全 文 ：收稿日期:2011 － 09 － 18
基金项目:海南省科学事业费项目(11 － 21401 － 0006) ;海南省自然科学基金资助项目(509003)
作者简介:何艾(1965 －) ，女，海南文昌人，海南省农业科学院农产品加工设计研究所助理园艺师．
通信作者:冯建成(1972 －) ，男，湖北麻城人，海南大学材料与化工学院副研究员． E-mail:fjc197228@ 126． com
第 2 卷 第 4 期 热 带 生 物 学 报 Vol． 2 No． 4
2011 年 12 月 JOURNAL OF TROPICAL ORGANISMS Dec. 2011
文章编号:1674 － 7054(2011)04 － 0355 － 05
酶法提取红毛丹果皮花色苷的研究
何 艾1，2，张容鹄1，陈秀琼2，冯建成2
(1． 海南省农业科学院 农产品加工设计研究所，海南 海口 570110;2． 海南大学 材料与化工学院，海南 海口 570228)
摘 要:以红毛丹果皮为材料，研究酶法提取花色苷的工艺条件，结果表明，红毛丹果皮花色苷在可见光范
围内的最大吸收波长为 535 nm;纤维素酶适用于花色苷的提取;最佳提取条件:料液比为 1 g∶ 15 mL，采用
pH5． 2 的磷酸氢二钠 －柠檬酸作为缓冲溶液，加酶量为混合液 5%等体积的量，酶解温度 55 ℃，酶解时间
150 min。在此工艺条件下，每克红毛丹果皮可提取 1． 14 mg花色苷。
关键词:红毛丹;果皮;酶法提取;花色苷
中图分类号:TS 201． 2 + 5 文献标志码:A
花色苷是一类天然的可食用的水溶性色素，广泛存在于植物的根、茎、叶、花、果实等器官的细胞液
中，使器官呈现出红色、蓝或紫色等颜色。因花色苷种类繁多、资源丰富且安全无毒，并具有一定的营养
和保健功效，从而引起国内外的广泛关注，花色苷具有十分广阔的应用前景和很高的商业价值［1 － 2］。红毛
丹(Nephelium lappaceum L．)为原产东南亚的无患子科热带果树，又名毛荔枝。红毛丹果实成熟时，果皮
外观呈紫红色，色素含量丰富，但红毛丹在食用时，果皮常常作为废弃物而遗弃，造成天然色素资源的浪
费［3 － 4］。目前，有关红毛丹果皮色素的提取，多采用溶剂浸提法、微波辅助提取等方法，而采用酶法提取红
毛丹果皮花色苷的鲜有报道［4 － 6］。笔者采用单因素法和多因素正交试验法，对酶法提取红毛丹果皮花色
苷的工艺条件进行研究，为红毛丹的综合开发利用提供基础。
1 材料与方法
1． 1 材料
1． 1． 1 材料与试剂 新鲜红毛丹(市售，产地:海南省) ，洗净后剥取果皮，低温烘干，粉碎备用。纤维素
酶(标准活力 700 EGU·g －1)、果胶酶(标准活力 26 000 PG·mL －1)购于丹麦诺维信(中国)投资有限公
司，其他试剂均为国产分析纯。
1． 1． 2 仪器与设备 岛津 UV －2450 紫外可见分光光度计;NBS U410 超低温冰箱;赛多利斯 BSA124 － S
电子天平;梅特勒 FG2 pH计;PALL PURELAB Prima纯水系统;日立 CF16RX高速冷冻离心机。
1． 2 方法
1． 2． 1 红毛丹果皮花色苷提取流程 红毛丹果皮花色苷提取流程:红毛丹果皮→洗净→低温烘干→粉
碎→酶解→离心→过滤→花色苷提取液。
1． 2． 2 花色苷含量的检测方法
1)最大吸收波长的测定。取 1 mL花色苷提取液，用 pH3． 0 的磷酸氢二钠 －柠檬酸缓冲液稀释至 10
mL，以缓冲液作为参比，在 400 ～ 700 nm范围内进行扫描，确定红毛丹果皮中花色苷的最大吸收波长。
2)总花色苷含量的测定方法。总花色苷含量的测定采用单 pH测定法［7］。取 1 mL提取液，用 pH3． 0
DOI:10.15886/j.cnki.rdswxb.2011.04.006
的磷酸氢二钠 －柠檬酸缓冲溶液稀释至 10 mL，以缓冲溶液为参比液，测定其在 535 nm 下的最大吸光度
值 A535nm，以此作为总花色苷含量的检测指标。
3)不同酶对花色苷提取的影响。称取 10 g红毛丹果皮碎末 4 份，按料液比 1 g∶ 10 mL与 pH5． 0 磷酸
氢二钠 －柠檬酸缓冲溶液混合，分别加入与混合液 10%等体积的蒸馏水(作为对照组 CK)、果胶酶、纤维
素酶和混合酶(与混合液 4%等体积的果胶酶 +与混合液 6%等体积的纤维素酶)进行处理;对照组与处
理组均在 50 ℃水浴下暗酶解 1 h后，经 5 000 r·min －1离心 5 min，均采用单 pH测定法测定 535 nm处吸
光度，实验平行进行 3 次。
1． 2． 4 纤维素酶提取花色苷单因素试验
1)料液比的选择。取红毛丹果皮碎末 10 g，分别按不同的料液比 1 g∶ 5 mL，1 g∶ 10 mL，1 g∶ 15 mL，
1 g∶ 20 mL，1 g∶ 25 mL与 pH5． 0 磷酸氢二钠 －柠檬酸缓冲溶液混合，加入与混合液 10%等体积的纤维素
酶，50℃水浴下酶解 1 h后，经 5 000 r·min －1离心 5 min，均采用单 pH测定法测定 535 nm处吸光度，实验
平行进行 3 次。
2)酶量的影响。取红毛丹果皮碎末 10 g，按料液比 1 g∶ 15 mL与 pH5． 0 磷酸氢二钠 －柠檬酸缓冲溶
液混合，分别加入与混合液 1%，5%，10%，15%等体积的纤维素酶，50 ℃水浴下酶解 1 h，后经 5 000
r·min －1离心 5 min，均采用单 pH测定法测定 535 nm处吸光度，实验平行进行 3 次。
3)pH值的影响。取红毛丹果皮碎末 10 g，按料液比 1 g∶ 15 mL分别与 pH3． 0，4． 0，5． 0，6． 0，7． 0 的
磷酸氢二钠 －柠檬酸缓冲溶液混合，加入与混合液 5%等体积的纤维素酶，50 ℃水浴下酶解 1 h，后经 5
000 r·min －1离心 5 min，均采用单 pH测定法测定 535 nm处吸光度，实验平行进行 3 次。
4)酶解温度的选择。取红毛丹果皮碎末 10 g，按料液比 1 g∶ 15 mL与 pH5． 0 磷酸氢二钠 －柠檬酸缓冲
溶液混合，加入与混合液 5%等体积的纤维素酶，分别在 30，40，50，60，70，80 ℃下酶解 1 h，后经 5 000 r·
min －1离心 5 min，均采用单 pH测定法测定 535 nm处吸光度，实验平行进行 3次。
5)酶解时间的选择。取红毛丹果皮碎末 10 g，按料液比 1 g∶ 15 mL与 pH5． 0 磷酸氢二钠 －柠檬酸缓
冲溶液混合，加入与混合液 5%等体积的纤维素酶，60 ℃水浴，分别酶解 40，80，120，160，200 min，后经
5 000 r·min －1离心 5 min，均采用单 pH测定法测定 535 nm处吸光度，实验平行进行 3 次。
1． 2． 5 纤维素酶提取花色苷多因素正交试验 根据单因素试验结果，在纤维素酶用量为混合液 5%等体
积的量的条件下，选取料液比、pH、酶解温度、酶解时间作为考察因素，按 L9(3
4)正交表对酶解法提取花
色苷的工艺条件进行优化，确定花色苷酶法提取的适宜工艺条件。
表 1 因素水平表 L9(3
4)
水平
因 素
A B C D
1 4． 8 1∶ 12 55 90
2 5． 0 1∶ 15 60 120
3 5． 2 1∶ 18 65 150
注:A为磷酸氢二钠 －柠檬酸溶冲液 pH值;B为料液比(W料 ∶ V液 = g∶ mL) ;C为酶解温度 /℃;D为酶解时间 /min。
1.0
0.5
0
吸
光
度
/A
53
5n
m
400 500 535 600 700
波长/nm
图 1 红毛丹果皮花色苷扫描图谱
2 结果与分析
2． 1 最大吸收波长的确定 从图 1 可见，红毛丹果皮花
色苷提取液在可见光范围内扫描的最大吸收波长为 535
nm，这表明该色素为花色苷类色素 ［8］。因此，可在此波
长下进行红毛丹果皮花色苷含量测定。
2． 2 不同酶对花色苷提取的影响 用于花色苷提取的
酶主要有纤维素酶和果胶酶。通过酶解使植物细胞壁软
化、膨胀及崩溃，从而促进花色苷的溶出［2］。从表 2 可以
看出，红毛丹果皮碎末加酶提取，花色苷提取量明显高于
653 热 带 生 物 学 报 2011 年
对照组(CK) ，说明酶法提取花色苷是可行的;对于红毛丹果皮花色苷而言，单一的纤维素酶比单一的果
胶酶提取量更高，这可能是因为纤维素酶破坏了植物的细胞壁，而更利于胞内物质的释放;采用复合酶提
取的花色苷提取量低于相同用量的纤维素酶提取的，这说明两种酶并无明显的协同作用［9］。因此，可以
确定以纤维素酶进行后续的单因素和多因素正交试验。
表 2 不同酶对花色苷提取的影响
处理
水平
1 2 3 平均值
蒸馏水(CK) 0． 152 0． 146 0． 142 0． 147
纤维素酶 0． 642 0． 651 0． 612 0． 635
果胶酶 0． 472 0． 468 0． 443 0． 461
复合酶 0． 511 0． 498 0． 502 0． 504
2． 3 料液比对花色苷提取的影响 由表 3 可知，纤维素酶法提取红毛丹果皮花色苷时，在料液比为1 g∶
5 mL ～1 g∶ 15 mL时，其花色苷提取量随料液比的增大而增加，在料液比 1 g∶ 15 mL 时达到最大;当料液
比继续增加后，花色苷提取量逐渐降低。这是因为在一定的酶解条件下，随着料液比的增加，酶液与果皮
细胞充分接触，可加速细胞壁降解，有助于花色苷的释放;但随着料液比的增大超过一定限度，单位体积
中的酶浓度随之降低，影响细胞壁的降解，不利于花色苷的释放。
表 3 料液比对花色苷提取的影响
料液比 /(g∶ mL)
水平
1 2 3 平均值
1∶ 5 0． 421 0． 45 0． 417 0． 429
1∶ 10 0． 572 0． 591 0． 602 0． 588
1∶ 15 0． 712 0． 718 0． 702 0． 711
1∶ 20 0． 567 0． 573 0． 58 0． 573
1∶ 25 0． 411 0． 398 0． 402 0． 403
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0 2 4 6 8 10 12 14 16
加酶量/%
吸
光
度
/A
53
5n
m
图 2 酶量对花色苷提取的影响
2． 4 加酶量对花色苷提取的影响 由图 2 可以看出，纤
维素酶法提取红毛丹果皮花色苷时，花色苷提取量随酶用
量的增加而增大，当纤维素酶加入量为与混合液 5%等体
积时，花色苷的提取量达到最大，继续增加纤维素酶的用
量，花色苷提取量变化不明显。这是因为当酶量低于与混
合液 5%等体积时，酶量不能满足酶解的需要，影响花色苷
的释放，造成提取量低;而当酶量为与混合液 5%等体积
时，酶解反应充分，继续增加酶用量，就超出了酶解反应需
求量，对花色苷提取量的影响有限，且还增加酶解成本。
因而后续实验，确定将纤维素酶用量控制在与混合液 5%
等体积的量。
2． 5 pH对花色苷提取的影响 由图 3 可知，随着缓冲液 pH的升高，红毛丹果皮花色苷提取量出现先升
后降的现象，在 pH5． 0 时，提取量最高。这是因为该纤维素酶为酸性酶，作用的最适 pH 在 4． 8 ～ 5． 4，在
pH5． 0 下酶解，酶活力较强，有利于红毛丹果皮花色苷提取。
2． 6 酶解温度对花色苷提取的影响 由图 4 可知，酶解温度对红毛丹果皮花色苷的提取量有明显影响，
60 ℃时其提取量达到最大。推测其原因，可能是升温有助于提高细胞膜的通透性，从而有助于提取量的
提高。但花色苷对热敏感，当温度超过某一临界温度时会加速花色苷的降解［7］，因而当提取温度超过 60
℃时反而使提取量下降。
753第 4 期 何 艾等:酶法提取红毛丹果皮花色苷的研究
3 4 5 6 7
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
吸
光
度
/A
53
5n
m
pH
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
吸
光
度
/A
53
5n
m
30 40 50 60 70 80
温度/℃
图 3 pH对花色苷提取的影响 图 4 提取温度对花色苷提取的影响
2． 7 酶解时间对花色苷提取的影响 由表 4 可知，随着酶解时间的延长，花色苷提取量呈现先增后减，
在 120 min时出现 1 个最大值;随着提取时间进一步延长，提取量反而下降。推测其原因，可能是延长提
取时间导致花色苷发生氧化降解，从而损失提取量，因此，适宜的酶解时间为 120 min。
表 4 提取时间对花色苷提取的影响
酶解时间 /min
水平
1 2 3 平均值
40 0． 53 0． 571 0． 545 0． 549
80 0． 712 0． 751 0． 702 0． 722
120 0． 832 0． 838 0． 832 0． 834
160 0． 817 0． 823 0． 805 0． 815
200 0． 731 0． 758 0． 742 0． 744
2． 8 多因素正交实验分析 由表 5 的极差分析可知，极差大小排序为:A ＞ C ＞ D ＞ B，说明在影响酶活性
的关键因素中，缓冲液的 pH 值、酶解温度对花色苷的提取量影响最大。正交试验得出最佳配比为
A3B2C1D3，即红毛丹果皮花色苷酶法提取的工艺条件是:纤维素酶加入量为混合液 5%等体积的量，料液比
为1 g∶ 15 mL，pH5． 2磷酸氢二钠 －柠檬酸缓冲溶液，在55 ℃水浴下酶解150 min。在此工艺条件下，每克红
毛丹果皮可提取 1． 14 mg花色苷。
表 5 正交试验结果
处理组合 A B C D 总花色苷 /A535nm
1 1 1 1 1 0． 793
2 1 2 2 2 0． 750
3 1 3 3 3 0． 703
4 2 1 2 3 0． 965
5 2 2 3 1 0． 871
6 2 3 1 2 0． 987
7 3 1 3 2 1． 071
8 3 2 1 3 1． 320
9 3 3 2 1 1． 124
K1 0． 749 0． 943 1． 033 0． 929
K2 0． 941 0． 980 0． 946 0． 936
K3 1． 172 0． 938 0． 882 0． 996
R 0． 423 0． 042 0． 151 0． 067
853 热 带 生 物 学 报 2011 年
3 结 论
红毛丹果皮花色苷在可见光范围内的最大吸收波长为 535 nm;纤维素酶适宜红毛丹果皮花色苷的提
取。纤维素酶法提取红毛丹果皮花色苷的优化工艺条件组合为:料液比 1g∶ 15mL，pH5． 2 磷酸氢二钠 －
柠檬酸作缓冲溶液，加入酶量为混合液 5%等体积的量，酶解温度 55 ℃，酶解时间 150 min。
参考文献:
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Enzymatic Extraction of Anthocyanins
from Rambutan Fruit Pericarp Tissues
HE Ai1，2，ZHANG Rong-hu1，CHEN Xiu-qiong2，FENG Jian-cheng2
(1． Farm Produce Processing and Design Research Institute，Hainan Academy of Agricultural Sciences ，Haikou 570110，China;
2． College of Materials and Chemical Engineering，Hainan University，Haikou 570228，China)
Abstract:The crude anthocyanins from Rambutan fruit pericarp tissues were natural food additives． In our re-
port，the extraction conditions by enzyme solution were optimized． The results showed that the maximum absorp-
tion wave length of the anthocyanins was 535 nm ，the optimal enzyme was cellulase ，and the optimum condi-
tions of enzymatic extraction were as follows:the ratio of dry pericarp to extracting solution was 1∶ 15(g∶ mL) ，
pH value of enzyme solution was 5． 2，the amount of enzyme was 5%，the digest temperature was 55 ℃，the di-
gest time was 150 min． It was under the condition that the content of anthocyanins reached 1． 14 mg·g －1 fruit
pericarp．
Key words:rambutan;fruit pericarp;enzymatic extraction;anthocyanins
953第 4 期 何 艾等:酶法提取红毛丹果皮花色苷的研究