全 文 ：玫瑰茄为锦葵科木槿属一年生草本植物，又名红
角葵、洛神葵、山茄、苏丹红、美丽纳等，学名：Hibiscus
sabdariffa L.、Roselle。原产于非洲、西印度群岛，至今已
有几百年的种植历史，现广泛分布全球热带、亚热带地
区。目前我国的广东、广西、云南、福建、浙江、四川、江
西等省已有大面积的种植栽培。其花萼、种子和叶片均
可利用，是一种具有多种经济用途的热带、亚热带经济
作物[1]。玫瑰茄营养丰富，功用独特，花萼为肉质结构，
多汁，含有丰富的蛋白质、有机酸、VC、多种氨基酸、大
量的天然色素和人体所需的矿物质。玫瑰茄花萼中含
有丰富的花青素，主要是飞燕草素和矢车菊素的糖甙[2]。
花青素具有抗氧化、抗自由基、抗衰老的作用，还能提
高对脑细胞变性的预防，抑制痴呆症的发生，而且对治
疗各种血液循环失调疾病、发炎性疾病均有疗效[3- 4]，是
一种非常重要的天然食用色素和理想的食品添加剂，
其在食品、化妆品及医药等行业中应用极为广泛，因而
研究和开发利用玫瑰茄花青素有着良好的应用价值和
发展前景。
目前，国内对玫瑰茄花青素的提取主要采用传统
浸提，这种方法存在着产率低、提取时间长、产品稳定
性差等不利方面。而超声波技术用于天然活性成分的
提取具有明显的优势，利用超声波辐射压强产生的强
烈空化效应、扰动效应、高加速度、击碎和搅拌作用等
多级效应，增大物质分子运动频率和速度，增加溶剂穿
透力，从而加速活性成分进入溶剂，提高提取率，有效
缩短提取时间[5- 6]，超声波辅助提取技术已应用于天然
色素的提取[7- 9]。应用超声波技术提取玫瑰茄花青素的
研究还罕见报道。因此，本文拟采用超声波技术对玫瑰
茄花青素的提取进行研究，探讨其得率水平，确定最佳
工艺条件，为玫瑰茄资源的综合利用提供理论依据和
超声波辅助提取玫瑰茄花青素的工艺优化
涂宗财，尹月斌，姜颖，陈丽莉，毛沅文
（南昌大学食品科学与技术国家重点实验室，江西南昌 330047）
摘 要：研究玫瑰茄花青素超声波辅助提取最佳工艺条件，采用pH示差法对花青素含量进行测定。在单因素试验基
础上通过正交试验确定最佳提取工艺条件为固液比1∶25（g/mL），提取温度50 ℃，提取时间20 min，超声波功率80 W。
在此最佳工艺条件下，花青素得率为0.566 %。与传统浸提方法相比，得率提高了14.3 %，且缩短了提取时间。
关键词：玫瑰茄；超声波；花青素；提取；pH示差法
Optimization of Technology for Ultrasonic-assisted Extraction of Anthocyanin from Roselle（Hibiscus
Sabdariffa L．）
TUZong- cai，YINYue- bin，JIANGYing，CHENLi- li，MAOYuan- wen
（State KeyLaboratoryofFood Science and Technology，NanchangUniversity，Nanchang330047，Jiangxi，China）
Abstract: Optimal conditions for the extraction of anthocyanin from the roselle dried calyx were researched by
using ultrasonic wave. The content of anthocyanin was determined by the pH differential method. The factors,
such as solid- liquid ratio，temperature, time and ultrasonic power，which were effected on the extraction
efficiency of anthocyanin had discussed. The optimum extraction technology conditions were obtained as follows:
the solid to liquid ratio 1∶25（g/mL），extraction temperature 50℃，time 20 min，ultrasonic wave power 80 W. In
this condition，the yield of anthocyanin was 0.566 %. Compared with the traditional extraction method，the yield
was increased by 14.3 % by this method，but the extraction time was shortened.
Key words: roselle（Hibiscus sabdariffa L.）；ultrasonic；anthocyanin；extraction；pH- differential method
基金项目：国家科技型中小企业技术创新基金项目（11C26213602
276）
作者简介：涂宗财（1965—），男（汉），教授，博士生导师，博士，研究方
向：农产品资源综合开发与利用。
基础研究
食品研究与开发
Food Research And Development
2011年 10月
第 32卷第 10期
1
涂宗财，等：超声波辅助提取玫瑰茄花青素的工艺优化
技术参考。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
玫瑰茄：江西靖安县宏达食品有限公司提供；盐酸、
氯化钾（KCl）、无水醋酸钠（NaAc）均为分析纯。
DFY—500型高速万能粉粹机：浙江温岭市林大机
械有限公司；TDL—5—A型飞鸽牌离心机：上海安亭科
学仪器厂；JD200- 3B电子天平：沈阳龙腾电子有限公司；
T6新世纪紫外可见分光光度计：北京普析通用仪器有
限责任公司；KQ- 100DE型数控超声波清洗器：昆山市
超声仪器有限公司；实验室pH计FE20：梅特勒-托利
多仪器上海有限公司。
1.2 方法
1.2.1 原料的预处理和缓冲溶液的配制[10]
将购置的玫瑰茄干花萼在50 ℃左右烘箱里烘干
2 h，粉碎，过80目筛使其均一，备用。
pH1.0的缓冲液：准确称取1.49 g KCl用蒸馏水定
容至100 mL。准确量取1.7 mL盐酸（分析纯）用蒸馏水
定容至100 mL，配成0.2 mol/L盐酸溶液，将KCl溶液与
盐酸溶液以 25 ∶67的比例混合。用KCl溶液调 pH
（1.0±0.1）。
pH4.5的缓冲液：准确称取1.64 g NaAc用蒸馏水定
容至100 mL，用盐酸调pH（4.5±0.1）。
1.2.2 玫瑰茄花青素的提取
准确称量玫瑰茄干花萼粉2.0 g，加入一定比例的
水，搅拌混匀，按照试验设计方案的条件进行超声提
取，高速离心，上清液分别用pH1.0和pH4.5的缓冲溶液
定容，静置一定时间后，于最大吸收波长处测吸光度。
1.2.3 玫瑰茄花青素的光谱分析
将玫瑰茄提取液在紫外可见分光光度计450 nm~
600 nm范围内扫描，得出该色素的吸收光谱图，以确定
最大吸收波长。
1.2.4 花青素含量的测定
用pH示差法，对玫瑰茄中的花青素进行了定量分
析。pH示差法测定花色苷含量的依据是花色苷发色团
的结构转换是pH的函数，起干扰作用的褐色降解物的
特性不随pH变化。因此在花青素最大吸收波长下确定
2个对花色苷吸光度差别最大但是对花色苷稳定的pH[10]。
结合朗伯-比尔定律可得出，在2个不同的pH（1.0和
4.5）下花青素溶液的吸光度的差值与花青素的含量成
比例。根据Fuleki[11]的经验公式可以计算出花色苷总量。
1.2.5 经验公式计算方法
根据 Fuleki T的研究，计算方法如下：
C=（A520 nm- A700 nm）pH1.0-（A520 nm- A700 nm）pH4.5εL×1000 ×MW×DF
（1）
花青素得率/%= C×VM ×100 （2）
式（1）中：C为花青素含量，（g/mL）；A为吸光度；ε
摩尔吸光系数，26 900 L/（mol·cm）；DF为稀释因子；
MW为分子量，449.2；L为光程，1 cm。式（2）中：V为玫瑰
茄浸提液体积，mL；C为浸提液花青素含量，（g/mL）；M
为玫瑰茄干花萼质量，g。
注：蒸馏水作参比；用A700 nm来消除样液混浊的
影响。
1.2.6 单因素试验
本试验中主要考虑固液比、提取温度、提取时间和
超声功率作为影响玫瑰茄花青素提取效果的单因素，
在各因素试验中采用如1.2.2所述的方法进行花青素的
提取。
1.2.6.1 固液比的选择
在温度为50℃、超声功率80 W、提取时间30 min
的条件下，研究固液比分别为1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、
1∶30（g/mL）时对玫瑰茄花青素提取效果的影响。
1.2.6.2 温度的选择
在固液比为1∶20（g/mL）、超声功率80 W、提取时间
30 min的条件下，研究提取温度分别为30、40、50、60、
70、80℃时对玫瑰茄花青素提取效果的影响。
1.2.6.3 超声时间的选择
在固液比为1∶20（g/mL）、提取温度50℃、超声波功
率80 W的条件下，研究提取时间分别为10、20、30、40、
50 min时对玫瑰茄花青素提取效果的影响。
1.2.6.4 超声波功率的选择
在固液比1∶20（g/mL）、温度50 ℃、提取时间30 min
的条件下，研究超声波功率分别为50、60、70、80、90、
100 W时对玫瑰茄花青素提取效果的影响。
1.2.7 正交试验
根据单因素试验结果，选取固液比、温度、时间和
超声波功率为试验因素，采用正交表L9（34）进行正交试
验，以花青素得率为考查指标，确定玫瑰茄花青素最佳
提取条件。
1
2
3
表 1 因素和水平表
Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment
A固液比/（g/mL）
1∶15
1∶20
1∶25
B温度/℃
50
60
70
C提取时间/min
20
30
40
D超声功率/W
70
80
90
水平
因素
基础研究
2
图5 超声波功率对提取效果的影响
Fig.5 Effect of ultrasonic wave power on the anthocyanin yield
2 结果与讨论
2.1 玫瑰茄花青素最大吸收波长的确定
玫瑰茄提取液经紫外分光光度计扫描后得到该
色素的吸收光谱图1。
从图1中可看出玫瑰茄花青素的最大吸收波长为
520 nm。
2.2 各单因素对提取效果的影响
2.2.1 固液比对提取效果的影响
在温度50℃、超声功率80 W、提取时间30 min的
条件下，研究固液比对玫瑰茄花青素得率的影响见图2。
由图2可知，固液比对玫瑰茄花青素得率有较大
影响。随着固液比的增加，花青素得率也随之增加。而
且当固液比由1∶15（g/mL）增加到1∶20（g/mL）时，得率上
升较快，而由1∶25（g/mL）增加至1∶30（g/mL）的过程中，
花青素得率变化不是很明显。同时考虑到固液比过大
不利于后续步骤（如浓缩纯化等操作）的进行，因此料
液比不宜选择过大，综合考虑认为1∶25（g/mL）为最佳
固液比。
2.2.2 温度对提取效果的影响
在固液比1∶20（g/mL）、超声功率80 W、提取时间
30 min的条件下，研究提取温度对玫瑰茄花青素得率
的影响见图3。
由图3可知，随着提取温度的升高，花青素得率明
显增大，在50℃达到最大，之后随着温度的升高得率
呈下降趋势，这可能是由于在高温下超声波剪切作用
加强，从而破坏了色素的结构，导致花青素降解。故提
取温度选择50℃左右为宜。
2.2.3 时间对提取效果的影响
在固液比1∶20（g/mL）、提取温度50 ℃、超声功率
80 W的条件下，研究提取时间对玫瑰茄花青素得率的
影响见图4。
由图4可知，超声时间30 min时色素提取效果最
好，随着时间的延长，反而不利于色素的提取，可能是
由于加热时间增加影响了色素的稳定性。超声波具有
较强的机械剪切作用，长时间作用会使色素分子的某
些键断裂，从而破坏色素分子[12]。因此选择最佳的提取
时间为30 min，明显少于其他文献[13]中用溶剂浸提所需
要的时间，这是超声波提取方法最大的特点。
2.2.4 超声波功率对提取效果的影响
在固液比1∶20（g/mL）、温度50℃、提取时间30 min
的条件下，研究超声波功率对玫瑰茄花青素得率的影
响见图5。
图1 玫瑰茄花青素光谱扫描图
Fig.1 UV spectrum of roselle anthocyanin
图2 固液比对提取效果的影响
Fig.2 Effect of solid to liquid ratio on the anthocyanin yield
图3 温度对提取效果的影响
Fig.3 Effect of temperature on the anthocyanin yield
图4 时间对提取效果的影响
Fig.4 Effect of time on the anthocyanin yield
基础研究 涂宗财，等：超声波辅助提取玫瑰茄花青素的工艺优化 3
由图5可知，超声波功率对花青素得率的影响也
较为明显。随着功率增大，得率明显增加，在80 W左右
提取效果最好；继续增大超声功率，花青素得率持续下
降，提取效果变差，可能是因为超声功率过大会对色素
产生破坏作用。
2.3 玫瑰茄花青素提取的正交试验结果及分析
根据以上考察结果，设计影响试验结果的各因素
水平见表1，据此进行L9（34）正交试验，根据花青素的含
量确定最佳提取工艺，结果见表2。
由表2极差分析可知，影响玫瑰茄花青素得率的
因素主次顺序为A>B>C>D，即固液比>温度>提取时间>
超声功率，玫瑰茄花青素超声提取的最佳工艺条件为
A3B1C1D2，即固液比为1∶25（g/mL），温度50℃，提取时间
20 min，超声波功率80 W。在优化条件下进行3次平行
试验，玫瑰茄花青素平均得率为0.566 %，高于正交试
验中得率最高的第8号试验结果0.554 %，这说明确定
A3B1C1D2为最优工艺条件是可靠的。
2.4 对比试验
为考察超声波提取玫瑰茄花青素的效率，我们将
其与传统水浴加热法进行对比试验，结果如表3所示。
传统水浴加热浸提的玫瑰茄花青素得率为0.495%，
超声波辅助提取的得率0.566 %比传统水浴加热法提
高了14.3 %。因此，采用超声波辅助提取有利于增加色
素提取率，同时缩短提取时间，提高萃取效率。
3 结论
玫瑰茄花青素经紫外可见分光光度计光谱扫描
分析，得到其最大吸收波长为520 nm。通过探讨固液
比、提取温度、时间、超声功率对超声波提取玫瑰茄花
青素效果的影响。采用正交试验对提取工艺进行了优
化，得出超声波法提取玫瑰茄花青素的最优工艺条件
为：固液比为1∶25（g/mL），温度50 ℃，提取时间20 min，
超声波功率80 W。此时花青素得率为0.566 %。
对比试验表明，超声波提取玫瑰茄花青素的得率
比传统水浴提高了14.3 %，同时缩短了提取时间。因
此，超声波技术是提取玫瑰茄花青素的有效途径之一。
其原因在于超声波空化时产生的极大压力和局部高温
使细胞壁的通透性提高，从而使细胞中的有效成分得
以快速释放溶出。
对玫瑰茄花青素的开发研究可使玫瑰茄资源得
到充分利用，本研究可为玫瑰茄资源的开发利用提供
一定的理论参考，对综合开发地方资源具有重要意义。
参考文献：
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1
2
3
4
5
6
7
8
9
k1
k2
k3
极差 R
因素主次
最优方案
表 2 正交试验数据与结果
Table 2 Orthogonal experimental dates and results
A固液比
1
1
1
2
2
2
3
3
3
0.473
0.536
0.538
0.065
B温度
1
2
3
1
2
3
1
2
3
0.529
0.520
0.498
0.031
C提取时间
1
2
3
2
3
1
3
1
2
0.530
0.515
0.502
0.028
D超声功率
1
2
3
3
1
2
2
3
1
0.511
0.523
0.513
0.012
试验结果
花青素得率/%
0.496
0.484
0.440
0.546
0.522
0.539
0.545
0.554
0.516
试验号
因素
A>B>C>D
A3B1C1D2
提取方法
水浴加热法
超声辅助提取法
表 3 2种玫瑰茄花青素提取方法的比较
Table 3 Comparison of two extraction methods of roselle
anthocyanin
提取条件
温度 50 ℃、时间 60 min、固液比
1∶25（g/mL）、提取级数 1级
温度 50 ℃、时间 20 min、固液比
1∶25（g/mL）、超声波功率 80 W、提
取级数 1级
花青素得率/%
0.495
0.566
基础研究涂宗财，等：超声波辅助提取玫瑰茄花青素的工艺优化4
[13] 李升锋,徐玉娟,张友胜,等.玫瑰茄花青素提取条件优化研究[J].
广东农业科学,2006(11):83-85,88 收稿日期：2011-01-12
栀子在我国应用于临床治疗已有1 600多年历史，
属卫生部颁布的第一批药食两用资源，栀子具有护肝、
利胆、降压、镇静、止血、消肿等作用[1- 4]。现代医学和仪
器分析表明，栀子果实含有栀子苷、熊果酸等多种有效
活性成分[5]。熊果酸，又名乌苏酸，属于五环三萜类化合
物，具有多种生物活性，包括抗糖尿病、降血脂、抗肿
瘤、抗氧化、抗致癌等[6- 7]，目前关于熊果酸药用方面的
专利已经申请了很多，随着对熊果酸研究的不断深入，
其应用前景将十分广阔。
目前对栀子的研究大都集中在栀子苷类，而对栀
子中熊果酸的提取精制研究报道很少。本文对栀子中
熊果酸的提取和精制工艺进行了研究，希望得到一种
简单易行，成本较低的栀子中熊果酸的分离技术，为栀
子深加工提供技术参考。
1 材料与方法
1.1 仪器
HL－3B数显恒流泵：上海沪西分析仪器厂；JY99超
声波细胞粉碎机：宁波新艺超声设备有限公司；Agilent1
200高效液相色谱仪：Agilent公司；高速冷冻离心机：上
栀子中熊果酸提取分离及纯化研究
廖夫生，熊魏
（江西中医学院药学院，江西南昌 330006）
摘 要：建立一种栀子中熊果酸提取分离及精制的方法；采用超声提取法，研究提取次数、提取时间、超声功率和提取
溶剂4个因素，并用正交法进行优化，将得到的提取物用大孔树脂进行精制，研究了精制工艺；栀子最佳提取工艺条件
为浸提2次，每次60 min，超声功率为500 W，浸提溶剂为80 %乙醇溶液。筛选出AB-8大孔树脂用于吸附分离熊果酸，
其工艺为上柱浓度30 mg/mL，上柱流速为2 BV/h，洗脱流速2 BV/h，采用40 %~90 %乙醇溶液作为洗脱剂，得到熊果酸
纯度在80 %以上，且产率达到60％以上。
关键词：栀子；熊果酸；超声法；大孔吸附树脂
Study on Extraction and Purification of Ursolic Acid from Gardenia Fruit
LIAOFu- sheng，XIONGWei
（Medicine of Pharmacy，Jiangxi University of Traditional Chinese Medicine，Nanchang 330006，Jiangxi，China）
Abstract: A method that ursolic acid was extracted and purified from gardenia fruit was established；Orthogonal
test method was used，taking the geniposide loading for index，examined in the four equations，that was
extracting times，extracting time，ultrasonic power and extracting solvent to infect the extraction Gardenia
technology． The optimal extracting conditions were showed as follow，extracting 2 times，extracting 60 min，
ultrasonic power 500 W and extracting solvent 80 ％ ethanol． The AB－8 resin was selected and the optimal
purified conditions were studied，which were absorb concentration 30 mg/mL and absorb velocity 2 BV/h and
washer velocity 2 BV/h． The purify degree of the ursolic acid that gained by the method was above 80 ％ and the
yield is above 60 ％．
Key words: Gardenia；ursolic acid；ultrasonic method；macroporous resin
基金项目：江西省卫生厅科技计划课题（20092053）；江西省教育厅青
年科技项目（GJJ10215）
作者简介：廖夫生（1977—），男（汉），讲师，硕士，主要从事天然产物
研究。
777777777777777777777777777777777777777777777777
基础研究
食品研究与开发
Food Research And Development
2011年 10月
第 32卷第 10期
5