全 文 ：酸藤子果皮红色素微波法提取工艺研究
黄晓冬 , 黄晓昆 , 李美欣　(泉州师范学院,福建泉州 362000)
摘要　[目的 ]探索酸藤子果实红色素的微波辅助提取工艺条件。 [方法]采取微波法提取酸藤子果皮红色素 ,通过单因素试验、正交试
验、提取级数试验对其工艺条件进行优选。 [结果]微波法提取酸藤子果皮红色素的优化工艺条件为:以原料 70倍量的 pH值 3.0柠檬
酸磷酸盐缓冲液 ,在微波功率 450W的条件下提取 180s,提取级数为 2次。该条件下 , 色素提取率达 90.46%,果皮总花色苷得率为
50.66mg/100g。 [结论]微波法是一种高效的、节约成本的酸藤子果皮红色素提取方法。
关键词　酸藤子;果皮;红色素;微波法;提取条件
中图分类号　S574;TS202.3　　文献标识码　A　　文章编号　0517-6611(2009)22-10675-03
Microwave-assistedExtractionoftheRedPigmentfromEmbelialaetaPulp
HUANGXiao-dongetal　(QuanzhouNormalCollege, Quanzhou, Fujian362000)
Abstract　[ Objective] Thestudyaimedtoexplorethemicrowave-assistedextractiontechnicsofredpigmentfromEmbelialaetapulp.[ Method]
TheredpigmentofEmbelialaetapulpwasextractedbythemicrowave-assistedextraction.Anditsoptimumconditionswerefoundbythesingle
factorexperiment, orthogonaltestandextractiontimesexperiment.[ Result] Theoptimumextractionconditionsofmicrowave-assistedextraction
wereasfolows:theratioofmaterialtocitratephosphatebuferextractant(pH3.0)was1∶70, microwavepowerwas450watage, microwavetreat-
menttimewas180seconds, extractingtimeswas2times.Undertheseconditions, theextractionrateofpigmentreached90.46%, andtheyield
rateoftotalanthocyaninfromthepulpwasupto50.66mg/100g.[ Conclusion] Themicrowave-assistedextractionisamoreefectiveandeco-
nomicalmethodtoextractredpigmentfromEmbelialaetapulp.
Keywords　Embelialaeta;Pulp;Redpigment;Microwave-assistedextraction;Extractionconditions
作者简介　黄晓冬(1973-),男 , 福建南安人 ,硕士 ,副教授 ,从事资
源植物化学方面的研究。
收稿日期　 2009-03-29
　　近年来人们不断发现 ,很多合成色素都具有不同程度的
慢性毒性 、致癌与致畸性。植物源天然食用色素具有安全性
高 ,色调自然 、柔和 ,同时兼备营养和药理作用 [ 1]等优点 ,因
而很快受到消费者和生产者的青睐 。提取该类色素最常用
的方法是浸提法 ,但传统的浸取法存在萃取时间长 、劳动强
度大 、原料预处理能耗大 、热敏性组分易破坏等缺点 [ 2] 。微
波提取(Microwave-AsistedExtraction, MAE)作为一种新兴的
应用技术 ,近年来在天然色素如玫瑰茄红色素 [ 3] 、柿子红色
素 [ 4] 、天仙果红色素 [ 5] 、紫甘薯色素 [ 6] 、栀子黄色素 [ 7]等萃取
中已取得一定的研究成果 ,它能强化浸取过程 ,降低生产时
间 、能源 、溶剂的消耗以及废物的产生 ,同时可以提高产率和
提取物的纯度 ,既降低了操作费用 ,又合乎环境保护要求 [ 2] 。
而 MAE生产设备的成功开发 ,使其工业化应用成为可能 [ 7] 。
酸藤子 Embelialaeta(L.)Mez为紫金牛科酸藤子属植
物 ,攀援灌木或藤本 ,分布于广东 、广西 、云南 、台湾 、江西等
地 ,福建南部地区常见 ,资源较丰富 [ 8] 。其果可食 ,成熟时紫
红至紫黑色 ,林志玲 [ 9]探讨了该果实的营养成分 ,并研究了
pH值 、温度 、紫外光 、食品添加剂等因子对该果实色素稳定
性的影响 ,认为酸藤子果实富含营养 ,是一种很有前途的天
然食用色素资源。鉴于文献对该果实色素的提取方法 、提取
条件等工艺条件未见系统报道 ,笔者选择适合于产业化操作
的微波法 ,主要从提高色素提取率和节约成本等角度出发 ,
选择具有现实意义的因素水平进行酸藤子果皮色素微波辅
助提取条件的探讨。
1　材料与方法
1.1　试验材料
1.1.1　供试材料 。酸藤子成熟果实采自福建省泉州清源
山 ,采回后立即洗净 、沥干 ,部分鲜果剥离果皮 ,制成粉末 ,干
燥低温贮存备用 。
1.1.2　供试药品。pH值 3.0的磷酸氢二钠 -柠檬酸缓冲
液 , 1.5 mol/LHCl-95% EtOH(体积比为 15∶85)。
1.1.3　仪器。 752型紫外-可见分光光度计(上海光谱仪器
有限公司);N-1000S-WA旋转蒸发仪(上海爱朗仪器有限公
司);微波炉(格兰仕 ,最大功率 750W);电子天平(德国赛多
利斯生产)。
1.2　试验方法
1.2.1　果实色价与色素含量测定 。色素提取:取鲜果以 1.5
mol/LHCl-95%EtOH(体积比为 15∶85)研磨 、浸提 3次 ,抽滤
得红色素液 ,用 55%～ 60%乙醇 [ 10]醇沉果胶 ,减压浓缩得红
色素浸膏 ,干制成红色素粗品。
鲜果色价:采用色价法 [ 11] ,计算公式:色价 =A×10/W,
式中 , A为 100 ml色素萃取液最大吸收波长处的吸光度;W
表示果实的质量(g)。
总花色苷含量:用改进的 Fuleki方法 [ 6 , 12] ,计算公式:总
花色苷总量(mg/100 g)=A535 ×V×n×100/(98.2×W),式
中 , A535为色素在 535 nm波长处的吸光度;V为定重量的样品
提取色素时的定容体积(ml);n为比色时稀释的倍数;98.2
为花青苷色素在 535 nm波长处的平均消光系数;W为样品
的重量(g)。
1.2.2　色素的光谱特性。取红色素粗品 ,分别以 pH值 3.0
柠檬酸磷酸盐缓冲液与 1.5mol/LHCl-95%EtOH(体积比为
15∶85)为溶剂配制适量色素液 ,于 752型紫外-可见分光光度
计测定 λ=400 ～ 700 nm范围内的吸收光谱 ,测得最大吸收
波长 Aλmax。
1.2.3　微波辅助提取条件。
1.2.3.1　单因素试验 。分别对微波处理时间 、微波功率和
料液比等进行单因素试验与分析 ,以确定各因素对酸藤子果
红色素提取的影响效果及适宜范围。
微波处理时间的选择:精确称取 8份 0.100 g果皮样品 ,
分别浸于 40倍原料重的 pH值 3.0磷酸氢二钠 -柠檬酸缓
安徽农业科学 , JournalofAnhuiAgri.Sci.2009, 37(22):10675-10677 责任编辑　熊章琴　责任校对　傅真治
冲液 ,在微波功率 450 W的条件下 ,微波间断处理累积 30、
60、90、120、150、180、210、240 s,取浸提液并定容至 25 ml,测
Aλmax,并观察颜色变化 ,考察微波处理时间对色素提取的
影响。
微波功率的选择:精确称取 6份 0.100 g果皮粉末 ,分别
浸于 40倍原料重的 pH值 3.0磷酸氢二钠 -柠檬酸缓冲液 ,
用不同功率(0、150、300、450、600、750W)的微波间断处理累
积 120 s,取浸提液并定容至 25 ml,测 Aλmax,观察颜色变化 ,
考察微波处理功率对色素提取的影响。
料液比的选择:精确称取 5份 0.100g果皮样品 ,分别与
pH值 3.0磷酸氢二钠 -柠檬酸缓冲液按 1∶40、1∶50、1∶60、
1∶70、1∶80的料液比(g/ml)混合 ,在微波功率 450 W的条件
下 ,微波间断处理累积 120 s,取浸提液并定容至 25 ml,测
Aλmax,并观察颜色变化 ,考察料液比对色素提取的影响 。
1.2.3.2　正交试验。在单因素试验的基础上 ,考虑各因素
间可能的交互作用 ,选择提取率较高并有利于节约成本或降
低能耗的 3个水平 ,按 L9(33 )正交设计试验 ,提取液定容至
25ml后 ,以所测得的吸光度为相对衡量指标 ,进行分析
比较。
1.2.3.3　提取级数试验。以正交优化的提取条件 ,分 3级
提取 ,分别收集各级浸提液 ,测定各级浸提液体积(V)和吸光
度(A),合并各级提取液 ,测定总体积(V总)和总吸光度
(A总),计算提取率 [ 7] :提取率(%)=(A×V)/(A总 ×V总)×
100,并观察颜色变化 ,确定提取级数。
2　结果与分析
2.1　果实色价与色素含量　鲜果色价为 10.43,鲜果总花苷
含量为 137.85 mg/100 g,果皮粉末总花色苷含量为 56.01
mg/100 g,果实色素含量较丰富。
2.2　光谱分析　分别测得色素在 pH值 3.0柠檬酸磷酸盐
缓冲液与 1.5mol/LHCl-95%EtOH(体积比为 15∶85)溶剂系
统中各波长的吸光度。由图 1可知 ,色素在可见光区有一吸
收峰 ,测得在 pH值 3.0柠檬酸磷酸盐缓冲液溶剂系统中(曲
线 a)的最大吸收波长为 518 nm, 1.5 mol/LHCl-95%EtOH
(体积比为 15∶85)溶剂系统中(曲线 b)的最大吸收波长为
542 nm,这一光谱特征与与花色苷类的光谱特征相似 [ 10] ,可
判定该色素属花色苷类。
图 1　酸藤子果红色素吸收光谱
Fig.1　TheabsorptionspectrumofpigmentfromtheEmbelia
laetafruit
2.3　单因素试验
2.3.1　微波处理时间对色素提取的影响。由图 2可知 ,在
180s内色素的吸光度随着微波提取时间的延长逐渐增大。
180s时 ,吸光度达到高点 ,此后 ,随着微波时间的延长 ,色素
液的吸光度有所下降。这说明了当微波提取功率一定时 ,随
微波提取时间的增加 ,所产生的热量增加 ,并在一定范围内
对色素浸提有促进作用 ,但由于红色素具有热不稳定性 [ 9] ,
因此 ,过长时间的微波处理会导致提取体系热量过高 ,从而
容易造成热敏性色素成分的损失。
图 2　微波处理时间对色素提取的影响
Fig.2　Efectsofmicrowavetreatmenttimeonpigmentextrac-
tion
2.3.2　微波功率对色素提取的影响。由图 3可知 ,在一定
的料液比(1∶40)与微波处理时间(120 s)下 ,所萃取出的色素
液吸光度随微波提取功率的增加呈现先升后降的趋势 ,与不
经微波处理的试验组相比 ,经微波处理的各试验组吸光度均
明显升高 ,相比之下 , 450 W所萃取的色素液吸光度相对较
高。尽管微波功率越大对细胞的破碎作用越强 、分子震动越
快 、越能加速色素成分的转移 、扩散与浸出 ,但过大的功率不
仅容易使提取体系短时间内达到高温 ,对色素产生降解破坏
作用 ,而且也容易使提取体系压力骤然升高 ,造成样品与提
取液的溅出 ,降低提取率 。这就要求提取酸藤子果皮色素时
应充分考虑色素的耐热性与提取体系压力 ,选择合适的提取
功率。
图 3　微波功率对色素提取的影响
Fig.3　Effectsofmicrowavepoweronpigmentextraction
2.3.3　料液比对色素提取的影响 。由图 4可知 ,料液比 1∶60
时 ,色素液的吸光度相对较高 ,萃取效果较好。总体上 ,低的
料液比有利于色素萃取 ,过高的料液比反而影响萃取效果 ,
这主要是因为提取剂用量的增大导致微波加热的负荷增大 ,
大部分微波能被溶剂吸收 ,导致细胞破壁不理想 ,从而影响
到提取率。
2.4　提取条件的正交优化　根据单因素试验的结果 ,对 3
10676 　　　　　　　　　　安徽农业科学　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2009年
图 4　料液比对色素提取的影响
Fig.4　Effectsofsolid-liquidratioonpigmentextraction
个因素分别从节约成本与保证较高提取率相结合的角度选
择适宜的 3个水平 ,按 L9 (33 )进行正交设计与试验。各提取
液定容至 25ml后 ,测吸光度并以之为相对衡量指标 ,考察各
因素间的相互作用与优化组合。研究因子及其水平选择见
表 1。
表 1　正交设计的因子水平
Table1　Factorleveloforthogonaldesign
水平
Level
A微波处理时间
Microwavetreatment
time∥s
B微波功率
Microwave
power∥W
C料液比
Solid-liquid
ratio∥g/ml
1 150 300 1∶50
2 180 450 1∶60
3 210 600 1∶70
　　由表 2可知 ,微波辅助提取酸藤子果皮红色素的优化工
艺条件为 A2B2C3 ,即提取时间 180 s、微波功率 450 W、料液
比 1∶70。 3种因素中 ,对色素提取影响最大的是微波提取时
间 ,其次是料液比 ,影响较小是微波功率 ,但各因素水平间的
差异并不显著 。
表 2　正交试验设计结果
Table2　Resultoftheorthogonaltest
试验号
TestNo. A B C
吸光度 Aλ518
Absorbance
1 1 1 1 0.076
2 1 2 2 0.142
3 1 3 3 0.157
4 2 1 2 0.144
5 2 2 3 0.165
6 2 3 1 0.137
7 3 1 3 0.106
8 3 2 1 0.093
9 3 3 2 0.072
R 0.059 0.024 0.041
2.5　提取级数的确定　按正交优化的提取条件 A2B2 C3 ,分
3级提取 ,测得 1级提取率为 75.01%,目测浸提液色泽红;2
级提取率为 15.45%,色泽粉红;3级提取率为 9.54%,色泽
变为红褐色。因而 ,建议该色素提取以 2级提取为宜 ,提取
率可达 90.46%,总花色苷得率为 50.66mg/100 g。
3　结论
酸藤子鲜果色价为 10.43,鲜果总花色苷含量为 137.85
mg/100g,果皮粉末总花色苷含量为 56.01 mg/100g,与吕宋
荚蒾果红色素含量(33.65mg/100g鲜果)[ 13] 、红莓果花青素
含量(36.39 mg/100g鲜果)[ 14]等相比;色素含量较丰富 ,光
谱分析表明该色素属于花色苷类。在 pH值 3.0的提取溶剂
系统中 ,影响该色素微波辅助提取的主要因素次序依次是微
波时间 、料液比 、微波功率 ,但各因素水平间的差异并不显
著 ,这显然有利于采取较低的微波功率进行色素提取 ,既能
降低能耗 ,又可保证一定的提取率 ,同时还有利于降低热敏
性色素成分的损失。该色素微波辅助提取的较适条件为微
波辐射功率 450W、辐射时间 180s、料液比 1∶70,提取级数 2,
该条件下 ,色素提取率可达 90.46%,总花色苷得率为 50.66
mg/100g。可见 ,微波辅助提取法具有效率高 、时间短 、能耗
小等优点 ,是一种行之有效的提取酸藤果食用色素的方法 。
参考文献
[ 1] 曾顺德 ,漆巨容 ,张迎君.天然食用色素的提取、纯化及应用 [ J] .食品研究与开发 , 2004, 25(6):79-81.
[ 2] 李巧玲.微波萃取技术在天然食用色素提取上的应用 [ J].中国食品添加剂, 2003(4):105-106.
[ 3] 余华,颜军.玫瑰茄红色素微波提取工艺的优化研究 [ J] .广州食品工业科技 , 2003, 19(4):48-50.
[ 4] 陈栓虎.柿子红色素的提取及稳定性研究 [ J].西北大学学报 , 2004, 34(6):677-679.
[ 5] 唐克华 ,于华忠.天仙果红色素的微波提取及特性研究[ J].食品工业科技, 2002(3):20-24.
[ 6] 许正虹 ,高彦祥 ,石素兰,等.微波辅助萃取紫甘薯色素的研究[ J].食品科学 , 2005, 26(9):234-239.
[ 7] 姚中铭 ,吕晓玲 ,褚树成.栀子黄色素提取工艺的研究-微波提取法与传统浸提法的比较[ J].天津轻工业学院学报 , 2001(4):20-23.
[ 8] 福建植物志编写组.福建植物志(第四卷)[M].福州:福建科学技术出版社, 1990:278.
[ 9] 林志玲.酸藤果的营养和色素的研究 [ J] .江西农业学报 , 2006, 18(3):
86-88.
[ 10] 马志超,庞业珍.天然食用色素化学及生产工艺学 [ M].北京:中国林业出版社 , 1994:30-80.
[ 11] 于泽源,徐雅琴,张英臣.色价法鉴定苹果抗寒力 [ J].北方园艺, 1996(6):54.
[ 12] 陈斌 ,于华忠 ,谷伏安.灰白毛莓红色素的开发研究 [ J].中国野生植物资源, 1997, 16(4):1-4.
[ 13] 陈炳华,陈前火,刘剑秋,等.吕宋荚蒾果红色素的提取、纯化及其性质分析 [ J].福建师范大学学报:自然科学版 , 2004, 20(4):85-89.
[ 14] 孙阳昭,孙志健,廖小军,等.红莓果中花青素的提取工艺研究 [ J] .食品与发酵工业 , 2006, 31(1):129-131.
(上接第 10524页)
[ 3] 叶玉珍,吴清江,黄文郁.稚鳖的性别分化及组织学研究 [ J].中国水产
科学 , 1998, 5(2):11-14.[ 4] 朱道玉.中华鳖卵巢的发育 [ J].西南大学学报, 2008, 30(4):169-173.
[ 5] 刘筠,陈淑群,侯陵.温度等生态因素对鳖胚胎发育的影响[ J].湖南师范学院学报 , 1982(1):67-73.
[ 6] 赵万鹏 ,赵宏霞.中华鳖组织学研究 [ J].信阳师范学院学报 , 1995, 8(4):422-424.
10677　37卷 22期　　　　　　　　　　　　　　黄晓冬等　酸藤子果皮红色素微波法提取工艺研究