全 文 ：　第 31卷第 3期
2011年 6月
惠州学院学报(自然科学版)
JOURNALOFHUIZHOUUNIVERSITY
Vol.31.No.3
Jun.2011
收稿日期:2011-05-20
基金项目:惠州市科技计划项目(A5 09· 2026)
作者简介:王精明(1965-),男 ,广东饶平人 ,副教授 ,研究方向为采后生理及食品加工。
黑花生衣色素的提取工艺条件研究
王精明
(惠州学院　生命科学系 , 广东　惠州　516007)
　　摘　要:以色素溶液的吸光度为指标 ,采用乙醇水溶液浸提的方法 , 对黑花生衣色素的提取条件进行研究。通
过黑花生衣色素在不同的乙醇浓度 、不同的料液比 、提取温度 、提取时间四个条件下进行单因素试验 , 运用对提取效
果影响较大的乙醇浓度 、料液比 、提取温度和提取时间的三个不同水平进行正交试验。单因素试验结果表明 , 黑花
生衣色素的最佳提取剂是浓度为 70%的乙醇 , 料液比为 1∶50,温度为 60℃, 提取时间是 120分钟。通过正交试验得
到的最佳浸提条件为乙醇浓度 70%, 料液比 1∶40,提取温度 80℃, 提取时间 90分钟 ,在此条件下 , 黑花生衣色素提
取液的吸光度为 0.575。
关键词:黑花生;色素;提取
中图分类号:TS202.3　　文献标识码:A　　文章编号:1671-5934(2011)03-0032-05
黑花生是采用有性杂交 ,历经多年选育而成。该品种的育成填补了 “黑色食品 ”中黑色花生的空白。黑色花
生与普通花生相比 ,具有高蛋白 、高精氨酸 、高硒 、高钾等特点 ,而产量与一般花生无异 ,在保健食品医疗等方面具
有广阔的开发前景 [ 1] 。
黑花生与普通的红衣花生相比 ,前者种衣中含有较高含量的花色苷 ,且其色泽深 ,容易提取 [ 2] 。试验发现 ,黑
花生衣色素的主要成分为花色苷类色素 [ 3] 。花色苷具有抗氧化 、抗突变 、抗肿瘤 、降低低密度脂蛋白等功能 ,开发
花色苷类色素具有广阔的市场前景。黑花生衣色素是水溶性色素 ,易溶于热水 、乙醇和甲醇 ,不溶于乙醚 、石油
醚 、乙酸乙酯等有机溶剂。提取黑花生衣色素能为食品工业提供优质的天然食用色素—花色苷。
对水溶性 、醇溶性的花色苷类色素的生产目前多采用有机溶剂浸提 [ 4] 。溶剂的选择主要依据以下几个原则:
溶剂对有效成分溶解度大 ,对杂质溶解度小;溶剂不能与被提取成分起化学变化;溶剂要经济 、易得 、使用安全
等 [ 3] 。本研究曾尝试直接用水提取 ,但发现提取速度慢 ,而且提取率不高。乙醇具有成本低廉和无毒性的特点 ,
对于极性大的花色苷色素的提取是优良的提取溶剂。因此 ,本研究采用含水乙醇作为提取剂 ,对 “黑丰 1号 ”黑花
生衣色素的提取工艺参数进行优化 ,为开发利用黑花生衣色素提供理论依据。
1　材料与方法
1.1　主要试剂与材料
主要试剂:无水乙醇(分析纯);浓盐酸。
植物材料:“黑丰一号 ”黑花生(ArachishypogaeaL.),购于河北邯郸市馆陶县鑫农农业公司。
1.2　主要仪器
721G分光光度计(厦门分析仪器厂);HWS12型电热恒温水浴锅(上海一恒科学仪器有限公司);SHZ-II型
循环水真空泵(上海亚荣生化仪器厂);DF-20型流水式高速粉碎机(温岭市大德中药机械有限公司制造);恒温
干燥箱(上海实验仪器厂有限公司);MP120-2型电子天平(上海精密科学仪器有限公司)等。
1.3　色素提取的工艺流程
黑花生※去壳※烘烤※取花生衣※粉碎※溶剂浸提※滤液
具体过程:将黑花生去壳 ,果仁置于烘箱 60℃下烘烤 24小时后 ,手工去衣 ,用高速粉碎机粉碎黑花生衣 ,制成
　第 3期 王精明:黑花生衣色素的提取工艺条件研究
花生衣粉末 ,贮藏备用。准确称取黑花生衣粉末 1 g(精确到 0.0001)于带橡胶塞的锥形瓶中 ,加入一定量的含水
乙醇(含 0.01%HCL)[ 4] ,置于水浴锅中恒温浸提一段时间 ,抽滤 ,滤液用 50mL的容量瓶定容(保持容量瓶中色素
液含等浓度的乙醇)。
1.4　色素的测定方法
用 721G分光光度计对用乙醇水溶液浸提的花生衣色素溶液进行扫描 , 测定其吸光值。黑花生衣色素提取
液在 525 nm处有最大吸收峰。此后试验中以 525 nm处的吸光度值来衡量提取效果的差异 [ 5] 。
1.5　单因素试验
对乙醇浓度 ,料液比 ,浸提温度 ,浸提时间这四个因素进行单因素试验 ,探讨黑花生衣色素提取的单个因素的
适宜水平范围。
1.6　正交试验
为了找出最佳的提取条件组合 ,根据前面单因素的实验结果 ,选取乙醇浓度 、料液比 、提取温度 、提取时间三
个较好水平 ,进行正交试验 ,试验因素水平见表 1。使用 L9(34)正交表 ,试验因素水平表如下:
表 1　试验因素水平
水平 A:乙醇浓度 B:料液比 C:浸提温度 D:浸提时间
1 60% 1∶30 60℃ 90min
2 70% 1∶40 70℃ 120min
3 80% 1∶50 80℃ 150min
2　结果与分析
2.1　不同的乙醇浓度对浸提效果的影响
提取剂浓度是影响提取效果的一个重要因素。本试验采用 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% (质量百分比)
的乙醇对黑花生衣粉末进行提取 ,研究不同提取剂浓度对提取率的影响。其他提取条件固定为:提取时间 60
min,温度 60℃,料液比为 1∶50,提取次数一次。
图 1　乙醇浓度对黑花生衣色素吸光度的影响
由图 1可知 ,在乙醇浓度 30% ～ 70%的范围内 ,随着乙醇浓度的升高 ,吸光度也随着增加 ,在乙醇浓度为 70%
时 ,吸光度达到最大值。当乙醇浓度达到 80%时 ,吸光值变小 ,由于考虑到成本问题 ,本试验采用浓度为 60%的
乙醇作为提取剂。
2.2　料液比对浸提效果的影响
料液比是提取过程的一个重要因素。从传质速率的角度来讲 ,主要表现为影响固相主体和液相主体之间的
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浓度差 ,即传质推动力。料液比小 ,两相间的浓度差小 ,从而传质推力小。其次 ,料液比的大小会影响两相的混合
情况。料液比中溶剂比例的提高必然会提高传质推动力 ,但也提高了生产成本及后续处理的难度 ,所以溶剂比例
不宜太高。本试验研究不同提取料液比对提取率的影响。其它提取条件固定为:提取时间 60 min,乙醇浓度为
60%,提取温度 60℃,提取次数一次。
图 2　料液比对黑花生衣色素吸光度的影响
(注:AV表示以 l:l为基准比例 , 其他比例下测得的 A换算成和它相同总体积下的 A,即 AV。)
本试验研究不同提取料液比对提取率的影响。由图 2可以看出 ,随着料液比的增大 ,吸光度也在增大。这可
能是随着溶剂量的增多 ,增大了对色素的溶解程度 ,从而增大了吸光度。以前后两个料液比的吸光度做比较 ,分
别增加了 0.242、 0.216、 0.193、 0.180和 0.132。由上可知 ,随着料液比的增大 ,吸光度的变化量也在逐渐减少 ,
在料液比为 1∶50以后 ,吸光度的变化量基本趋于稳定 ,无明显的变化 ,因此为节约溶剂 ,降低成本 ,可选择料液比
为 1∶50。
2.3　温度对浸提效果的影响
温度是影响提取结果的一个重要因素。对于大多数物质而言 ,温度升高 ,可以提高物质的溶解度 ,分子运动
越剧烈 ,物质扩散越快 ,因此提取速度也越快。本试验研究不同提取温度对提取率的影响。其他提取条件固定
为:提取时间 60 min,乙醇浓度为 60%,料液比 1∶50,提取次数一次。
图 3　提取温度对黑花生衣色素吸光度的影响
从图 3可以看出 ,从 30℃～ 60℃的温度范围内 ,随着温度的升高 ,吸光值逐渐增大 ,当温度达到 60℃时 ,吸光
度最大。显然 ,在一定的温度范围内 ,随着温度的增加 ,分子运动加剧 ,物质扩散加快 ,色素提取的效果越好 ,吸光
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度也就越大。当温度继续升高 ,则吸光度出现下降趋势。这可能与花色苷热不稳定 ,发生降解有关 [ 6] 。因此一般
选用 60℃作为浸提温度。
2.4　提取时间对浸提效果的影响
一般来说 ,提取时间越长 ,提取越充分 ,提取率越高。其他提取条件固定为:乙醇浓度为 60%,提取温度
60℃,料液比 1∶50,提取次数为一次。
图 4　提取时间对黑花生衣色素吸光度的影响
由图 4可知 ,随着提取时间的增加 ,吸光度增大 ,在提取时间 120 min时达到最高 ,以后又趋于下降。这表明 ,
提取时间与色素变化密切相关 ,时间过短 ,可能提取还不够充分 ,所以吸光度不大;但时间过长 ,又可能引起黑花
生衣色素结构的变化进而使吸光度降低。故可以考虑最佳提取时间为 120 min。
2.5　正交试验
表 2　正交试验结果
试验号 A乙醇浓度 B料液比 C浸提温度 D浸提时间 吸光度
1 1 1 1 1 0.320
2 1 2 2 2 0.322
3 1 3 3 3 0.319
4 2 1 2 3 0.469
5 2 2 3 1 0.575
6 2 3 1 2 0.507
7 3 1 3 2 0.445
8 3 2 1 3 0.467
9 3 3 2 1 0.488
K1 0.320 0.411 0.431 0.461
K2 0.517 0.455 0.426 0.425
K3 0.467 0.438 0.446 0.418
R 0.197 0.044 0.020 0.043
从表 2.5极差分析表明 ,各因素的主次关系为:乙醇浓度 >料液比 >浸提时间 >浸提温度。最佳试验条件为
A2B2C3D1 ,即较优的提取条件组合为乙醇浓度 70%,料液比 1∶40,提取温度 80℃和提取时间 90min。在此条件下 ,
黑花生衣色素提取液的吸光度为 0.575。
3　小结与讨论
目前 ,花生衣色素的提取方法主要有几种:一种是酶法 ,在 35℃, pH4.7的条件下用多酚氧化酶处理花生衣 ,
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然后用酸碱处理制取色素 [ 7] 。二是用酸或酸 -碱处理花生衣制取色素 [ 8] 。三是利用乙醇 -水溶液进行浸提。邵
晓芬等 [ 9]采用醇的水溶液提取了花生衣天然色素。以稀乙醇作为提取剂比单纯用水提取具有速度更快 、提取率
更高 、色泽更透明等优点 [ 3] ,此外乙醇无毒 、价格低廉。因此 ,本试验采用含水乙醇作为提取剂。
在本试验中 ,在乙醇浓度 30% ～ 70%的范围内 ,随着浓度的升高 ,吸光度也逐渐增大。当乙醇浓度为 70%
时 ,吸光度达到最大值 ,但在乙醇浓度达到 80%时 ,吸光度变小 ,由于考虑到成本问题 ,宜选用浓度为 60%的乙醇
作为提取剂;随着料液比的增大 ,吸光度也在增大。这应该是溶剂的量增多 ,会增大对色素的溶解程度 ,吸光度也
就自然地增大。但当料液比超过 1∶50时 ,吸光度的变化量基本趋于稳定 ,无明显的变化 ,因此为节约溶剂 ,降低
成本 ,可选择料液比为 1∶50;适当的温度 ,会加剧分子运动 ,提高色素提取率 ,但过高的温度会导致花色苷结构发
生变化 ,从而导致吸光度的变化 ,因此 , 60℃左右作为黑花生衣色素的提取温度较合适;提取时间与色素变化密切
相关 ,时间过短 ,可能提取还不够充分 ,所以吸光度度不大 ,可以考虑最佳提取时间为 120 min。
通过单因素试验得出提取黑花生衣色素单个因素的水平范围 ,选取乙醇浓度 、料液比 、提取温度 、提取时间三
个较好水平 ,进行正交试验 ,结果表明较优的提取条件组合为乙醇浓度 70%,料液比 1∶40,提取温度 80℃,提取时
间 90min。在此条件下 ,色素的吸光度最佳 ,其吸光度为 0.575。
参考文献:
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【责任编辑:王国莉】
StudyontheExtractionofBlackPeanutSkinPigment
WANGJing-ming
(DepartmentofLifeScience, HuizhouUniversity, Huizhou516007 , GuangdongChina)
Abstract:Theblackpeanutskinpigmentwasextractedwithaqueousethanolandextractionconditionswasstudied.Furthermore, the
resultwasdecidedbytheabsorbanceofspectrophotometer.Withthedifferentethanolconcentration, thediferentratiooftheblackpea-
nutskintothesolvent, thetemperatureandtheextractivetime, thesinglefactorexperimentwascarried.Threebetterlevelofeverysin-
glefactorwasstudiedinorthogonalexperiment.Thesinglefactorexperimentindicatedthatthebestconditionofextractionisethanol
concentration70%, themixtureratiooftheblackpeanutskintothesolventisl∶50, thetemperatureis60℃, theextractivetimeis120
minutes.Byorthogonalexperiment, theoptimumextractiveparametersareethanolconcentration70%, extractiveemperature80℃, the
mixtureratiooftheblackpeanutskintothesolventisl∶40 andtheextractivetimeis90 minutes, inthiscircumstance, theabsorbance
ofblackpeanutskinpigmentis0.575.
Keywords:blackpeanut;pigment;extracting
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