By-Product and Speciali ty in China Dec. 2005
DOI牶牨牥牣牨牫牪牰牳牤j牣cnki牣fbsic牣牪牥牥牭牣牥牰牣牥牥牨
　　考察酶解温度 、酶解时间 、酶用量 、固液比一定条件
下 ,酶解液初始 pH 值对花色苷色价的影响。实验结果如
图 2所示:
酶解液初始值
图2　酶解液初始pH 对花色苷色价的影响
　　从图 2可以看出 ,在酶解时间 、酶解温度 、酶用量和固
液比一定条件下 ,花色苷色价先随酶解液初始 pH 值的增
大而增大 ,在 pH4. 5 时达到最大值 ,当 pH 值达到 4. 5 后
再增加酶解液初始 pH 值 ,花色苷的色价反而随 pH 值的
增大而减小。这是因为每种酶都有最适 pH 值 ,在最适
pH 值 ,酶反应具有最大速度 ,高于或低于此值 ,反应速度
下降。在本实验中 pH =4. 5是酶解提取越桔花色苷的最
佳值。
3. 3　酶用量对花色苷色价的影响
在酶解液初始 pH 值 、酶解温度 、酶解时间和固液比
一定条件下 ,实验考察了酶用量对花色苷色价的影响 ,实
验结果如图 3所示:
酶量(mg /g)
图 3　酶用量对花色苷色价的影响
　　从图 3可以看出 ,在酶解液初始 pH 值 、酶解温度 、酶
解时间和固液比一定条件下 ,花色苷色价随酶的增大而增
大 ,在酶量为 5mg /g时 ,花色苷色价已接近最大值 ,此时
再增加酶量对花色苷色价影响不大。这是因为在一定条
件下 ,酶量低于最佳值时 ,酶解未进行完全 ,底物过量 ,花
色苷释放的较少 ,达到最佳值时 ,酶解进行得较彻底 ,此时
如果继续增加酶量 ,酶解进行程度不会有太大变化反而会
造成酶的浪费 。因此 ,综合各方面因素 ,确定在实验条件
下酶用量最佳值为 5mg /g果渣粉。
3. 4　酶解时间对花色苷色价的影响
在酶解液初始 pH 值 、酶解温度 、酶量和固液比一定
的条件下 ,实验考察了酶解时间对花色苷色价的影响 ,结
果如图 4所示:
酶解时间(h)
图 4　酶解时间对花色苷色价的影响
　　从图 4可以看出 ,在酶解液初始 pH 值 、酶解温度 、酶
用量和固液比一定条件下 ,花色苷色价先随酶解时间的增
加而增加 , 3h时达到最大值 ,这是因为随着时间的延长 ,
酶活力得到充分的利用 ,酶解反应进行得较完全。酶解
3h后 ,花色苷色价开始随着酶解时间的增大而略有下降 ,
这可能是酶解时间过长 ,花色苷有一部分分解所致。因
此 ,在实验条件下 ,酶解时间为 3h 时 ,花色苷色价最高 。
3. 5　固液比对花色苷色价的影响
在酶解温度 、酶解液初始 pH 值 、酶解时间和酶用量
一定条件下 ,实验考察固液比对花色苷色价的影响 ,结果
如图 5所示:
越桔果渣粉与水的固液比
图 5　固液比对花色苷色价的影响
　　从实验结果看出 ,在一定的固液比范围内 ,随着固液
比的增加 ,花色苷的色价也随着增加 ,但是当固液比超过
一定量时 ,随着固液比的增加 ,花色苷色价逐渐减少 ,本实
验在固液比 1∶6时 ,花色苷色价达到最大值。这主要是
由于在一定的反应条件下 ,当酶量固定时 ,随着固液比的
增加 ,液体在越桔果渣细胞内扩散能力增强 ,有利于酶对
细胞壁纤维素的降解 ,使细胞组织能迅速破坏 ,使花色苷
得以释放 。但是随着固液比的增加 ,酶的浓度也随之减
少 ,酶解反应速率也随之减少 ,所以当固液比超过一定量
时 ,随着固液比的增加 ,花色苷色价随之减少 。
3. 6　正交实验
根据单因素试验结果 ,纤维素酶作用的最适温度为
50℃、最适 pH 值为 4. 5 ,此时花色苷色价为最高(见图 1 、
图 2)。在此条件下 ,选择酶解时间 、酶用量 、固液比为考
察因素指标 ,根据酶解单因素试验结果(见图 3、图 4 、图
5),确定多正交设计因子的水平(见表 1),按 L9(34)正交
表对酶法提取工艺进行研究 ,确定越桔果渣酶法提取的最
佳工艺参数。
表 1　酶解法提取花色苷试验因素水平表
序 A B C
号 时间(h) 酶用量(m g /g) 固液比
1 2 3 1∶4
2 3 5 1∶6
3 4 7 1∶8
表 2　L9(34)正交试验结果表
酶解 A B C D 花色苷色价
1 1 1 1 1 3. 75
2 1 2 2 2 3. 97
3 1 3 3 3 4. 11
4 2 1 2 3 4. 03
5 2 2 3 1 3. 87
6 2 3 1 2 4. 89
7 3 1 3 2 4. 23
8 3 2 1 3 3. 65
9 3 3 2 1 3. 81
K1 11. 83 12. 01 12. 29 11. 43
K2 12. 79 11. 49 11. 81 13. 09
K3 11. 69 12. 81 12. 21 11. 79
R 1. 1 1. 32 0. 48 1. 66
　　从正交试验结果分析可知 ,理论上酶解最优条件为
2
2005年 中 国 林 副 特 产 第 6期
大豆多肽对西洋参生物生长量与人参皂苷 Rb1 含量的影响
门敬菊1 ,王振月1※ ,康毅华1 ,王宗权1 ,唐先明1 ,侯志勇2 ,赵海鹏1 ,侯素云1
(1.黑龙江中医药大学药学院 ,黑龙江哈尔滨 150040;2.解放军第二一一医院)
摘　要:研究大豆多肽对西洋参(Panax quinquefolius L. )生物生长量和人参皂苷 Rb1含量的影响。将大豆多
肽 2号粉和 3号粉分别配制成高 、中 、低 3种浓度的水溶液 ,以叶面喷洒与根部灌注的方式 ,对生长 3年的西洋
参进行实验;同时观察生物生长量和人参皂苷 Rb1 的变化并总结规律。大豆多肽 2号粉 4mg /ml浓度根部灌
注对西洋参生物生长量与人参皂苷 Rb1增加作用最明显。研究结果为提高西洋参产量与质量提供理论依据 ,
在西洋参的栽培种植中起到了实践指导作用。
关键词:西洋参;人参皂苷 Rb1 ;大豆多肽;生物生长量
Effect of soybean peptide on or ganic growth
and conient of Ginsen saponins Rb1 in Panax quinquefolius
Men Jingju1 ,Wang Zhenyue1 ,Kang Yihua1 ,Wang Zongquan1 ,
T ang Xianming
1 ,Hou Zhiyong 2 ,Zhao Haipeng 1 ,Hou Suyun1
(1. College of Pharmac Heilongjiang University of TCM , Harbin 150040;
2. The No. 211 hospital of the Chinese People Liberation Army)
Abstract:T o study the effects of soybean polypep tide on increment of organism and Ginsen saponins Rb1 in
Panax quinquefolius L. soybean polypeptide No. 2 powder and N o. 3 powder w itch were confected into the
high ,middle and low three aqueous solution of density respectively , then were made experiments on Panax
quinquefolius for 3 years with roots poured and leaves sprayed , meantime , the changes of incremen t of organ-
ism and Ginsen saponins Rb1 in Panax quinquefolius were observed and their regularities were summarized.
The soybean polypeptide No. 2 powder have the most remarkable increasing effect on the incremen t of organ-
ism and Ginsen saponin s Rb1 in Panax quinquefoli us L. w ith 4mg /mldensity of root s pou red ,moreover increase
the output and quality of Panax quinquefoli us L.
Key word:Panax quinquefolius L. ;Ginsen saponins Rb1 ;soybean polypeptide;increment of organism
　　西洋参(Panax quinquefolius L. )为五加科人参
属多年生直立草本植物 ,原产北美洲加拿大和美国东
部 。1975 年 ,我国开始引种栽培 [ 1] 。现引种栽培西
洋参的省市有吉林 、辽宁 、黑龙江等地区 。西洋参根
中的人参皂苷具有镇静 、抗惊厥 、增强记忆 、利尿 、抗
癌等药理作用 。对于西洋参的生物学特性 、植物学形
A 2B3C 1 ,在此条件下 ,本实验做了 3 组重复试验 ,实验结
果如表 3所示 。
表 3　验证实验结果
1 2 3
花色苷色价 4. 90 4. 96 4. 98
　　从表 3 重复实验可以看出 ,在 A 2B3C1 条件下酶解
得到的花色苷色价明显高于正交实验所得到的花色苷
色价最大值 ,而且重现性较好. 因此 ,实验确定越桔果
渣花色苷酶解最优条件为酶解温度为 50℃,酶解液初
始 pH 值 4. 5 ,酶解时间为 3h ,酶用量为 7mg /g ,固液比
为 1∶4 。
为了比较酶法提取与传统乙醇浸提工艺的优劣 ,实验
取一定质量的越桔果渣粉用 85%的乙醇浸提 ,浸提温度
55℃, pH 值为 4. 5 ,浸提时间为 3h ,固液比为 1∶4 ,实验
结果如表 4所示.
表 4　酶法提取与传统提取方法相比
酶解 1 酶解 2 酶解 3 传统 1 传统 2 传统 3
花色苷色价 4. 90 4. 96 4. 98 3. 83 3. 72 3. 78
　　从表 4可以看出 ,在实验条件下 ,酶法提取的花色苷
色价比传统方法提高了 30%。因此 ,酶法提取越桔果渣
花色苷明显优于传统方法 。
4　结论
4.1　可以使用酶法提取越桔果渣中的花色苷。
4.2　酶法提取越桔果渣花色苷的最佳酶解条件:酶解温
度为 50℃,酶解液初始 pH 值为 4. 5 ,酶解时间为 3h ,酶用
量为 7mg /g ,固液比为 1∶4 。
4.3　在实验条件下 ,酶法提取工艺比传统乙醇浸提工艺
花色苷色价提高了约 30%。
参 考 文 献
1　王晓 ,李林波 , 马小来等. 酶法提取山楂中总黄酮的研
究. 食品工业科技 , 2002 , 23(3):37～ 39.
2　赵宇 ,王艳辉 ,马润宇. 酶法提取辣椒素酶解条件的研究.
中国调味品 , 2003 ,(11)1:15～ 20.
3　唐传核 ,彭志英. 天然花色苷类色素的生理功能及应用
前景. 冷冻与速冻食品工业 2000(1):26 ～ 28.
4　邢有权 ,李禹河. 天然食用色素提取与应用. 哈尔滨:东
北林业大学出版社 , 1993.
　　作者简介:向道丽 (1971 -),女 , 林学专业 ,现东北林业
大学在读研究生。
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第6期(总第 79期) 中 国 林 副 特 产 N o. 6(GSNO. 79)
2005年 12月 Fo rest By-Product and Speciali ty in China Dec. 2005