连翘花黄色素超声波提取及其稳定性探究

张明静 ， 李 彬

(湖州师范学院 生命科学学院， 浙江 湖州 313000)

连翘花黄色素超声波提取及其稳定性探究

张明静 ， 李 彬

(湖州师范学院 生命科学学院， 浙江 湖州 313000)

采用乙醇为提取溶剂，通过超声波提取连翘花天然黄色素。采取正交试验法优化提取工艺，并对黄色素进行了稳定性试验。实验表明：乙醇浓度75%、超声时间30 min、超声温度60 ℃、超声功率为85%、固液比1∶40时，黄色素的提取率最高。连翘花黄色素在弱酸、中性及稀碱性条件下均能稳定存在,而强氧化剂会影响其稳定性。

连翘花； 黄色素； 超声波提取； 稳定性

连翘又称黄花条，拉丁学名：Forsythia suspensa，其入药部分一般为果实，具有消炎、镇痛的作用[1]43，现阶段对其花朵的研究也逐渐成为一个焦点。但是目前为止的研究都太过片面，也太过传统，如盛锋等人[2]49-54 [3]43-47的研究均使用传统的热溶剂浸提法，不仅耗时长，而且提取效率低。超声波提取法是近年来发现的一种新的天然植物有效成分提取方法，该方法具有耗时短、能耗低、污染轻、杂质少等优点[4]85-88 [5]511 [6]3188-3190 [7]75-79。本研究借鉴王玲丽等人[8]961-965文献基础上，进一步探讨了超声波提取连翘花黄色素的过程，通过正交试验，以黄色素提取液在紫外灯下的吸光度为主要参数，确定了连翘花黄色素的最佳提取条件，并对其稳定性进行研究。

一、材料与方法

(一)实验仪器与材料

本实验使用的仪器主要有：上海奥豪斯仪器有限公司生产的AR153CN电子天平，浙江武义鼎藏日用金属制品厂生产的DC—500A型高速多功能粉碎机，巩义市予华仪器有限责任公司生产的UV—1800PC SPECTROPHOTOMETER型紫外分光光度计和SHB—Ⅲ循环水式真空泵，上海科导超声仪器有限公司生产的SK3310HP超声波清洗仪。实验用的连翘均为购买的产自山东枣庄的连翘花茶。其余所有试剂均为实验纯。

(二)实验方法

1.在超声波仪器的辅助下初步探索连翘花黄色素的提取条件 将连翘花机械粉碎，精确称取粉末0.3 g，倒入锥形瓶中，加入乙醇溶剂，并用锡箔纸封口，将锥形瓶放入超声波仪器中进行一定时间的超声提取，然后将提取液抽滤，并取一定量的滤液定容到容量瓶中，在紫外分光光度计下分别测吸光度，最后分析数据，得出结论。最大波长的确定：取稀释后的连翘花黄色素溶液 ，在紫外分光光度计下测其最大波长。(文献查找其最大波长在420～440 nm之间)

2.连翘花黄色素最适提取条件的正交试验 称取0.3 g的连翘花粉末放入锥形瓶中，将固液比设定为1∶40，超声温度固定，探索超声波时间、超声波功率、乙醇浓度3个因素对连翘花黄色素提取效率的影响。经正交软件设计出最适正交实验设计表，如表1所示，每个因素选择3个水平，最终经软件分析确定提取连翘花黄色素的最佳提取条件(参见表1)。

表1 正交实验设计表

3.连翘花黄色素的稳定性检测 酸碱稳定性测定：取稀释后的连翘花黄色素溶液，用HCl和NaOH分别调节pH值，静置1 h后，在最大波长下测定其吸光度。氧化、还原稳定性测定：取稀释后的连翘花黄色素溶液，分别加一定浓度的H2O2溶液或Na2SO3溶液，静置1 h 后，在最大波长下测定其吸光度。

二、结果与讨论

(一)连翘花黄色素最大波长的确定及提取条件的初步探讨结果

1.连翘花黄色素最大波长的确定 取0.3 g连翘花粉末，加入9 ml的95%的乙醇溶液，在超声波仪器下进行超声提取，其稀释后的色素溶液在420～440 nm之间的吸光度见图1。由图1可知，连翘花黄色素溶液的最佳吸收波长为429 nm(参见图1)。

图1 黄色素溶液的紫外光谱

2.连翘花黄色素提取条件的初步探讨结果 利用控制变量法进行单因素实验，经过多次实验得到提取条件的初步结果：超声时间30 min、超声温度60 ℃、超声功率85%、乙醇浓度75%、固液比(g/ml)1∶40为目前各单因素最佳提取条件。

(二)连翘花黄色素提取条件的优化结果

采用正交法确定了连翘花黄色素提取条件，如表2所示，最佳提取条件是A2B2C2，即：超声波提取时间为30 min、乙醇浓度为75%、超声功率为85%为最佳提取条件(参见表2)。

表2 连翘花黄色素提取条件优化结果

(三)连翘花黄色素的酸碱稳定性

将相同的连翘花黄色素溶液分为14份，编号备用，提前用pH试纸测得连翘花黄色素溶液的pH值约为5，然后用HCl将四份色素溶液的pH值分别调成1～4，NaOH将九份色素溶液的pH值分别调成6～14。酸碱处理后将溶液密封避光静置1 h后，在最佳波长处测吸光度，结果如下图(参见图2)。

图2 黄色素在不同pH值中的吸光度

由图2可知连翘花黄色素在较强的酸性条件下很不稳定，酸性越强吸光度越小，其色素溶液的黄色也越来越淡。而当色素溶液pH值在6～14的范围内，即加入NaOH后，溶液的吸光度先增加后减小，其色素溶液黄色有加深现象，并伴有一定浑浊现象。综上结果显示，连翘花黄色素在强的酸性和强的碱性条件下不稳定，而且加入碱后色素溶液有黄色增强的现象，并伴有一定浑浊现象。

(四)连翘花黄色素的氧化还原稳定性

1.氧化稳定性 (1)取1 ml30%的H2O2溶液稀释至50 ml的H2O2溶液，即0.6%的H2O2溶液。取五支比色管，编号备用，每支比色管都加入2 ml相同的未稀释的连翘花黄色素溶液，分别向五支比色管中加入0 ml、1 ml、2 ml、3 ml、4 ml的0.6%的H2O2溶液，然后用蒸馏水分别定容到25 ml。静置1 h后，在最佳波长下测吸光度，结果如图3。由图3可知：在短时间内，加入氧化剂可使连翘花黄色素的色素溶液吸光度增加，并伴有一定浑浊现象，色素颜色没有明显增加。(2)将上述实验中已测过吸光度的五份色素溶液的剩余部分，避光密封放置1 d后，在最佳波长下测吸光度，结果如图4。由图4知，1 d后，经过长时间的氧化剂作用后，连翘花黄色素溶液吸光度变小，连翘花黄色素溶液的黄色变淡(参见图3、图4)。

综上所述，连翘花黄色素有一定的抗氧化能力，但是随着氧化时间的增长，色素稳定性会有一定程度的破环，故连翘花黄色素的氧化稳定性较差。

2.还原稳定性 取0.2 g的Na2SO3固体溶解在50 ml的蒸馏水里，配制成1.587×10-3mol/L的Na2SO3溶液。取五支比色管，编号备用，每支比色管都加入2 ml相同的未稀释的连翘花黄色素溶液，分别向五支比色管中加入0 ml、1 ml、2 ml、3 ml、4 ml的1.587×10-3mol/L的Na2SO3溶液，然后用蒸馏水分别定容到25 ml。静置1 h后，在最佳波长下测吸光度，结果如图5。由图5知，短时间内加入还原剂，连翘花黄色素溶液的吸光度增加，色素颜色有一点加深，并伴随着一些浑浊现象。将上述实验中已测过吸光度的五份色素溶液的剩余部分，避光密封放置1 d后，在最佳波长下测吸光度，结果如图6。由图6知，1 d后，经过还原剂的长时间作用，连翘花黄色素溶液吸光度与还原剂短时间作用下的色素溶液吸光度相比略有下降，但依旧比不加还原剂的色素溶液的吸光度高，色素颜色无明显变化，浑浊现象减少。综上所述，连翘花黄色素的还原稳定性良好(参见图5、图6)。

图3 黄色素1h后在不同H2O2溶液中的吸光度 图4 黄色素1d后在不同H2O2溶液中的吸光度

图5 黄色素1h后在不同Na2SO3溶液中的吸光度 图6 黄色素1d后在不同Na2SO3溶液中的吸光度

三、结 语

连翘花黄色素作为一种水溶性很好的天然植物色素，可作为高级食品添加剂，也可广泛应用于药品、化妆品等生产过程中。本实验以价格低廉、普遍易得的乙醇为提取溶剂，摒弃传统水浴锅加热提取法，采用耗时少、耗能低的新型超声波提取方法提取连翘花黄色素，选择超声时间、乙醇浓度、超声功率3个影响因素做了正交实验，确定了它的最佳提取条件，并探讨了它的酸碱稳定性，以及对氧化剂和还原剂的稳定性。正交优化实验表明：其提取条件以乙醇浓度75%、超声功率85%、超声时间30 min为佳。稳定性实验表明：它在弱酸性、中性及弱碱性条件下较稳定，在强氧化剂的条件下不稳定。鉴于此，连翘花黄色素储藏时应该避免强酸、强碱与强氧化的试剂。

[1] 芮 菁,唐元泰.连翘提取物的抗炎镇痛作用[J].中草药,1999(1).

[2] 盛 锋,傅 蕾.连翘花黄色素的提取及其对光热稳定性的研究[J].食品与发酵工业,2002(2).

[3] 盛 锋,傅 蕾.乙醇提取连翘花黄色素溶液稳定性的研究[J].食品与发酵工业,2001(1).

[4] 谭天伟.生物分离技术[M].北京:化学工业出版社,2007.

[5] 应崇福.超声学[M].北京:科学出版社,1990.

[6] 李 婷,侯晓东,陈文学,等.超声波萃取技术的研究现状及展望[J].安徽农业科学,2006(13).

[7] 李敬芬,严贝贝.浙江安吉核桃壳天然棕色素提取及其稳定性研究[J].湖州师范学院学报,2016(8).

[8] 王玲丽,滕红梅,弓苗苗.响应面分析法优化超声提取连翘花黄色素工艺研究[J].浙江农业学报,2014(4).

StudyonExtractionandStabilityofYellowPigmentinWeepingForsythiaFlowers

ZHANG Ming-jing , LI Bin

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

By using ethanol as solvent and ultrasonic wave extract the natural yellow pigment from Weeping Forsythia flowers, orthogonal test was adopted to optimize ultrasonic extraction process, and the stability of yellow pigment was tested. The experimental results show that the ethanol concentration is 75%,the time of ultrasonic extraction is 30 min, the temperature of ultrasonic extraction is 60 degrees Celsius, the power of ultrasonic extraction is 85%, and the extraction rate of yellow pigment is the highest when the solid-liquid ratio 1:40. The pigment obtained in the experiment of yellow pigment from Weeping Forsythia flowers is stable in weak acidic, neutral and alkaline conditions, but the strong oxidant influence its stability.

Weeping Forsythia flowers; yellow pigment; ultrasonic wave extraction; stability

2017-03-16

本文系2016年度湖州师范学院“大学生创新创业训练计划”学生科研项目“连翘花黄色素的超声波提取及稳定性研究”(169)的研究成果之一。

张明静(1995-)，女，河南固始人，湖州师范学院生命科学学院2014级制药工程专业本科学生，主要从事化工技术研究；李 彬(1964-)，男，黑龙江佳木斯人，教授，物理化学博士，主要从事化学研究。

O644.3

A

1672-2388(2017)03-0085-04