【论文】紫甘薯中花青素提取工艺及测定方法研究-紫薯中花青素的提取
何际婵++董志超
摘 要 研究了提取红肉火龙果果酒渣中花青素的乙醇（提取溶剂）浓度（体积分数）、温度、pH、液料比对花青素提取率的影响。在单因素试验条件下，采用正交试验方法对提取过程的工艺条件进行优化，确定提取红肉火龙果果酒渣中花青素提取的最佳工艺参数为提取温度50℃、乙醇浓度50%、液料比1∶20、pH值为2。
关键词 火龙果 ；果酒渣 ；花青素 ；正交试验
中图分类法 TS255.36 文献标识码 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2017.11.016
Extraction Technology of Anthocyanin from Red Pitaya Wine Lees
HE Jichan DONG Zhichao
（Tropical Crops Genetic Resources Institute， CATAS， Danzhou， Hainan 571737）
Abstract The effect of extracting solvent concentration，temperature，pH and solid-liquid ratio on extraction rate of anthocyanidin were analyzed. Under the condition of single factor experiment， the extraction technique parameters were optimized with orthogonal test，the optimal extracting technique parameters of Pitaya wine lees anthocyanidin were determined as follows： The ethanol concentration was 50%， the temperature was 50℃， the solid-liquid ratio was 1 ： 20， the pH was 2.
Keywords Pitaya ； wine lees ； anthocyanidin ； orthogonal test
花青素又称花色素，是一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素，有抗氧化、抗自由基、抗衰老的作用。近年来，天然色素以其安全且具有多种生理功能和药理活性而日益受到人们的青睐，被广泛应用于食品、化妆品生产[1-2]。火龙果（Pitaya）为仙人掌科（Cactaceae）量天尺属[Hylocereus （A. Berger） Britton et Rose]的果用栽培品种[3]，火龙果按其果皮果肉的颜色可分为红皮白肉、红皮红肉、黄皮白肉3个品种，其中的红肉火龙果[Hylocereus monacanthus （Lemaire） Britton et Rose]因含有大量丰富的花青素而被用于多种加工[4-5]。而在火龙果果酒的生产过程中，产生的果酒渣多被当作废弃物丢掉，在被丢弃的果酒渣中往往含有大量的花青素，一定程度上造成资源浪费。本实验以红肉火龙果果酒生产过程中产生的废弃果酒渣为原料，提取其中的花青素，采用单因素试验和正交试验优化火龙果果酒渣中花青素的提取工艺，加强对火龙果加工废弃物的综合利用，并为红肉火龙果果酒渣中花青素的工业化生产提供有一定的依据。
1 材料与方法
1.1 材料
红肉火龙果果酒渣，自制；UV2400紫外分光光度计，上海宇恒仪器有限公司。
1.2 方法
1.2.1 花青素含量测定
参照朱敏等的方法[6]测定。
1.2.2 红肉火龙果果酒渣制备工艺路流程
红肉火龙果→去皮→果肉打碎→果汁调整（糖度）→酵母接种→酒精发酵→过滤→红肉火龙果果酒渣。
1.2.3 单因素试验
分别以不同的提取时间、提取温度、液料比、浓度（体积分数，下同）的乙醇提取剂作为影响因素，考察其对红肉火龙果果酒渣中花青素提取率的影响。
1.2.4 正交试验
在单因素实验结果基础上，以乙醇提取剂浓度、pH、液料比、提取温度4个因素进行正交试验、以花青素吸光度为指标，优化红肉火龙果果酒渣中花青素提取工艺。因素水平见表1。
2 结果与分析
2.1 单因素试验结果
2.1.1 乙醇提取劑浓度对花青素提取率的影响
分别以不同浓度（体积分数，下同）的乙醇作为提取溶剂。提取条件：提取液的pH为2，固液比1∶10，提取时间2 h，提取温度50℃。结果见图1。
由图1可知，不同浓度的乙醇溶液提取花青素时，随着乙醇浓度的升高，花青素的吸光度先升后降，在乙醇的浓度为50%的时候，花青素的吸光度逐渐降低。由此可见，当乙醇浓度为50%的时候，提取花青素的含量为最多，所以选择50%的乙醇溶液作为提取花青素溶剂。
2.1.2 溶剂的pH值对花青素提取率的影响
分别以不同pH值的50%乙醇作为提取溶剂。提取条件：固液比1∶10，提取时间1 h，提取温度50℃。结果见图2。
由图2可知，随着pH值的升高，花青素的吸光度先升后降，在pH值为2时，花青素的吸光度为最大，故选择pH 2为提取花青素的最佳pH值。
2.1.3 液料比对花青素提取率的影响
选用pH值为2的50%乙醇溶液作为提取剂，提取时间为2 h，提取温度为50℃的条件下，研究不同液料比对花青素提取率的影响。结果见图3。
由图3可知，随着液料比的升高，花青素的吸光度呈现先升后降的趋势，在液料比为1∶20的时候，花青素的吸光度为最大，说明当液料比为1∶20的时候，花青素的提取率已达到最大，如果加大提取剂的用量，反而稀释了粗提液的浓度，吸光度反而下降。故提取液液料比为1∶20时提取花青素的效果最好。
2.2.4 提取温度对花青素提取率的影响
选用pH值为2的50%乙醇溶液作为提取剂，液料比为1∶20，提取时间为2 h的条件下，研究不同提取温度对花青素提取量的影响，结果见图4。
由图4可知，当温度低于50℃时，花青素的吸光度随着温度的升高而增加，但当温度超过50℃时，花青素的吸光度却随着温度的升高反而下降。说明提取花青素的最佳温度为50℃。
2.1.5 提取时间对花青素提取率的影响
选用pH值为2的50%乙醇溶液作为提取剂，液料比为1∶20，提取温度为50℃的条件下，研究不同提取时间对花青素提取量的影响，结果见图5。
由图5可知，随着提取时间的增加，花青素的吸光度也在增加，但超过2 h时，花青素的吸光度变化量不大，从经济效益考虑，提取时间为2 h为最佳。
2.2 火龙果果酒渣中花青素提取工艺的正交试验
正交实验结果如表2。
由表2直观分析可知，对花青素吸光度的主要影响因素为C液料比，其次为提取使乙醇的浓度。由方差分析的结果（表3）可知，液料比和乙醇浓度对花青素的吸光度有显著性差异，而提取温度和pH值有差异。因此，结合单因素试验，确定火龙果果酒渣中花青素提取的最佳工艺为A2B2C2D2，即提取温度50℃、乙醇浓度50%、液料比1∶20、pH值为2。
3 结论与讨论
（1）火龙果富含天然红色素，从皮到肉颜色呈玫瑰红到紫红色，是天然色素提取加工的良好来源[7]。火龙果红色素为甜菜苷类色素，具有清除自由基、抗氧化、抗肿瘤等药效作用，可用在抗癌、抗衰老保健品、抗衰老化妆品的研发[8]。
（2）红肉火龙果果酒渣中还有较多未能完全浸入到酒中的花青素，直接丢弃既浪费资源又污染环境。红肉火龙果果酒渣经pH为2的50%的乙醇提取液浸提后，提取液呈鲜红色，说明果酒渣中尚含有一定量的花青素。红肉火龙果果酒渣中花青素的吸收波长在可见光区400～700 nm内，最大吸收峰为653 nm。
（3）红肉火龙果果酒渣中花青素提取的最佳工艺为，提取温度50℃、乙醇浓度50%、液料比1∶20、pH值为2，此时花青素的吸光度为1.02。
（4）火龙果花青素对光、热较为敏感，存在不稳定性，建议将火龙果花青素在低温、避光的条件下进行保存。
参考文献
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