黑米色素提取工艺的优化

吴 娟, 陈建民

(1. 安庆师范学院 生命科学学院， 安徽 安庆 246011； 2. 扬州大学 生物科学与技术学院，江苏 扬州 225009)

黑米是世界著名有色稻品种，且富含花色甘类抗氧化色素[1, 2]，被认为是滋补佳品。张名位[3, 4]等研究发现，黑米皮提取物具有较强的体外清除活性氧自由基、羟自由基和DPPH自由基的能力，可以降低动脉粥样硬化发生的危险性。因此，黑米色素作为天然抗氧化剂具有广阔的发展前景[5]。张福娣[6]等在提取黑米色素时发现：浸提温度80 ℃，浸提时间30 min，料液比1∶ 10，浸提剂为50%乙醇时，提取效果最好；而邓开野[7]等研究表明，采用含有0.5%苹果酸的70%～80%乙醇，加热70 ℃时，可以得到大量的色素分离液；曾盔[8]等以黑米为原料提取黑米色素时，结果则是以70%乙醇溶液(pH值2)，70 ℃提取90 min 提取率最高。

虽然黑米色素提取工艺研究的报道屡见不鲜，但是不同黑米品种、不同研究方法，黑米色素提取率存在差异[9-11]。本文以安庆地方黑米品种为原料，以无水乙醇作为萃取剂，探索制备黑米色素的最佳工艺，为黑米色素的产业化生产和应用提供重要依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

材料：黑米，安庆市农科所提供。黑米脱壳，糙米经过碾碎，过40目筛得黑米粉，待用。

试剂：丙酮、水、甲醇、乙醇、柠檬酸、碳酸氢钠，均为分析纯。

仪器：恒温水浴锅、电子天平、DU-7 500紫外可见分光光度计、离心机。

1.2 黑米色素提取工艺

精确称取10 g米粉，按一定比例分别加入到ddH2O、甲醇、乙醇、丙酮提取剂中，于室温提取，离心，取上清。滤渣按上述条件重复提取2次，减压浓缩，即为黑米色素粗品。通过单因素分析萃取溶剂、料液比、萃取时间和温度对黑米色素提取效果的影响，确定最佳提取工艺。

2 结果

2.1 不同提取溶剂的提取效果

精确称取10 g黑米粉4份，按一定比例分别加入到ddH2O、甲醇、无水乙醇、丙酮提取剂中，于室温提取，离心，取上清。观察颜色并记录，结果见表1。

表1 不同提取溶剂的提取效果

由表1可以看出，不同提取溶剂对黑米色素的提取效果不同，黑米色素溶于水、甲醇、乙醇等溶剂，不溶于丙酮。鉴于乙醇容易挥发，便于浓缩，因此，笔者选用无水乙醇作为黑米色素的最佳萃取剂。

2.2 料液比对黑米色素提取率的影响

准确称取黑米粉10 g置于试管中，分别按料液比1∶ 2、1∶ 4、1∶ 6、1∶ 7、1∶ 8、1∶ 10加入提取剂无水乙醇中，室温提取60 min，3 000 r/min条件下离心30 min，取上清液，乙醇定容至100 mL，520 nm波段测吸光度。结果如图1。

图1 不同料液比对黑米色素提取效果的影响

由图1可以看出，以无水乙醇作为萃取剂，黑米粉与无水乙醇的比例按1∶ 8时，吸光值最高，提取效果最佳。当料液比小于1∶ 8时，随着萃取剂比例的增加，黑米色素吸光值也随之增加，可能是因为较低剂量的萃取剂不能完全将黑米粉内所有黑米色素萃取出来，而料液比大于1∶ 8时，吸光值反而下降，主要因为萃取剂过量时，将黑米色素浓度稀释所致。

2.3 萃取时间对黑米色素提取率的影响

准确称取黑米粉各10 g置于试管中，加入无水乙醇80 mL于室温提取5、10、30、60、90、180 min，后提取液3 000 r/min条件下离心30 min，取上清液，乙醇定容至100 mL，520 nm波段测吸光度。结果如图2。

图2 不同提取时间对黑米色素提取效果的影响

由图2可以看出，萃取时间对黑米色素提取效果影响较大，其中以60 min萃取时间最佳。萃取时间在5～60 min之间，随着萃取时间的延长，黑米色素的浓度随之增加，当时间延长至60 min，吸光值达到最大。此时，再延长萃取时间，黑米色素吸光值变化不大，甚至下降。因此，笔者认为以无水乙醇作为萃取剂，料液比1∶ 8时，萃取时间以60 min，提取效果最佳。

2.4 温度对黑米色素提取率的影响

准确称取黑米粉10 g置于试管中，加入无水乙醇80 mL置于不同温度水浴锅中，温度设置为20 ℃、40 ℃、60 ℃、80 ℃、100 ℃(油浴)、120 ℃(油浴)，水浴60 min后，将提取液在3 000 r/min条件下离心30 min，取上清液，乙醇定容至100 mL，520 nm波段测吸光度。结果如图3。

图3 温度对黑米色素提取效果的影响

由图3可以看出，温度在20～80℃区段，随着水浴温度升高，溶液吸光值提取率逐渐增加，当水浴温度达80 ℃时，吸光值达到最大，即黑米色素得率最高；如果再继续升高温度至120 ℃，黑米色素的提取率反而下降。这可能因为黑米色素不耐100 ℃以上的高温，结构被破坏所致。

3 讨论

黑米，又称贡米，是中国重要的珍稀稻种，因其富含蛋白质、氨基酸、维生素以及钙、铁、锌、硒等矿物元素[12， 13]，备受消费者青睐。大量研究表明，黑米色素为花青苷类色素，属植物多酚类化合物，具有降低冠心病发病率、抗氧化和自由基清除效果[14]，因而研究和开发利用黑米色素有着良好的发展前景。目前，国内关于黑米色素的遗传基础已有报道[15， 16]，但是由于黑米色素结构及组成的复杂性，及材料处理、萃取剂筛选、含量表示等方面的不同处理方法，所以前人研究的结果也不尽相同。本试验以黑米为原料，采用单因素试验，研究并确定了色素的最佳提取条件，为黑米色素的开发和综合利用提供一定的理论依据。研究结果表明：黑米色素溶于水、乙醇、甲醇等溶剂，不溶于丙酮，以无水乙醇为萃取剂，料液比按照1∶ 8，萃取时间60 min，萃取温度80 ℃，提取效果最佳。

由于时间仓促，本文没有对试验提取的黑米色素基因的遗传基础、色素的组成成分及抗氧化能力进行探索，今后作者将根据优化工艺流程，研究黑米色素的遗传结构及其对动物疾病干预的量效关系，为黑米的开发和综合利用提供些许帮助。

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