全 文 ：基金项目：湖南省外国专家局２００８年引智基金项目（编号：２００８７１）
作者简介：薛敏敏（１９８５－），女，中南林业科技大学在读硕士研究生。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｕｅｍｉｎｍｉｎ９２３＠１２６．ｃｏｍ
通信作者：邓学良
收稿日期：２０１０－０７－０１
第２６卷第６期
２　０　１　０年１　１月
ＯＯＤ＆ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ
食 品 与 机 械
Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．６
Ｎｏｖ．２　０　１　０
１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３－５７８８．２０１０．０６．００１
微波－超声波协同提取野生毛葡萄皮色素的工艺研究
Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｐｉｇｍｅｎｔ　ｉｎ　ｖｉｔｉｓ　ｑｕｉｎｑｕａｎｇｕｌａｒｉｓ
ｒｅｈｄｐｅｅｌ　ｂｙ　ｍｉｃｒｏｗａｖｅ－ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ
薛敏敏
ＸＵＥ　Ｍｉｎ－ｍｉｎ
　
邓学良
ＤＥＮＧ　Ｘｕｅ－ｌｉａｎｇ
　
李忠海
ＬＩ　Ｚｈｏｎｇ－ｈａｉ
　
冉晓敏
ＲＡＮ　Ｘｉａｏ－ｍｉｎ
（中南林业科技大学食品与工程学院，湖南 长沙　４１０００４）
（Ｆｏｏｄ　Ｃｏｏｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｓｏｕｔｈ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ　＆Ｔｅｃｈｏｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ，Ｈｕｎａｎ４１０００４，Ｃｈｉｎａ）
摘要：研究微波－超声波协同提取法对野生毛葡萄皮色素提
取效果的影响。通过单因素分析和正交试验设计确定了微
波－超声波协同提取的最佳提取工艺条件：在以７０％乙醇与
１％盐酸混合液作为浸提液（ｐＨ＝２），超声功率１５０Ｗ，超声
处理６０ｓ；微波功率为６０％（５４０Ｗ），微波处理时间６０ｓ，料
液比（ｍ∶Ｖ）为１∶５。微波－超声波协同提取的效果优于传
统水浴提取法，提取时间由７０ｍｉｎ缩短为２ｍｉｎ，总花色苷
含量提高了４１％。
关键词：野生毛葡萄皮；色素；微波－超声波协同提取
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　ａｎｄ　ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ　ｏｎ　ｅｘ－
ｔｒａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｉｇｍｅｎｔ　ｉｎ　ｖｉｔｉｓ　ｑｕｉｎｑｕａｎｇｕｌａｒｉｓ　ｒｅｈｄ　ｐｅｅｌ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｓｔｕｄｉｅｄ
ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍａｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｗａｓ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ｂｙ　ｓｉｎｇｌｅ　ｆａｃｔｏｒ
ａｎｄ　ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　ｔｅｓｔ，ｗｈｉｃｈ　ｗａｓ　ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ａｑｕｅ－
ｏｕｓ　ｂａｔｈ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｕｓｉｎｇ　７０％ｅｔｈａｎｏｌ　ａｎｄ　１％ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｃ　ａｃｉｄ　ａｓ
ｓｏａｋｉｎｇ　ｌｉｑｕｉｄ（ｐＨ＝２），ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　ｐｏｗｅｒ
（１５０Ｗ），ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｃｈ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍａｌ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏ－
ｇｉｅｓ　ｗｅｒｅ　ａｓ　ｆｏｌｏｕｓ：Ｔｈｅ　ｐｏｗｅｒ　ｏｆ　ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　６０％ （５４０Ｗ），ｔｈｅ
ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｔｉｍｅ　ｏｆ　ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　６０ｓ，ｔｈｅ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｔｉｍｅ　ｏｆ　ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ
６０ｓａｎｄ　ｔｈｅ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｏｌｉｄ　ｔｏ　ｌｉｑｕｉｄ（ｍ∶Ｖ）１∶５．Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｍｉ－
ｃｒｏｗａｖｅ　ａｎｄ　ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ　ｉｓ　ｂｅｔｔｅｒ　ｔｈａｎ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ａｑｕｅｏｕｓ
ｂａｔｈ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｔｈｅ　ｅｘｔａｃｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ　ｗａｓ　ｒｅｄｕｃｅｄ　ｆｒｏｍ　７０ ｍｉｎ　ｔｏ
２ｍｉｎ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｏａｌ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ａｎｔｈｏｃｙａｎｉｎｓ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｂｙ　４１％．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｉｔｉｓ　ｑｕｉｎｑｕａｎｇｕｌａｒｉｓ　ｒｅｈｄ　ｐｅｅｌ；ｐｉｇｍｅｎｔ；ｍｉｃｒｏｗａｖｅ－ｕｌ－
ｔｒａｓｏｎｉｃ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ
花色苷是类黄酮化合物中的一类，是植物的主要呈色物
质。广泛存在于植物的花、果实、叶和根器官的细胞液中，使
其呈现由红、紫红到蓝等不同颜色［１］。葡萄果皮花色苷不但
含量高，而且种类多。葡萄花色苷作为一种天然食用色素，
安全、无毒，且具有降低肝脏及血清中脂肪含量、抗氧化、抗
肿瘤、延迟血小板凝集等多种生理和药用活性功能［２］，在食
品、化妆品、医药领域有着巨大应用潜力。
野生毛葡萄（ｖｉｔｉｓ　ｑｕｉｎｑｕａｎｇｕｌａｒｉｓ　ｒｅｈｄ．）是葡萄科（ｖｉｔａ－
ｃｅａｅ）葡萄属（ｖｉｔｉｓ　Ｌ）真葡萄亚属（Ｅ－ｕｖｉｔｉｓ）东亚种群中的一
个种。中国野生毛葡萄资源丰富，目前对野生毛葡萄皮色素
尚未系统开发利用，邓洁红等［３］曾对湖南地区刺葡萄进行了
研究。色素提取的方法主要有有机溶剂提取法［４］、超声波提
取法［５］、微波提取法［６－７］、酶解法［８］、超临界萃取法［９］等。微
波－超声波协同提取方法［１０－１１］是将开放式微波与直接超声
振动两种作用方式相结合，充分利用微波的高能作用以及超
声波振动的空穴作用，克服了常规微波提取和超声波提取之
不足，实现了低温常压条件环境下，对固体样品进行快速、高
效、可靠的预处理。本试验以湖南衡阳衡山野生毛葡萄为原
料，研究微波－超声波协同作用对其提取的影响，为其开发
利用提供科学依据。
１　材料与方法
１．１　材料与仪器
野生毛葡萄鲜果：２００９年１０月２０日采于南岳；
乙醇、浓盐酸、氯化钾、醋酸钠等：均为市售分析纯；
紫外可见分光光度计：ＵＶ－１７００，日本岛津公司；
ＵＶ－ＰＲＯＢＥ操作软件：日本岛津公司；
真空冷冻干燥仪：ＦＤ－ＩＡ，北京博医康试验仪器有限公司；
数字显示酸度计：ＰＨＳ－３Ｃ型，上海恒平科学仪器有限
公司；
电子天平：ＭＰ２１００１型，上海恒平科学仪器有限公司；
格兰仕微波炉：ＷＤ９００ＡＳＬ２３－２型，佛山格兰仕有限
公司；
数控超声波仪：ＫＱ－２５０ＤＢ型，昆山市超声仪器有限公司。
１４１
１．２　试验方法
１．２．１　样品处理　将野生毛葡萄手工剥皮，经真空冷冻干
燥（冷冻温度－５０℃，时间１８ｈ）后研磨，过８０目筛，立即置
入石油醚中浸泡８ｈ，自然挥干石油醚，装于棕色试剂瓶中冷
冻保存备用。
１．２．２　传统水浴方法　经过预试验单因素和正交试验结
果，传统水浴提取野生毛葡萄皮的最佳提取工艺为：温度为
５０℃，乙醇浓度为７０％，提取时间为７０ｍｉｎ，料液比为
１∶５（ｍ∶Ｖ），最佳ｐＨ为２。
准确称取５．０ｇ处理后的野生毛葡萄皮，按料液比为
１∶５（ｍ∶Ｖ）加入浓度为１％盐酸和７０％乙醇的混合液
（ｐＨ＝２），在５０℃恒温水浴锅中浸提７０ｍｉｎ。
１．２．３　微波－超声波协同提取法
样品预处理→称量→加浸提剂→微波超声波协同处理
→抽滤→提取液
１．２．４　微波－超声波协同提取法单因素试验
（１）微波功率对色素提取的影响：准确称取５．０ｇ野生
毛葡萄皮粉末各５份，分别置于三角瓶中，按照料液比
１∶１２（ｍ∶Ｖ）向其中加入１％盐酸和７０％乙醇的混合液
（ｐＨ＝２），分别在微波炉最大功率（９００Ｗ）的２０％、４０％、
６０％、８０％、１００％的状态下提取１５ｓ，再分别将其在超声波
１５０Ｗ下处理４０ｓ，用ｐＨ示差法测定最终提取液的总花色
苷含量。样品测定重复３次。
（２）微波提取时间对色素提取的影响：准确称取５．０ｇ
野生毛葡萄皮粉末，分别置于三角瓶中，按照料液比
１∶１２（ｍ∶Ｖ）加入１％盐酸和７０％乙醇的混合液（ｐＨ＝２），
在６０％的微波辐射功率（５４０Ｗ）下，分别提取５，１５，３５，４５，
６０ｓ，再在超声波功率１５０Ｗ 下处理４０ｓ，用ｐＨ示差法测
定提取液的总花色苷含量，样品测定重复３次。
（３）超声波时间对提取效果的影响：准确称取５．０ｇ毛
葡萄皮粉末，分别置于三角瓶中，按照料液比１∶１２（ｍ∶Ｖ）
加入１％盐酸和７０％乙醇的混合液（ｐＨ＝２），在６０％的微波
辐射功率（５４０Ｗ）下提取４５ｓ，再在超声波功率１５０Ｗ 下分
别处理２０，４０，６０，８０，１００ｓ，用ｐＨ示差法测定提取液的总花
色苷含量，样品测定重复３次。
（４）料液比对提取效果的影响：准确称取５．０ｇ毛葡萄
皮粉末，分别置于三角瓶中，按照料液比１∶３，１∶５，１∶７，
１∶９，１∶１２（ｍ∶Ｖ）加入１％盐酸和７０％乙醇的混合液
（ｐＨ＝２），在６０％的微波辐射功率（５４０Ｗ）下提取４５ｓ，再在
超声波功率１５０Ｗ下处理６０ｓ，用ｐＨ示差法测定提取液的
总花色苷含量，样品测定重复３次。
１．２．５　微波－超声波协同提取法正交试验　根据单因素试
验结果，选择对提取效果影响明显的因素，进行正交试验。
根据试验结果分析最佳工艺条件。
１．２．６　测定方法
（１）最大吸收波长的确定：取一定量的野生毛葡萄皮色
素提取液，稀释一定倍数，以１％盐酸和７０％乙醇的混合液
（ｐＨ＝２）为参比，用紫外可见分光光度计对其在２００～
８００ｎｍ范围内进行扫描，确定野生毛葡萄皮色素最大吸收
波长。
（２）野生毛葡萄总花色苷含量的测定：采用ｐＨ示差法
测定［１２］。分别用０．０２５ｍｏｌ／Ｌ的ｐＨ　１．０氯化钾缓冲溶液和
ｐＨ　４．５的醋酸钠缓冲溶液，将样品稀释适当倍数，暗处平衡
１５ｍｉｎ，再用蒸馏水作空白，用１ｃｍ比色皿在最大吸收波长和
７００ｎｍ处测定稀释液的吸光值。采用式（１）、式（２）计算：
ΔＡ ＝ （Ａλｖｉｓ－ｍａｘ－Ａ７００）ｐＨ　１．０－（Ａλｖｉｓ－ｍａｘ－Ａ７００）ｐＨ　４．５
（１）
总花色苷含量（ｍｇ／ｇ）＝ （ΔＡ／εＬ）×ＭＷ ×Ｄ×（Ｖ／Ｇ）
（２）
式中：
ΔＡ——— 吸光度差值；
ε——— 矢车菊素 －３ －葡萄糖苷的摩尔消光系数，
２６　９００Ｌ／（ｃｍ·ｍｇ）；
Ｌ——— 光程，１ｃｍ；
ＭＷ——— 矢车菊素 －３－葡萄糖苷的相对分子质量，
４４９．２；
Ｄ——— 稀释倍数；
Ｖ——— 最终体积，ｍＬ；
Ｇ——— 样品质量，ｇ；
２　结果与讨论
２．１　最大吸收波长的确定
用紫外可见分光光度计对色素稀释液在２００～８００ｎｍ
范围内进行扫描，得出可见光区最大吸收波长大约为
５４３ｎｍ，紫外光区最大吸收波长大约为２７９ｎｍ（见图１）。试
验中测定样品吸光度均在可见光区最大吸收波长５４３ｎｍ下
进行。
波长
Wavelenth/nm
217.60
吸
光
度
Ab
so
rb
tio
n
0.000
508.80 800.00
图１　野生毛葡萄色素最大吸收峰图谱
Ｆｉｇｕｒｅ　１　Ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｗａｖｅ　ｃｒｅｓｔ　ａｔｌａｓ　ｏｆ　ｖｉｔｉｓ
ｑｕｉｎｑｕａｎｇｕｌａｒｉｓ　ｒｅｈｄ　ｐｉｇｍｅｎｔ
２．２　微波－超声波协同提取工艺的正交试验优化
由单因素试验结果可知，微波功率、微波时间、超声波时
间、料液比４个因素对野生毛葡萄皮色素提取效果都有较明
显的影响，因此以微波功率、微波时间、超声波时间、料液比
为因素建立正交试验因素水平表（见表１），进行Ｌ９（３４）正交
试验（见表２），确定微波－超声波协同提取法提取野生毛葡
萄皮色素的最佳提取方案。然后用ＳＰＳＳ软件对此进行了方
差分析（见表３）。
２４１
开发应用 　 ２０１０年第６期
表１　正交试验因素水平
Ｔａｂｌｅ　１　Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｓ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｆａｃｔｏｒ　ａｎｄ　Ｌｅｖｅｌ
水
平
Ａ微波功
率／％
Ｂ微波时
间／ｓ
Ｃ超声波时
间／ｓ
Ｄ料液比
（ｍ∶Ｖ）
１　 ４０　 ６０　 ８０　 １∶５
２　 ６０　 ４５　 ６０　 １∶７
３　 ８０　 ３５　 ４０　 １∶９
表２　正交实验结果及分析
Ｔａｂｌｅ　２　Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｓ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｒｅｓｕｌｔ
ａｎｄ　ａｎａｌｙｔｉｃａｌ　ｔａｂｌｅ
序号 Ａ　 Ｂ　 Ｃ　 Ｄ
总花色苷含量／
（ｍｇ·ｇ－１）
１　 １　 １　 １　 １　 ９．３２３
２　 １　 ２　 ２　 ２　 ７．９６５
３　 １　 ３　 ３　 ３　 ７．７０９
４　 ２　 １　 ２　 ３　 ８．７８３
５　 ２　 ２　 ３　 １　 ８．２３９
６　 ２　 ３　 １　 ２　 ８．７５９
７　 ３　 １　 ３　 ２　 ８．３７７
８　 ３　 ２　 １　 ３　 ７．７２６
９　 ３　 ３　 ２　 １　 ９．６７２
ｋ１ ２４．９９７　 ２６．４８３　 ２５．８０８　 ２７．

２３４
ｋ２ ２５．７８１　 ２３．９３０　 ２６．４２０　 ２５．１０１
ｋ３ ２５．７７５　 ２６．１４０　 ２４．３２５　 ２４．２１８
Ｋ１ ８．３３２　 ８．８２８　 ８．６０３　 ９．０７８
Ｋ２ ８．５９４　 ７．９７７　 ８．８０７　 ８．３６７
Ｋ３ ８．５９２　 ８．７１３　 ８．１０８　 ８．０７３
极差Ｒ　 ０．２６２　 ０．８５１　 ０．６９９　 １．００５
表３　方差分析
Ｔａｂｌｅ　３　Ｖａｒｉａｎｃｅｓ　ａｎａｌｙｔｉｃａｌ　ｔａｂｌｅ
变异来源 离差 自由度 均方 比值Ｆ 显著性
Ａ　 ０．４１４　 ２　 ０．２０７　 １１８．０７７ ＊ ＊
Ｂ　 ３．８８５　 ２　 １．９４２　 １　１０８．２２４ ＊ ＊
Ｃ　 ２．３８６　 ２　 １．１９３　 ６８０．７３３ ＊ ＊
Ｄ　 ５．０７１　 ２　 ２．５３６　 １　４４６．７８５ ＊ ＊
误差

０．０３３　 １９　 ０．００２
　　　Ｆ０．０５（２，２）＝１９；Ｆ０．０１（２，２）＝９９；＊ ＊表示极显著
正交试验结果表明，Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ的Ｆ值，４因素均对试验结
果有极显著影响，各因素对花色苷提取的影响次序为Ｄ＞Ｂ＞
Ｃ＞Ａ，最佳组合为Ａ２Ｂ１Ｃ２Ｄ１，即微波功率为６０％（５４０Ｗ），
微波时间为６０ｓ，超声波时间为６０ｓ，料液比为１∶５。由于
Ａ２Ｂ１Ｃ２Ｄ１ 并不在９组试验中，故按 Ａ２Ｂ１Ｃ２Ｄ１ 进行验证实
验，测得３次验证实验平均总花色苷含量为９．８７３ｍｇ／ｇ。结
果与正交试验的结果相吻合，证明该工艺可行。
２．３　微波－超声波协同提取与传统水浴提取法的比较
传统水浴法提取时间为７０ｍｉｎ，提取的总花色苷含量５．
８４１ｍｇ／ｇ；微波－超声波协同提取法提取时间仅为６０ｓ，总
花色苷含量９．８７３ｍｇ／ｇ，比某些已开发研究的葡萄皮色素
含量［１３－１５］高出３～４倍。这是由于在微波－超声波协同作
用下，原料细胞部分被充分破坏，有效成分很容易扩散到提
取液中，从而提高提取率。
３　结论
（１）本试验确定了野生毛葡萄皮色素可见光区的最大
吸收波长为５４３ｎｍ，紫外光区为２７９ｎｍ，通过正交试验获得
的最佳工艺条件为：微波功率为６０％（５４０Ｗ），微波时间为
６０ｓ，超声波时间为６０ｓ，料液比为１∶５（ｍ∶Ｖ）。与传统水浴
提取法相比，微波－超声波协同提取法提取时间显著缩短，
总花色苷含量也提高了４１％，此法具有省时、设备简单、能耗
低、提取率高等优点。
（２）色素的提取不仅要考虑高提取率，还应兼顾到稳定
性，花色苷色素稳定性受到很多因素的影响，如温度、ｐＨ、添
加剂等。本试验仅对野生毛葡萄皮色素提取方法进行了研
究，对稳定性以及如何提高其稳定性尚需进一步研究，其生
理活性功能也需进一步开发研究。
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第２６卷第６期 薛敏敏等：微波－超声波协同提取野生毛葡萄皮色素的工艺研究