迎春花黄色素的超声波提取及稳定性研究

茅凤燕 ， 李敬芬

(湖州师范学院 生命科学学院, 浙江 湖州 313000)

迎春花黄色素的超声波提取及稳定性研究

茅凤燕 ， 李敬芬

(湖州师范学院 生命科学学院, 浙江 湖州 313000)

采用乙醇作为提取溶剂，通过超声波提取迎春花黄色素，采用正交试验法进一步探讨最佳工艺条件，并对黄色素稳定性进行了试验。实验表明：在超声波处理时间为20 min、处理温度为60 ℃，乙醇浓度为60%，物料比为1∶30时，迎春花的黄色素提取率最高。迎春花黄色素在室温下稳定，高温下不稳定；在中性、弱酸性条件下稳定；光照对其稳定性影响较大。

迎春花； 黄色素； 超声波； 正交试验； 稳定性

迎春花学名：JasminumNudiflorum，别名：迎春、金腰带，黄素馨，为落叶灌木丛生。常被用于园林绿化，在各地都被广泛使用，随处可见。白璧辉等人[1]72-75对迎春花进行了各方面的研究。但有关迎春花黄色素的开发情况鲜见报道。迎春花是一种理想的天然黄色素资源，从迎春花中提取食用黄色素，货源充足、方法简便、经济实惠，具有很高的开发利用价值。色素已经在现在的生活中无处不在，人们所吃的食品中都含有食用色素。当今世界食品添加剂行业发展的新趋势，是利用无毒无害的天然物质提取食用色素。积极开发利用迎春花资源，满足食品工业对天然色素的要求很有必要。

超声波法提取色素与传统浸提法相比具有色素提取率高、色价高、纯度高、节省原料、节省时间、常温提取等优点[2]278-282 [3]23-27。在超声波法提取下，黄色素产率较高。本文采用超声波法提取黄色素，通过正交试验确定了最佳提取条件，并对黄色素的稳定性进行了研究[4]1221-1227。

一、材料与方法

(一)实验仪器与材料

实验所用仪器设备主要有：上海森信实验仪器有限公司的DZG-6050型真空干燥箱和DK-S24型电热恒温水浴锅，上海博讯实业有限公司医疗设备厂的GZX-9030 MBE 数显鼓风干燥箱，昆山市超声仪器有限公司的KQ-500E型超声波清洗仪，巩义市予华仪器有限责任公司的SHB-Ⅲ循环水式真空泵，上海美谱达仪器有限公司的UV-1800PC扫描型紫外可见分光光度计，浙江武义鼎藏日用金属制品厂的DC-500A型高速多动能粉碎机，奥豪斯仪器(上海)有限公司的AR153CN电子天平，上海亚荣生化仪器厂的R-52A旋转蒸发器。实验所用迎春花摘自湖州师范学院。其余所有试剂均为分析纯。

(二)方法

1.在超声波仪器中进行的提取工作 将迎春花除去花托杂质、洗净、干燥、粉碎，取迎春花粉末2.0 g,放入100 ml烧杯中，加入一定浓度的乙醇，搅拌，使用超声波处理，一段时间后，抽滤，滤液放入旋转蒸发器中真空浓缩，真空干燥，产品称量。

(1)用超声波法从迎春花中提取黄色素的工艺流程如下：迎春花⟹除去花托杂质⟹清洗、干燥⟹粉碎⟹超声波浸提⟹过滤⟹滤液⟹抽滤⟹真空浓缩⟹真空干燥⟹色浆。(2)产率的计算：产率(%)=黄色素质量/迎春花质量×100%。

2.超声波条件下提取迎春花天然黄色素的最佳条件探索 (1)称取2 g迎春花粉末，超声波功率固定,处理时间为20 min,温度为60 ℃，物料比为1∶10,讨论提取剂乙醇对黄色素产率的影响。乙醇浓度为0.5、0.6、0.7、0.8、0.95。(2)称取2 g迎春花粉末，超声波功率固定,温度为60 ℃，提取溶剂为80%乙醇,物料比为1∶10,讨论超声波处理时间对黄色素产率的影响。时间为10、15、20、25、30 min。(3)称取2 g迎春花粉末，超声波功率固定，处理时间为20 min,提取溶剂为80%乙醇浓度，物料比为1∶10，讨论超声波处理温度对黄色素产率的影响。温度为30、40、50、60、70 ℃。(4)称取2 g迎春花粉末，超声波功率固定, 超声波的处理时间为20 min,温度为60 ℃，提取溶剂为80%乙醇,讨论物料比对黄色素产率的影响。物料比为1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30。

3.迎春花黄色素提取最佳条件的正交试验 称取一定质量的迎春花粉末，将超声波功率固定，通过控制变量法，采用正交试验设计，依次考察提取溶剂乙醇的浓度、超声时间、超声温度、物料比4个因素对黄色素产率的影响，最终确定提取的最佳条件范围。每个因素选择3个水平, 按L9(34)正交设计表(见表1)确定分析方案并找出最优的黄色素提取组合条件。

表1 单因素正交试验设计

4.迎春花黄色素稳定性的探索 (1)温度对色素稳定性的影响：分别取6份10 ml的迎春花黄色素，置于0、10、30、50、70、90 ℃的水浴锅中1小时，每隔20 min，取样1 ml，用浸提液定容至10 ml后，在最大吸收波长395 nm[5]1625-1628下测其吸光度值。(2)PH值对色素稳定性的影响：分别取迎春花色素浸提液5 mL 7份于50 mL容量瓶中，用去离子水定容后，分别用0.1 mol/L HCL和0.1 mol/L NaOH调节其pH值为3、4、5、6、7、8、9、10、11。在最大吸收波长395 nm下测其吸光度值。(3)光照对色素稳定性的影响：取迎春花色素浸提液25 mL于250 mL容量瓶中，用去离子水定容，分别取50 mL稀释液置于2个无色透明的具塞锥形瓶中，将其放置在阳光直射处和室内自然光下3 h，每隔1 h取2 ml色素浸提液在其最长波长395 nm下测其吸光度。

二、结 果

(一)超声波提取迎春花天然黄色素的最佳条件探索结果

1.乙醇浓度的影响 采用控制变量法确定提取的最佳乙醇浓度，经试验得到的最佳乙醇浓度为60%。重复3次试验后，结果如图1。

2.提取时间的影响 采用控制变量法确定提取的最佳时间，最佳为20 min。重复3次试验后，结果如图2。

图1 乙醇浓度与黄色素产率关系图 图2 超声波提取时间与黄色素产率关系图

3.提取温度的影响 采用控制变量法确定提取的最佳温度，最佳为 70℃。重复3次试验后，结果如图3。

4.最佳物料比的确定 采用控制变量法确定提取的最佳物料比，经试验得到最佳物料比为1∶20。重复3次试验后，结果如图4。

图3 超声波提取温度与黄色素产率关系图 图4 物料比与黄色素产率关系图

(二)迎春花黄色素提取最佳条件的正交试验

采用正交试验方法确定最佳工艺条件，如表2所示，最佳工艺条件为：超声波处理时间20 min，处理温度60 ℃，乙醇浓度60%，物料比1∶30。

表2 迎春花黄色素提取最佳工艺条件结果

(注：由于先做单因素实验，所用的迎春花粉末是新鲜刚榨好的，而做正交实验时，花粉末已经放了很久，黄色素会被氧化，影响了产率，所以表2中的产率大大低于单因素实验的产率。)

(三)迎春花黄色素稳定性的探索

1.温度对黄色素稳定性的影响 表3结果显示，在30～60 ℃时黄色素浸提液A395变化不明显，而在70～90 ℃时吸光度值的变化明显。所以在30～60 ℃时黄色素比较稳定，在70～90 ℃时不稳定，即常温下黄色素是比较稳定的，高温下不稳定。

表3 温度对黄色素稳定性的影响 (℃)

2.pH值对黄色素稳定性的影响 图5结果表明，黄色素浸提液的A395在pH为3～7时波动不大，在pH为7～8时明显升高，pH为8～10时总体呈下降趋势。所以黄色素在弱酸性、中性条件下比较稳定，在碱性条件下稳定性差。

3.光照对黄色素稳定性的影响 图6结果表明，迎春花黄色素浸提液在室内自然光下A395变化很小，相对比较稳定。而在太阳直射光下A395变化较明显，稳定性差。所以迎春花黄色素在室内自然光下稳定性较好，受太阳光的影响较大。

图5 pH对黄色素稳定性影响图 图6 光照对黄色素稳定性影响图

三、讨 论

本实验采用了超声波法提取，优化了提取方法，提高了提取效率。通过单因素实验，确定了其最佳提取条件。并采用正交试验，进一步确定了最佳提取工艺条件，即在超声波处理时间为20 min，处理温度为60 ℃，乙醇浓度为60%，物料比为1∶30的条件下提取率最高。

黄色素是一种配糖物，配糖体为黄酮或黄酮醇。黄酮和黄酮醇是黄酮类化合物，具有酚羟基，显酸性。所以黄色素在酸性、中性条件下稳定，在碱性条件下不稳定，与碱发生反应。酚羟基见光、受热易分解，所以黄色素在室内室温下稳定，在光照、高温下不稳定。

食用色素是食品添加剂的重要组成成分之一，它不仅仅广泛应用于食品加工中，用于改善食品的色泽，增进了人们对色泽的享受，而且广泛应用于动物饲料、化妆品和医药等方面。食用色素对人生活健康举足轻重，人们也越来越重视色素的安全性。目前，食品工业所用色素多为合成色素，但是使用的大多数食用合成色素都有不同程度的毒性。天然色素安全、而且具有一定的营养和药理保健作用[6]67-72，迎春花的花期长、花量大、成本低，是一种较为理想的黄色素资源。应该充分利用好这一资源，进一步对天然黄色素开发与利用，为食品食用色素提供更好、更安全的原料。

[1] 白璧辉,王 瑜,潘 虎.迎春花研究概况[J].中兽医医药杂志,2015(3).

[2] 谢凤霞,邱祖民,涂盛辉,等.浸提法与超声波提取法提取栀子黄色素的比较[J].南昌大学学报(理科版),2005(3).

[3] 吴素萍,黄小平.超声法提取玉米黄色素及其稳定性的研究[J].粮食与饲料工业,2007(11).

[4] MARíA L V V, JORGE A T C, ENRIQUE S D,etc.Extraction and Stability of Anthocyanins Present in the Skin of the Dragon Fruit

(Hylocereusundatus)[J].Food and Nutrition Sciences,2013(4).

[5] 张建立,李公春.迎春花黄色素稳定性研究[J].湖北农业科学,2013(7).

[6] 杨 萌,吴振强.食用天然黄色素的研究近况[J].中国调味品,2008(2).

Ultrasonic Extraction and Stability of the Winter Jasmine’s Yellow Pigment Research

MAO Feng-yan , LI Jing-fen

(College of Life Sciences, Huzhou University, Huzhou 313000, China)

By using ethanol as extraction solvent, natural yellow pigment from winter jasmine flower was extracted by ultrasonic waves. The paper discusses the optimum conditions of extraction of winter jasmine’s yellow pigment. Further the paper discusses the optimum technological conditions by orthogonal test method. And the stability of yellow pigment was tested. The experimental results show that the ultrasonic time is 20min and the ultrasonic temperature is 60 degrees Celsius and the ultrasonic power is 60% and the extraction rate of yellow pigment is the highest when the solid-liquid ratio 1∶30.Yellow pigment of winter jasmine at room temperature is stability, and is instability under high temperature. In neutral conditions and weak acidic were stable. Light has a great influence on its stability.

winter jasmine flower; yellow pigment; ultrasonic technique; orthogonal test;stability

2016-11-20

本文系2016年度湖州师范学院求真学院“大学生创新创业训练计划”科研项目“迎春花黄色素超声波提取和稳定性研究”的成果。

茅凤燕(1995-)，女，浙江海宁人，本科大三学生，主要从事制药工程技术研究；李敬芬(1964-)，女，黑龙江绥化人，教授，工学硕士，主要从事天然有效成分提取和结构修饰技术研究。

O644.3

A

1672-2388(2017)01-0077-04