全 文 ：湖 北 农 业 科 学 2016 年
收稿日期：2015－06－30
基金项目：吉林省植物化工创新团队项目（20130521022JH）；吉林市科技局科技创新攻关专项（201454021）
作者简介：苏小丹（1991－），女，吉林舒兰人，在读硕士研究生，研究方向为植物提取利用，（电话）15143297488（电子信箱）1098914493＠qq．com；
通信作者，姜贵全，教授，博士，硕士生导师，主要从事植物资源化学利用方面的研究，（电子信箱）jiangguiquan11＠163．com。
第 55 卷第 8 期
2016年 4 月
湖北农业科学
Hubei Agricultural Sciences
Vol． 55 No.7
Apr.，2016
2
1
1
Jan
11 期
6
Vol． 5 No.1
u .
桤叶唐棣（Amelanchier alnifolia）是蔷薇科唐棣
属一种落叶小乔木或灌木，侧根发达，耐旱性强、具
有较强的水土保持功能， 其果实为梨果状浆果，营
养成分丰富，钙含量居百果之首 ［1］，原产于加拿大
Praiess 地区［2］。 吉林省北华大学对唐棣的引种驯化
已经成功，进行了比较系统的研究［3］。唐棣中有多种
功能性成分， 其中花色苷和果胶的含量比较丰富，
花色苷对人体的某些疾病具有预防、治疗等药理作
用和保健功能［4］；果胶是膳食纤维的主要成分，具有
良好的抗腹泻、抗癌、治疗糖尿病和减肥等功效，在
食品工业中广泛应用。
花色苷的提取方法主要有溶剂萃取法、超临界
CO2提取法、超声波辅助提取法和酶法等，其中溶剂
萃取法是最常用的提取方法，超声波辅助提取法是
一种新兴的提取方法［5，6］，此外还有微波辅助提取法、
液态静高压法辅助提取法、高压脉冲电场辅助提取
等。传统的水提取法和溶剂提取法应用普遍［7］，但新
兴的超声波辅助提取法、微波辅助提取法、超临界
CO2提取法、 酶法提取等方法已得到广泛关注与研
究［8］。 目前，关于花色苷的研究鲜见报道，本试验利
用超声波萃取方法对桤叶唐棣中的花色苷进行提
取，并对提取过程中的各因素采用正交试验进行优
化，为规模化生产花色苷提供有价值的工艺参数。
1 材料与方法
1．1 材料与仪器
桤叶唐棣果实，采摘于蛟河实验林场；无水乙
醇、盐酸、氯化钾均为国产分析纯；普通电子天平
桤叶唐棣中花色苷提取工艺的研究
苏小丹，张卓睿，孟庆繁，伊宏旭，张二连，姜贵全
（北华大学林学院，吉林 吉林 132013）
摘要：以桤叶唐棣（Amelanchier alnifolia）为试验材料，以乙醇溶液为提取剂应用超声辅助法提取桤叶唐
棣中花色苷，采用正交试验分析了液料比、超声功率、超声时间 3 个因素对花色苷提取含量的影响，并优
化了提取工艺。结果表明，超声辅助提取桤叶唐棣中花色苷的最佳工艺条件为液料比 15∶1（mg ／ mL），超声
功率 360 W，超声时间 20 min，在此条件下，花色苷含量可达 260．45 mg ／ 100 g。
关键词：桤叶唐棣（Amelanchier alnifolia）；超声提取；花色苷；正交试验
中图分类号：S663．9 文献标识码：A 文章编号：0439－8114（2016）11－2864-03
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.11.038
Research of Amelanchier asiatica Anthocyanins Extraction Technology
SU Xiao－dan，ZHANG Zhuo－rui，MENG Qing－fan，YI Hong－xu，ZHANG Er－lian，JIANG Gui－quan
（Forestry College of Beihua University， Jilin 132013，Jilin，China）
Abstract：Using Amelanchier asiatica fruit as raw material and ethanol solution as the extraction agent by the method of ultra-
sonic assisted extraction，Amelanchier asiatica anthocyanins was extracted． The effects of liquid ratio，ultrasonic power，ultrasonic
time on the yield of anthocyanins were studied by orthogonal experiment and its extraction process were optimized． Results
showed that ultrasonic assisted extraction anthocyanins of Amelanchier asiatica optimum technological conditions were the liq-
uid ratio 15∶1（mg ／ mL），ultrasonic power 360 W，ultrasonic time 20 minutes，anthocyanins yield could reach 260．45 mg ／ 100 g．
Key words：Amelanchier alnifolia；extraction；anthocyanins；orthogonal experiment
第 11 期
（JT502N 型）、数显恒温水浴锅（HH－2 型），金坛市
科析仪器有限公司；可见分光光度计（722N 型），上
海佑科仪器仪表有限公司； 电热恒温鼓风干燥箱
（DHG－9243B5－III 型）， 上海新苗医疗器械制造有
限公司。
1．2 试验方法
1．2．1 花色苷提取 选用新鲜成熟、 果实饱满、机
械损伤少的桤叶唐棣果实，用清水洗净，置于冰箱
中冷冻，待冻至坚硬，粉碎机粉碎后用培养皿盛装
覆膜放置于冻干机冻干 24 h，取出备用。 试验时每
组称量 2 g。 用 60％乙醇作为溶剂浸提 3 次， 每次
30 min，用真空抽滤去残渣，旋转蒸发仪进行浓缩。
1．2．2 光谱扫描确定测量最佳波长 光谱扫描范
围为 200～700 nm［9］。
1．2．3 单因素试验 以花色苷含量为检测指标，以
乙醇为提取液，考察乙醇体积分数 40％、50％、60％、
70％、80％，pH 为 1、2、3、4、5，液料比（mg ／ mL，下同）
5∶1、10∶1、15∶1、18∶1、20∶1， 超声时间 5、10、20、30、
40 min，超声次数 1、2、3、4，超声功率 200、280、360、
440、520 W 这 6 个因素对桤叶唐棣花色苷含量的
影响。
1．2．4 正交试验 在单因素试验的基础上，选择超
声功率、液料比、超声时间 3 个因素，依据 L9（34）正
交试验， 进行提取桤叶唐棣花色苷工艺优化组合，
研究这些因素对花色苷含量的影响。 正交试验因素
与水平见表 1。
1．2．5 花色苷含量测定 用移液枪精密移取提取
液 1 mL， 分别用 pH 1．0 和 pH 4．5 的缓冲液定容至
10 mL，置于 40 ℃恒温水浴 20 min后，分别在 530 nm
和 700 nm处进行提取液吸光度测定。 应用 pH示差
法计算花色苷含量 ［10］，花色苷含量（以矢车菊色素－
3－葡萄糖苷计，单位：mg ／ 100 g）计算公式如下：
花色苷含量＝ A×449．2×10×V
26 900×m
×100
A＝（A530 nm－A700 nm）pH1．0－（A530 nm－A700 nm）pH4．5
式中 ，V 为提取液总体积 （mL）；m 为取样量
（g）；26 900 为矢车菊色素－3－葡萄糖苷的摩尔消光
系数；449．2 为矢车菊色素－3－葡萄糖苷的摩尔分子
质量。
2 结果与分析
2．1 桤叶唐棣花色苷的吸收光谱
由图 1 可知，桤叶唐棣中花色苷的最大吸收波
长为 530 nm，符合花色苷类物质的吸收光谱。
2．2 单因素试验结果
2．2．1 乙醇体积分数对花色苷含量的影响 由图
2 可知，随着乙醇体积分数的增加，花色苷含量逐渐
增加，当乙醇体积分数为 60％，提取的效果较好，花
色苷含量最高，之后趋于平稳，所以选择酸性乙醇
体积分数为 60％。
2．2．2 pH 对花色苷含量的影响 由图 3 可知，当
pH为 2时，提取得到的桤叶唐棣花色苷含量最大，在
pH 3～5范围内， 花色苷含量明显下降， 说明了 pH
为 2时，提取效果最好，所以确定提取剂 pH为 2。
表 1 正交试验因素与水平
水平
1
2
3
超声功率（A）//W
200
280
360
液料比（B）
10∶1
15∶1
18∶1
超声时间（C）//min
20
30
40
因素
200250300350400450500550600650700
波长//nm
2.0
1.6
1.2
0.8
0.4
0
吸
光
度
图 1 桤叶唐棣花色苷吸收光谱
40 50 60 70 80
乙醇体积分数//%
300
280
260
240
花
色
苷
含
量
//m
g/
10
0
g
图 2 乙醇体积分数对桤叶唐棣花色苷含量的影响
图 3 pH 对桤叶唐棣花色苷含量的影响
1 2 3 4 5
pH
340
320
300
280
260
花
色
苷
含
量
//m
g/
10
0
g
苏小丹等：桤叶唐棣中花色苷提取工艺的研究 2865
湖 北 农 业 科 学 2016 年
2．2．3 液料比对花色苷含量的影响 由图 4 可知，
随着液料比的增加， 桤叶唐棣花色苷的含量增加，
当液料比为 18∶1 时，花色苷含量最高，然后又呈下
降趋势。 所以，当液料比为 18∶1 时花色苷的提取效
果最好。
2．2．4 超声功率对花色苷含量的影响 由图 5 可
知，随着超声功率的增加，桤叶唐棣花色苷含量呈
先升高后下降的趋势。 当超声功率从 200 W升高到
280 W时，花色苷含量呈上升趋势，之后花色苷含量
呈下降趋势。 当超声功率为 280 W 时，提取得到的
花色苷含量最高。
2．2．5 超声时间对花色苷含量的影响 由图 6 可
知，超声时间为 5～20 min，随着超声时间的增加桤
叶唐棣花色苷含量增加，20 min 以后随着超声时间
延长而减少，超声时间为 20 min时，提取效果最好。
2．2．6 超声次数对花色苷含量的影响 由图 7 可
知，随着超声次数的增加，桤叶唐棣花色苷含量呈
先增加后下降的趋势，当超声次数为 3 时，提取的
花色苷含量最高。
2．3 正交试验结果
由表 2 可知，以酸性乙醇作为溶剂，利用超声
波法提取恺叶唐棣中花色苷时，各因素影响大小顺
序为 A＞B＞C， 最佳的提取工艺为 A3B2C1， 即液料比
15∶1，超声功率 360 W，超声时间 20 min，提取效果
最好。 在最佳条件下进行验证，提取 3 次得到花色
苷含量平均值为 260．45 mg ／ 100 g，说明正交试验优
化工艺稳定、可靠。
3 小结
桤叶唐棣花色苷作为天然植物色素，既有丰富
的生物活性又无毒副作用，无论在临床应用还是保
健类食品开发方面都具有广阔的前景。 为进一步开
发和利用这一资源，确定了花色苷的最佳提取工艺
为超声功率 360 W，液料比 15∶1，超声时间 20 min，
提取液花色苷含量可以达到 260．45 mg ／ 100 g。
参考文献：
［1］ 林宝山．尼尔森唐棣的组织培养和快速繁殖［J］．植物生理学通
讯，2002，38（6）：589．
表 2 正交试验结果
试验号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
k1
k2
k3
R
A
1
1
1
2
2
2
3
3
3
681.60
759.69
792.06
110.46
B
1
2
3
1
2
3
1
2
3
727.32
767.96
738.07
40.64
C
1
2
3
2
3
1
3
1
2
745.53
745.97
741.85
3.68
花色苷含量//mg/100 g
217.61
237.43
226.56
250.38
255.96
253.35
259.33
274.57
258.16
图 4 液料比对桤叶唐棣花色苷含量的影响
5∶1 10∶1 15∶1 18∶1 20∶1
液料比
350
300
250
200
150
花
色
苷
含
量
//m
g/
10
0
g
200 280 360 440 520
超声功率//W
340
320
300
280
260
240
花
色
苷
含
量
//m
g/
10
0
g
图 5 超声功率对桤叶唐棣花色苷含量的影响
5 10 20 30 40
超声时间//min
340
320
300
280
260
240
花
色
苷
含
量
//m
g/
10
0
g
图 6 超声时间对桤叶唐棣花色苷含量的影响
1 2 3 4
超声次数
280
260
240
220
200
花
色
苷
含
量
//m
g/
10
0
g
图 7 超声次数对桤叶唐棣花色苷含量的影响
（下转第 2916页）
2866
湖 北 农 业 科 学 2016 年
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Chemistry，2009，115（3）：965－973．
（上接第 2866页）
在子棉预处理环节， 当加工设备出现故障时，
PLC控制器控制自动喂花机的电机停止工作， 停止
喂花；在轧花、皮棉清理、集棉环节，当加工设备出
现故障时，PLC控制器控制轧花机开合箱电机开箱，
停止轧花；在加工设备出现故障时，PLC控制器控制
LED 屏显示器控制器，实现车间 LED 显示屏故障报
警显示。 测控系统控制流程如图 8所示。
3 上位机软件设计
上位机软件为测控系统统计软件。 软件采用
VC6．0 开发环境， 使用 SQL Server 2000 数据库。
SQL Server 2000 数据库功能允许用户透明地查询
和操作远程数据库实例的数据，并使应用程序看起
来只有一个大型的集中式数据库，用户可以在任何
一个场地执行全局应用，具有数据分布透明性和逻
辑整体性等特点。
上位机负责统计、 存储车间内所有采集的数
据；统计车间加工设备故障原因、故障时间、故障
率。 上位机软件与车间触摸屏通过 Modbus TCP 协
议通讯， 把所采集的数据存储在 SQL server 2000
数据库中，并对数据进行处理。
进入主界面后，可以选择查看所检测加工设备
的电流曲线与转速曲线， 当加工设备出现故障时，
可在故障报警界面查看故障原因、故障处理时间等
相关故障信息。
4 小结
基于 Modbus 协议的棉花加工测控系统， 在新
疆生产建设兵团第六师新湖总场新旺社区棉花加
工厂安装使用，将棉花加工设备的参数检测、分析
判断与自动控制相结合，降低棉花加工设备故障率
10％，缩短故障处理时间 30％，提高了生产效率；基
于 Modbus 协议的棉花加工测控系统， 实现了加工
过程设备故障率、故障原因统计，为管理人员生产
决策提供数据支撑。
随着棉花加工测控系统的进一步完善，以及系
统的推广使用，将为棉花加工过程的信息化、智能
化生产奠定了基础。
参考文献：
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［9］ 陈桂友．单片微型计算机原理及接口技术［M］．北京：高等教育出
版社，2012．
轧花机开
合厢电机
自动喂花机
电机停止工作
图 8 程序流程图
LED 显示屏
故障报警
开始
系统初始化
子棉预处理设
备电流检测
轧花皮清集棉
设备电流检测
轧花皮清集棉
设备转速检测
子棉预处理设
备转速检测
Y
N
Y
N
子棉预处
理设备是
否故障
轧花皮清
集棉设备
是否故障
LED 显示屏
故障报警
设备故障原
因故障时间
上传上位机
设备故障原
因故障时间
上传上位机
数据及设备状
态上传上位机
数据及设备状
态上传上位机
LED显示屏显示
设备运行状态
LED显示屏显示
设备运行状态
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
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