全 文 ：北方园艺２０１４（２３）：１１３～１１６ ·贮藏保鲜加工·
第一作者简介：张敏（１９７１－），女，本科，助理研究员，研究方向为食
品有效物质提取及功能性开发。Ｅ－ｍａｉｌ：２７１０９５６３５＠ｑｑ．ｃｏｍ．
基金项目：吉林省教育厅“十二五”科学技术研究资助项目（２０１２
第４６５号）。
收稿日期：２０１４－０９－０９
响应面法优化蓝靛果花色苷提取工艺研究
张 敏，刘 刚，张 雁 南，陈 飞 雪
（吉林工程技术师范学院 食品工程学院，吉林 长春１３００５２）
摘 要：以野生蓝靛鲜果为试材，以吸光度为评价指标，研究了乙醇浓度、料液比、提取时间、
提取温度对蓝靛果花色苷提取量的影响；并通过响应面法优化，研究了蓝靛果花色苷提取的最佳
工艺条件。结果表明：蓝靛果花色苷的最佳提取条件为料液比１∶１２ｇ／ｍＬ、乙醇体积分数６６％、
提取温度５７℃、提取时间９２ｍｉｎ，在此条件下蓝靛果花色苷的提取量为３２８．５５ｍｇ／１００ｇ。
关键词：蓝靛果；花色苷；响应面分析法；提取
中图分类号：Ｓ ６６３．９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１－０００９（２０１４）２３－０１１３－０４
花色苷是存在于果蔬中的一类天然色素，许多研究
表明它具有较多生理活性功能，包括抗氧化及消除自由
基、降低血清及肝脏中的脂肪含量、抗变异及抗肿瘤，防
止体内过氧化作用等［１］。花色苷作为一种天然食用色
素，安全、无毒、资源丰富，而且具有一定营养和药理作
用，在食品、化妆品、医药领域有着巨大应用潜力［２］。
蓝靛果忍冬（Ｌｏｎｉｃｅｒａ ｅｄｕｌｉｓ Ｔｕｒｃｚ）属忍冬科忍冬
属浆果，是一种新兴的野生浆果资源［３］，又名蓝靛果、黑
瞎子果、山茄子、羊奶子等，蓝靛果忍冬的果实是一种蓝
黑色或紫色浆果，含有可食用的天然紫红色素，是提取
可食用天然植物色素的良好资源［４］。蓝靛果色素属多
酚类衍生物中的花青素类［５］，花青素与糖以糖苷键结合
而形成糖苷，称为花色苷（ａｎｔｈｏｃｙａｎｉｎ）［６］。
花色苷的提取的方法主要有溶剂浸提法、微波辅助
萃取法、超声波辅助提取法、酶解提取法、超临界萃取
法、超高压辅助提取法［７］。现以速冻蓝靛果为原料，以
１％的柠檬酸乙醇溶液［２］为提取剂，采用回流提取工艺，
应用响应面法对蓝靛果花色苷的提取工艺进行优化，旨
在为蓝靛果花色苷的生产开发应用提供依据。
１ 材料与方法
１．１ 试验材料
供试蓝靛果采自吉林省蛟河长白山地区的野生鲜
果，挑选除杂后速冻贮藏；柠檬酸、磷酸氢二钠、无水乙
醇（均为分析纯）（北京化工厂）。仪器设备：Ｌ２可见分光
光度计（上海仪电分析仪器有限公司），ｐＨＳ－３Ｃ型酸度
计（上海精密科学仪器有限公司），ＨＨ－Ｓ型水浴锅（巩义
市予华仪器有限责任公司），ＳＨＢ?ⅢＡ循环水式多用真
空泵（巩义市予华仪器有限责任公司），ＡＬ１０４电子天平
（梅特勒－托利多仪器（上海）有限公司）。
１．２ 试验方法
１．２．１ 单因素试验 乙醇浓度对花色苷提取量的影响：
提取剂为３５％、４５％、５５％、６５％、７５％、８５％等不同体积
分数的１％柠檬酸乙醇溶液，料液比为１∶１０ｇ／ｍＬ，水
浴温度４５℃，提取时间９０ｍｉｎ，过滤，稀释，在５２０ｎｍ处
测定吸光度。提取温度对花色苷的提取量的影响：设置
提取温度分别为３５、４５、５５、６５、７５、８５℃等，料液比为１∶
１０ｇ／ｍＬ，提取剂为体积分数６５％的柠檬酸乙醇溶液，提
取时间９０ｍｉｎ，过滤，稀释，在５２０ｎｍ处测定吸光度。回
流提取时间对花色苷提取量的影响：设置提取时间分别
为３０、５０、７０、９０、１１０、１３０、１５０ ｍｉｎ，料液比为 １∶
１０ｇ／ｍＬ，提取剂为体积分数６５％的柠檬酸乙醇溶液，水
浴温度４５℃，过滤，稀释，在５２０ｎｍ处测定吸光度。料
液比对花色苷提取量的影响：设置料液比分别为１∶６、
１∶８、１∶１０、１∶１２、１∶１４、１∶１６、１∶１８ｇ／ｍＬ等，提取剂
为体积分数６５％的柠檬酸乙醇溶液，水浴温度４５℃，提
取时间９０ｍｉｎ，过滤，稀释，在５２０ｎｍ处测定吸光度。
１．２．２ 提取工艺优化 根据Ｂｏｘ－Ｂｅｈｎｋｅｎ的中心组合
试验设计原理［８］，以花色苷提取液的吸光度为响应值，
通过响应面分析进行蓝靛果花色苷提取条件的优化。
在单因素试验基础上，选取对花色苷提取量影响比较大
的乙醇浓度、提取温度、提取时间３个因素，固定料液比
１∶１２ｇ／ｍＬ，采用３因素３水平的响应面分析方法设计
试验，分析因素与水平设计见表１。
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表１ 中心组合设计的因素与水平
Ｔａｂｌｅ １ Ｖａｒｉａｂｌｅｓ ａｎｄ ｌｅｖｅｌｓ ｉｎ ｃｅｎｔｒａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｄｅｓｉｇｎ
水平
因素
Ｘ１乙醇体积分数／％ Ｘ２提取温度／℃ Ｘ３提取时间／ｍｉｎ
－１ ５５ ４５ ７０
０ ６５ ５５ ９０
１ ７５ ６５ １１０
１．３ 项目测定
准确称取５．００ｇ冷冻蓝靛果，置于研钵中研磨后，
在一定条件下回流提取１次，过滤，用ｐＨ ４．５的柠檬
酸／Ｎａ２ＨＰＯ４ 缓冲溶液定容至２５０ｍＬ，再稀释５倍，测
定吸光度，以吸光度为考察指标研究各因素对蓝靛果花
色苷提取量的影响。蓝靛果花色苷含量以矢车菊色素－
３－葡萄糖苷［９］计，按照参考张雁南等［１０］、赵慧芳等［１１］的
方法计算。
２ 结果与分析
２．１ 乙醇浓度对花色苷提取量的影响
由图１可知，随着乙醇溶液体积分数的提高，吸光
度先增大后下降，花色苷的提取和提取液的极性有
关［６］，乙醇水溶液的极性随乙醇体积分数的增加而减
小，乙醇体积分数在６５％时吸光度值最大，说明蓝靛果
花色苷的极性与体积分数６５％的酸性乙醇溶液相似，因
此乙醇体积分数适宜选择在６５％左右。
图１ 乙醇浓度对花色苷提取量的影响
Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｅｔｈａｎｏｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｎ
ａｎｔｈｏｃｙａｎｉｎ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ａｍｏｕｎｔ
２．２ 提取温度对花色苷提取量的影响
花色苷无论是在天然体系还是在模拟体系，其稳定
性都会明显受到温度的影响［２］。由图２可知，５５℃时吸
光度值达最大值，曲线呈先上升后下降趋势。提取温度
较低时，随提取温度增加，分子运动速度增加，有利于花
色苷的溶出；花色苷属于黄酮类化合物［１－２］，高温长时间
作用会导致花色苷结构破坏。因此提取温度在５５℃左
右较为适宜。
２．３ 提取时间对花色苷提取量的影响
当提取温度一定时，随提取时间的延长花色苷溶
图２ 提取温度对花色苷提取量的影响
Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ
ａｎｔｈｏｃｙａｎｉｎ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ａｍｏｕｎｔ
出，吸光度呈增大趋势，达到一定程度后再延长提取时
间，由于高温长时间的作用会导致花色苷的部分结构被
破坏。图３表明，提取９０ｍｉｎ时吸光度最大，因此提取
时间控制在９０ｍｉｎ左右。
图３ 提取时间对花色苷提取量的影响
Ｆｉｇ．３ Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｏｎ
ａｎｔｈｏｃｙａｎｉｎ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ａｍｏｕｎｔ
２．４ 料液比对花色苷提取量的影响
由图４可知，随着溶剂用量的增加，花色苷提取液
的吸光度先增大后缓慢下降，料液比降到１∶１２ｇ／ｍＬ
时吸光度最大。干扰杂质的溶出量一般会随提取剂用
量增加而增加，影响花色苷提取液的吸光度测定，同时，
达到最佳提取剂用量后继续增加用量，会造成溶剂的浪
费，也给后续浓缩工作带来麻烦，因此料液比选择１∶
１２ｇ／ｍＬ。
图４ 料液比对花色苷提取量的影响
Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｓｏｌｉｄ－ｌｉｑｕｉｄ ｒａｔｉｏ ｏｎ
ａｎｔｈｏｃｙａｎｉｎ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ａｍｏｕｎｔ
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北方园艺２０１４（２３）：１１３～１１６ ·贮藏保鲜加工·
２．５ 提取工艺条件的优化
响应面分析方案及结果见表２，方差分析结果见表３。
表２ 中心组合试验方案与结果
Ｔａｂｌｅ ２ Ｃｅｎｔｒａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｄｅｓｉｇｎ ｍａｔｒｉｘ ａｎｄ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔｓ
试验号
因素
Ｘ１ Ｘ２ Ｘ３
Ｙ吸光度
１ １ ０ １ ０．７０５
２ －１ １ ０ ０．６７９
３ ０ ０ ０ ０．７８４
４ －１ －１ ０ ０．６２２
５ ０ ０ ０ ０．７８６
６ ０ －１ １ ０．７０６
７ ０ ０ ０ ０．７８２
８ ０ －１ －１ ０．６４３
９ １ －１ ０ ０．６８６
１０ ０ １ １ ０．７３２
１１ －１ ０ －１ ０．６２６
１２ －１ ０ １ ０．６７７
１３ ０ ０ ０ ０．７８４
１４ ０ ０ ０ ０．７８１
１５ ０ １ －１ ０．７１６
１６ １ ０ －１ ０．６７８
１７ １ １ ０ ０．７０７
表３ 方差分析结果
Ｔａｂｌｅ ３ Ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｖａｒｉａｎｃｅ
方差来源 平方和 自由度 均方 Ｆ值 Ｐ值
模型 ０．０５０３４ ９ ０．００５５９ ４４２．６５８ ＜０．０００１＊＊
Ｘ１ ０．００３７０ １ ０．００３７０ ２９２．６６３ ＜０．０００１＊＊
Ｘ２ ０．００３９２ １ ０．００３９２ ３０９．９２５ ＜０．０００１＊＊
Ｘ３ ０．００３０８ １ ０．００３０８ ２４３．８４３ ＜０．０００１＊＊
Ｘ１Ｘ２ ０．０００３２ １ ０．０００３２ ２５．６４２ ０．００１５＊＊
Ｘ１Ｘ３ ０．０００１４ １ ０．０００１４ １１．３９６ ０．０１１８＊
Ｘ２Ｘ３ ０．０００５５ １ ０．０００５５ ４３．７０５ ０．０００３＊＊
Ｘ１２ ０．０１９９４ １ ０．０１９９４ １ ５７８．４４３ ＜０．０００１＊＊
Ｘ２２ ０．００７１０ １ ０．００７１０ ５６２．２０１ ＜０．０００１＊＊
Ｘ３２ ０．００７８１ １ ０．００７８１ ６１８．２８３ ＜０．０００１＊＊
残差 ０．００００９ ７ ０．００００１
失拟误差 ０．００００７ ３ ０．００００２ ６．４２５ ０．０５２１
纯误差 ０．００００２ ４ ０．０００００４
总离差 ０．０５０４３ １６
注：＊＊表示极显著水平（Ｐ＜０．０１），＊表示显著水平（Ｐ＜０．０５）。
采用软件Ｄｅｓｉｇｎ Ｅｘｐｅｒｔ ７．０对所得数据进行回归
分析，得到以下回归方程：Ｙ＝０．７８３４＋０．０２１５Ｘ１＋
０．０２２１Ｘ２ ＋０．０１９６Ｘ３ －０．００９Ｘ１Ｘ２ －０．００６Ｘ１Ｘ３ －
０．０１１８Ｘ２Ｘ３－０．０６８８Ｘ１２－０．０４１１Ｘ２２－０．０４３１Ｘ３２。
由表３可知，模型的相关系数Ｒ２＝０．９９８２，模型的
显著水平Ｐ＜０．０００１，方程的失拟误差（Ｐ＝０．０５２１）不显
著，该回归模型对试验结果拟合较好，该试验方法比较
可靠。从表３还可以看出，Ｘ１Ｘ３ 对试验结果影响显著
（Ｐ＜０．０５），其它项对试验结果影响极显著（Ｐ＜０．０１），
各因素对花色苷提取量影响的大小顺序为提取温度＞
乙醇体积分数＞提取时间。
３个因素两两交互作用对蓝靛果花色苷提取量的
影响见图５。由图５可以看出，响应曲面的坡度陡峭，等
高线的形状为椭圆形，表明各两因素交互作用显著，与
表３的分析结果一致。
回归模型预测的蓝靛果花色苷最佳提取工艺条件
为乙醇体积分数６６．０２％、提取温度５７．２３℃、提取时间
９２．１４ｍｉｎ，预测提取液的吸光度理论值０．７８９。将各参
数调整简化为乙醇体积分数６６％、提取温度５７℃、提取
时间９２ｍｉｎ，在该条件下进行３次验证试验，测得的结
果取平均值为０．７８７，说明该提取工艺参数准确可靠。
通过计算得出，在最佳工艺条件下蓝靛果花色苷的提取
量为３２８．５５ｍｇ／１００ｇ。
３ 结论
该试验采用含有１％柠檬酸的酸性乙醇作为提取
剂，利用响应面法优化蓝靛果花色苷的回流提取工艺，
结果表明，影响蓝靛果花色苷提取量的各因素的主次顺
序为提取温度＞乙醇溶液体积分数＞提取时间，最佳提
取条件为料液比１∶１２ｇ／ｍＬ、乙醇体积分数６６％、提取
温度５７℃、提取时间９２ｍｉｎ，在此条件下蓝靛果花色苷
的提取量为３２８．５５ｍｇ／１００ｇ。
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５１１
·贮藏保鲜加工· 北方园艺２０１４（２３）：１１３～１１６
注：固定水平：乙醇体积分数６５％；提取时间９０ｍｉｎ；提取温度４５℃。
图５ 各因素之间交互作用影响花色苷提取量的响应面和等高线图
Ｆｉｇ．５ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄ ｃｏｎｔｏｕｒ ｐｌｏｔｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐａｉｒｗｉｓｅ ｅｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｎ ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ａｎｔｈｏｃｙａｎｉｎ
Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｌｏｎｉｃｅｒａ ｅｄｕｌｉｓ Ａｎｔｈｏｃｙａｎｉｎ ｂｙ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ
ＺＨＡＮＧ Ｍｉｎ，ＬＩＵ Ｇａｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｙａｎ－ｎａｎ，ＣＨＥＮ Ｆｅｉ－ｘｕｅ
（Ｃｏｌｅｇｅ ｏｆ Ｆｏｏｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉｌｉｎ Ｔｅａｃｈｅｒｓ’Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ，Ｊｉｌｉｎ １３００５２）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ Ｌｏｎｉｃｅｒａ ｅｄｕｌｉｓ ａｎｔｈｏｃｙａｎｉｎ ａｓ ｍａｔｅｒｉａｌ，ｗｉｔｈ ａｂｓｏｒｂａｎｃｅ ａｓ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘｅｓ，ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｅｔｈａｎｏｌ
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｓｏｌｉｄ－ｌｉｑｕｉｄ ｒａｔｉｏ，ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ，ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｔｏ ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ Ｌｏｎｉｃｅｒａ ｅｄｕｌｉｓ
ａｎｔｈｏｃｙａｎｉｎ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ，ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅ
ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｏｌｉｄ－ｌｉｑｕｉｄ ｒａｔｉｏ ｗａｓ １∶１２ｇ／ｍＬ，ｅｔｈａｎｏｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｗａｓ ６６％，ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗａｓ
５７℃，ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｗａｓ ９２ｍｉｎｕｔｅｓ，ｕｎｄｅｒ ｔｈｅｓｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｎｔｈｏｃｙａｎｉｎ ａｍｏｕｎｔ ｗａｓ ３２８．５５ｍｇ／１００ｇ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｌｏｎｉｃｅｒａ ｅｄｕｌｉｓ；ａｎｔｈｏｃｙａｎｉｎ；ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ；ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ
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