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插田泡果实花色苷提取条件的研究



全 文 :《食品工业》2014 年第35卷第 10 期 161
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插田泡果实花色苷提取条件的研究
石登红,刘燕,汪维进,刘润,田维霞
贵阳学院生物与环境工程学院(贵阳 550005)
摘 要 探讨插田泡果实中是否存在花色苷, 用酸化乙醇法提取花色苷, 用pH示差法测定花色苷含量。通过单因素
试验, 料液比、乙醇体积分数、提取温度和提取时间对插田泡果实花色苷提取量的影响, 通过正交试验确定花色苷
提取的最佳条件。结果表明, 插田泡果实中含有丰富的花色苷, 提取花色苷的最佳提取条件为: 80%乙醇溶液 (pH 3)
在60 ℃下, 按照料液比为1∶30 (g/mL) 提取插田泡果浆0.5 h。通过验证试验, 插田泡果实中花色苷提取量达158.06
mg/100 g。
关键词 插田泡; 花色苷; 提取
Study on Extraction of Anthocyanins from Rubus coreanus
Shi Deng-hong, Liu Yan, Wang Wei-jin, Liu Run, Tian Wei-xia
College of Biological and Environmental Engineering, Guiyang University (Guiyang 550005)
Abstract Investigate whether Rubus coreanus Miq.fruits exist anthocyanins. Anthocyanins were extracted from Rubus
coreanus Miq. through acidifi ed alcohol extraction method and pH differential method. The effects of four factors on the extraction,
including solid/solvent ratio, alcohol concentration, temperature and time were studied by single factor test, and the optimal
extraction condition was determined by orthogonal array design. The results showed that the anthocyanins were rich in Rubus
coreanus Miq. fruits. The best extraction condition was that alcohol concentration 80% (pH 3), extracting temperature 60 ℃,
solid/liquid ratio 1∶30 (g/mL), extracting time 0.5 h. Under this condition, the anthocyanin yield reached 158.06 mg/100 g
fruits.
Keywords Rubus coreanus Miq; anthocyanins; extraction
插田泡(Rubus coreanus Miq.)隶属蔷薇科悬钩
子属,多年生灌木,在贵州各地均有野生资源分布,
4~5月开花,花紫色,果实深红色至紫色,6~7月成
熟,味酸甜可生吃、熬糖及酿酒,又可入药,为强壮
剂;根、茎、叶均可入药,具有补肾固精,止血止
痛之效,祛风除湿,初始解毒等功效[1]。植株含有插
田泡甙[2]、覆盆子甙[3]、黄酮[4]等多种生物活性物质。
插田泡果实中含丰富的氨基酸(6.16%)、维生素B2
(1.3 mg/100 g)、维生素E(6.6 mg/100 g),重金属
砷、汞、铅的含量均低于食品卫生标准的限量[5]。紫
工艺技术
《食品工业》2014 年第35卷第 10 期 162
黑色小浆果和葡萄中的花色苷含量丰富[6],花色苷等
多酚类物质,花色苷是一种天然的抗氧化剂,具有抗
氧化性、清楚自由基等多种保健和营养功能[7-9]。悬钩
子属中诸多种类的果实中含有丰富的花色苷[10-12]。插
田泡果实也是黑紫色的聚合果,果实中是否含有花色
苷鲜见献资料报道。
对野生植物食药两用的插田泡果实花色苷的研
究,采取不同因素对试验的影响,筛选较好条件设计
正交试验,确定提取插田泡果实花色苷的最佳条件,
提取中花色苷的含量,为后续开发新型果品及综合利
用插田泡资源奠定理论基础。
1 材料和方法
1.1 材料和仪器
插田泡,样品果实于2013年5月采自贵州省安顺
旧州镇野生资源;醋酸、95%乙醇、无水乙醇、盐酸
等,均为国产分析纯。
UV-2550 型紫外可见分光光度计:日本岛津;
SHA-B 型恒温水浴振荡器:江苏金坛市华欧实验仪
器厂;CP-214 电子分析天平:美国奥豪斯。
1.2 方法
1.2.1 最大吸收波长的测定
称取2.0 g插田泡果实,匀浆,按1∶20(g/mL)
的料液比,用0.1%盐酸酸化70%乙醇溶液(pH 3),
置于30 ℃振荡器中浸提1 h,除去残渣得滤液。在
400~700 nm范围内进行扫描,确定插田泡花色苷的
最大吸收波长。
1.2.2 花色苷含量的测定及计算方法
此计算方法参考文献资料[6, 13],吸取3 mL pH 1.0
的盐酸缓冲液和滤液1 mL,混合,摇匀;再吸取3 mL
pH 4.5的醋酸缓冲液和上述滤液1 mL,混合,摇匀,
放置10 min。分别用pH 1.0、pH 4.5的缓冲液为空白对
照,在最大吸收波长处测吸光度,按照公式(1)计
算花色苷提取量。
X=(ApH 1-ApH 4.5)×449.29×DF×V×100/(26 900×
m×1) (1)
式中:X-插田泡花色苷提取量,mg/100 g;V-提
取溶剂的体积,mL;DF-稀释倍数;449.29,矢车菊
素-3-葡萄糖苷的相对分子质量,g/moL;29 600-矢
车菊素-3-葡萄糖苷的摩尔消光系数,L/mol·cm;
m-插田泡质量,g;1-比色皿的光路长度,cm。
1.2.3 单因素试验方法
1.2.3.1 料液比
分别称取2 g果实,匀浆后放于平底烧瓶中,依次
加入20 mL,40 mL,60 mL,80 mL和100 mL体积分数
为70%酸化乙醇(pH 3),在30 ℃下振荡提取1 h。过
滤,保存滤液,定容于100 mL,按1.2.2的方法,用紫
外-可见分光光度计在最大吸收波长处测吸光度,计
算花色苷含量。
1.2.3.2 乙醇体积分数
分别称取2 g果实,匀浆后放于平底烧瓶中,依
次加入40 mL体积分数为50%,60%,70%,80%和
90%的酸化乙醇(pH 3),在30 ℃下振荡提取1 h。过
滤,滤液定容至100 mL。按1.2.2的方法,用紫外-可
见分光光度计在最大吸收波长处测吸光度,计算花色
苷含量。
1.2.3.3 温度
分别称取2 g果 实,匀浆后放于平底烧瓶中,加入
40 mL体积分数为70%酸化乙醇(pH 3),分别在30
℃,40 ℃,50 ℃,60 ℃和70 ℃下振荡提取1 h。过
滤,滤液定容至100 mL,按1.2.2的方法,用紫外-可
见分光光度计在最大吸收波长处测吸光度,计算花色
苷含量。
1.2.3.4 时间
分别称取2 g果实,匀浆后放于平底烧瓶中,加入
40 mL体积分数为70%酸化乙醇(pH 3),分别在30
℃下振荡提取0.5 h,1 h,1.5 h,2 h和2.5 h。过滤,
滤液定容至100 mL,按1.2.2的方法,用紫外-可见分
光光度计在最大吸收波长处测吸光度,计算花色苷
含量。
1.2.4 正交试验
分别称取1 g果实,放于平底烧瓶中,按单因素试
验的条件设计正交试验(表2),分别以一定体积,
一定浓度的酸化乙醇(pH 3),在一定温度下,提取
一定的时间。过滤,滤液转移至100 mL容量瓶。在相
同条件下,再提取1次,滤液转移至100 mL容量瓶,
定容至100 mL。按1.2.2的方法,用紫外-可见分光光
度计在最大吸收波长处测吸光度,计算花色苷含量。
2 结果与分析
2.1 最大吸收波长的测定
采用紫外-可见分光光度法,在400 nm~700 nm
范围内进行扫描,测得插田泡花色苷的最大吸收波长
515 nm。因此测定插田泡花色苷含量时都在此波长下
进行测定,插田泡花色苷扫描图详见图1。
2.2 插田泡花色苷提取的单因素试验结果
料液比、乙醇体积分数、提取温度和提取时间对
插田泡花色苷提取量的影响分别见表1,图2~图5。
由表1可知,单因素试验的结果,不同乙醇体积
分数、料液比、提取温度和提取时间对插田泡叶中花
色苷含量的影响。
2.2.1 料液比
由图2可见,随着料液比的加大,插田泡花色苷
的含量也在增加,但比值超过1∶50(g/mL)后,花
色苷的提取量反而下降,可能与高体积分数乙醇抑制
了插田泡果实中某些花色苷类物质的溶出。因此,选
基金项目:贵州省科技厅联合基金项目“民间食药两用野生植物资源山莓的
利用研究”(合同编号:黔科合J字LKG[2013]04号);贵阳市科技局科技特
派员计划“悬钩子属可食资源的利用及配套种植技术研究”(合同编号:
2011207);贵阳学院院级科研项目“贵州民间食用野生植物插田泡花色苷分
离提取纯化研究”(合同编号:201207)
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《食品工业》2014 年第35卷第 10 期 163
择1∶30,1∶40和1∶50(g/mL)作为正交试验的水
平条件。
图1 插田泡花色苷扫描图
表1 不同因素影响下插田泡花色苷的提取量
A乙醇体积分数 /%
50 60 70 80 90
花色苷含量 /mg·
(100 g)-1 99.23 142.41 154.1 108.38 82.37
B 料液比 /(g·mL-1)
1 ∶ 10 1 ∶ 20 1 ∶ 30 1 ∶ 40 1 ∶ 50
花色苷含量 /mg·
(100 g)-1 67.49 63.76 67.29 148.91 118.15
C 提取温度 /℃
30 40 50 60 70
花色苷含量 /mg·
(100 g)-1 104.72 114.45 139.76 129.55 112.06
D 提取时间 /h
2.5 2 1.5 1 0.5
花色苷含量 /mg·
(100 g)-1 76.23 93.95 115.92 129.5 96.63
图2 料液比对插田泡花色苷提取量的影响
2.2.2 乙醇体积分数
由图3可见,随着乙醇体积分数的增加,插田泡
花色苷的含量也在增加,但乙醇体积分数超过70%
后,花色苷的提取量反而下降。因此,选择60%,
70%和80%作为正交试验的水平条件。
2.2.3 提取温度
由图4可知,当温度在30 ℃~50 ℃之间时,插田
泡果实的花色苷提取量随着温度的增加而逐渐增加,
超过50 ℃时花色苷的提取量开始下降,这与花色苷类
部分物质在高温下被氧化而损失含量,从而导致提取
量下降。因此,选择40 ℃,50 ℃和60 ℃作为正交试
验的水平条件。
图3 乙醇体积分数对插田泡花色苷提取量的影响
图4 提取温度对插田泡花色苷提取量的影响
2.2.4 提取时间
由图5可见,提取时间为1 h时,插田泡果实的花
色苷提取量最高,随着时间的增加,花色苷的提取量
反而降低。因此,选择0.5 h,1 h和1.5 h作为正交试验
的水平条件。
图5 提取时间对插田泡花色苷提取量的影响
2.3 插田泡花色苷正交试验结果
根据单因素试验结果,选择了各因素的3个水平
条件设计为正交试验,正交试验结果详见表2,料液
比、乙醇体积分数、提取温度、提取时间对花色苷提
取的效应曲线见图6。
由表3、表4和图6可见,影响插田泡花色苷提取
因素的主次顺序为D>B>A>C;由表4方差分析结
果可知,各因素对插田泡花色苷提取量的影响差异不
显著;根据极差分析结果,最佳组合为A3B1C3D1,即
提取插田泡花色苷的最佳条件为:80%乙醇溶液(pH
3),按照1∶30(g/mL)的料液比在60 ℃提取插田泡
浆0.5 h。经验证试验,在此最佳条件下得插田泡果实
中花色苷含量达158.06 mg/100 g。
工艺技术
《食品工业》2014 年第35卷第 10 期 164
表2 插田泡花色苷提取正交试验设计及结果
试验号 A B C D 花色苷含量/mg·(100 g)-1
1 1 1 1 1 135.08
2 1 2 2 2 118.90
3 1 3 3 3 96.21
4 2 1 3 2 152.65
5 2 2 1 3 102.52
6 2 3 2 1 116.27
7 3 1 2 3 124.49
8 3 2 3 1 156.75
9 3 3 1 2 121.61
K1 350.190 412.221 359.211 408.099
K2 371.439 378.171 359.661 393.159
K3 402.849 334.089 405.609 323.220
k1 116.730 137.407 119.737 136.033
k2 123.813 126.057 119.887 131.053
k3 134.283 111.363 135.203 107.740
R 17.553 26.044 15.466 28.293
表3 正交试验方差分析结果
因素 自由度 偏差平方和 F比 F临界值
A 2 467.914 0.561
F0.05(2, 8)=4.460
B 2 1 022.972 1.227
C 2 473.841 0.569
D 2 1 368.825 1.642
误差 8 3 333.55
图6 插田泡果实花色苷提取的效应曲线图
3 结论
通过对料液比、乙醇体积分数、提取温度和提取
时间对插田泡果实中花色苷提取量的影响,确定关键
因素并进行正交试验。结果表明,插田泡果实中含丰
富的花色苷。提取花色苷的最优条件是:以0.1%盐
酸的80%乙醇溶液(pH 3)在60 ℃下,按照料液比
为1∶30(g/mL)提取插田泡果浆0.5 h,通过验证试
验,插田泡果实中花色苷提取量达158.06 mg/100 g。
远高于类似方法提取的红树莓[10]中花色苷含量(0.625
mg/g),可为贵州野生插田泡花色苷资源的功能性食
品开发利用奠定理论基础。
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