花青素提取方法的研究进展

◎ 李俊儒，胡继红，张 彩，陈 琳，隋 明

（四川工商职业技术学院，四川 都江堰 611837）

花青素（anthocyanin）又称花色素，是在自然界广泛存在于植物中的一类水溶性天然色素，由一定数量的儿茶素、表儿茶素缩合而成，属于酚类化合物中的类黄酮类[1]。花青素赋予了植物多彩的颜色，近年来的研究表明，花青素还具有多种生理功能，如抑制血小板凝固，预防血栓、心脏病，抗癌、抗炎症，延缓衰老等作用，并且富含花青素的植物还可作为天然色素的良好来源。原花青素低聚体除了具有高效的抗氧化活性外，还具有降血糖、保护心血管系统、抗皮肤衰老、抑菌等作用，被广泛应用于药品、食品和化妆品等领域，是近几年来极具市场开发价值的天然产物，提取花青素也成为近几年来天然提取领域研究的热门。

1　提取方法

1.1　有机溶剂提取法

有机溶剂提取法是最常用的提取方法，已经用于紫薯、蓝莓等植物中花青素的提取分离。大多有机溶剂选择甲醇、乙醇溶剂[2]，同时在提取过程中，加入少量的酸降低pH，防止花青素降解。

刘振华等[3]使用乙醇作为提取剂，优化了黑枸杞中花青素的提取工艺。结果表明：70%乙醇、物料比为1∶13、提取温度为55 ℃、提取2.5 h时，提取率达到最大，为0.424%。

耿敬章等[4]利用甲醇作为提取剂提取樱桃叶中的花青素，结果表明：在甲醇浓度70%，料液比为1∶30，提取温度50 ℃，提取时间20 min的条件下，最佳提取率为5.17%。

有机溶剂提取法方法简单、设备要求度低，但大多数有机溶剂毒副作用大，提取率低。由于有机溶剂能够溶解的物质较多，造成提取产物中杂质含量高，对后续纯化造成影响。同时，有机溶剂如甲醇的使用往往对环境污染较大，且提取时间长。有机试剂提取法中，样品需与提取液充分接触，才能使花青素浸出，所以要严格控制提取时间和温度，否则会破坏花青素的结构。

1.2　微波辅助提取法

微波辅助提取法在花青素的提取中发挥着重要的角色，是一种新型的萃取技术[5]。微波辅助提取法利用微波能对细胞膜产生一种生物效应，从而使细胞内温度升高，随着温度的升高，当压力在细胞内超出细胞壁所能承受的最大极限时，花青素即从破裂的细胞壁开始向外流失出来，被细胞周围的有机溶剂或者水溶液溶解。

张晓静等[6]利用微波辅助乙醇溶剂提取酿酒葡萄籽中原花青素。实验表明：最佳条件为乙醇体积分数70%，料液比1∶10(g/mL)，微波功率600 W，微波时间5 min。在此条件下酿酒葡萄籽原花青素得率为5.09%。

张卫波等[7]利用微波提取葡萄籽中原花青素，得到最佳工艺参数：SDS水溶液浓度0.15%，料液比1∶18(g/mL)，微波温度55 ℃，微波时间3 min，微波功率400 W，此条件下的原花青素得率为5.597%。

微波辅助提取花青素具有穿透力强、溶剂消耗量少、提取时间短、专属性强及高效率等优点，基于这些优点，微波辅助提取法受到广大科技人员的追捧，现在已经被用于当今热门花青素的提取研究。但由于微波辅助提取法的提取溶剂要求为极性溶剂，设备价格昂贵，所以仅限于实验室研究，生产应用少。

1.3　超声波提取法

超声波提取法是利用超声波辐射产生的压强，使其具有空化效应和热效应，从而引起相应的机械搅拌、加速扩散和加速溶解。利用超声波的强烈震动、热效应、空化效应强烈等加速了植物中的花青素进入溶剂，所以超声波法提取时间短、提取率提高。该技术用于花青素提取时具有提取时间短、效率高、适用于热敏成分、环境污染较小、容易实现工业化、运行代价低等优点。

武中庸等[8]用超声波提取紫色马铃薯中花青素中采用响应面法。实验表明：花青素提取条件最佳工艺条件为液料比28∶1，超声波功率380 W，提取时间18 min，提取温度47 ℃，在此条件下花青素提取量为602 mg/kg。

陈丽媛等[9]在紫玉米芯花青素的提取中使用超声波提取法。结果表明：最佳提取条件为料液比为1∶13(g/mL)，提取温度为41 ℃，水浴提取时间为31 min，超声提取时间为20 min。在此条件下，得到花青素提取量为4.623 mg/g。

1.4　酶辅助提取法

在花青素中，有一些花青素被植物细胞壁包围，不容易直接被溶剂提取出来，在这种花青素的提取如使用传统的溶剂，往往提取效率比较低。酶辅助提取法的原理为利用酶的高度专一性来处理细胞壁不易被溶剂直接提取出此类花青素的植物材料，从而改变以纤维素为主的细胞壁的通透性，使植物中的果胶完全分解为小分子物质，提高有效成分的提取率。酶辅助提取法适用于干燥或浸湿的原料，具有提取条件简单、花青素的活性能得到保护、提取成本低、操作安全等优点。

张辉青花等[10]利用酶法提取洛神花中花青素，结果表明：在煎煮时间为60 s，提取温度为55 ℃，水解作用时间60 min，果胶酶Ultra Mash和果胶酶Yield Mash（120 mL/t∶45 mL/t）组合使用的条件下，可获得最高浓度的花青素711.5 mg/100 g，该提取法的花青素得率与无酶对照样品相比提高了119.8%。

禹华娟等[11]用纤维素酶和果胶酶对莲房组织原花青素酶解提取，获得了最佳工艺参数为纤维素酶添加量0.7%、果胶酶添加量0.1%、酶解温度55 ℃、酶解时间2.5 h。优化后的提取工艺与直接醇提法相比，原花青素的提取率提高了48%。

1.5　超临界流体萃取法

超临界萃取法是20世纪90年代发展起来的一种新型分离技术。超临界流体是一种介于气体与液体之间的流体，可以通过温度和压力的改变达到调节流体的性质。CO2作为最常见的超临界流体，被广泛应用于天然药用植物的提取中，目前已从理论研究转向为工业化生产，如传统中草药中有效成分的提取和精制热敏性生物制品药物、精制天然及合成香料、提取啤酒花或色素和化学工业分离混合物等都使此方法。该方法流体为非极性溶剂CO2，因此在提取含有多羟基的原花青素过程，需加入一些极性夹带剂，如水、乙醇以及二氯甲烷等[12]。

超临界流体萃取法作为近段时间发展起来的一种集萃取、分离一体的新型提取技术，具有很多优点，如提取条件简单、有效成分易保护、试剂消耗少、速率快、溶剂几乎无残留等。但此方法需要高压力环境，仪器设备昂贵且维护成本高的缺点也是造成该方法无法大规模使用的原因。

Veggi等[13]在提取孪叶苏木树皮中原花青素采用超临界流体提取法，最终结果表明：超临界流体为CO2和水（9∶1，V∶V），在323 K和35 MPa时，提取率为24%，总酚含量高达335 mg/g。

张相等[14]利用超临界CO2提取落叶松树皮原花青素。工艺条件为温度30 ℃，压力30 MPa，乙醇体积分数80%，颗粒度40～60目，得率20.6%，原花青素含量约75%。

1.6　其他方法

除了上述5种提取方法外，国内外提取花青素还有加压溶剂萃取法（PSE）和离子液体[15]等提取方法。

（1）加压溶剂萃取又称快速溶剂萃取（ASE）和加压液体萃取（PLE），此法通过外来压力提高溶剂的沸点，从而增加物质的溶解度以及萃取效率。该方法主要用于提取食品中功能成分，如黄酮类化合物、酚类物质以及其他抗氧化活性成分[16]。

（2）离子液体是一种新的绿色介质，在提取过程中可以替代有机溶剂。它具备液态温度范围广，高温下稳定，对有机物、无机物具有良好的溶解性等特点。在离子液体中，咪唑类离子液体是最为稳定的离子液体，在辅助乙醇提取法时可以提高原花青素的提取效率。如价格低廉、稳定性好的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（[Bmim]Cl），可以较有效地提高原花青素的提取效率[17]。

2　花青素提取方法的展望

根据现行方法，花青素提取方法的主要研究趋势如下：①通过新型方法整合，通过各种新型方法的优点来弥补各种方法的不足，进而提高花青素的提取效率。②使用非试剂提取生物活性物质是一种发展趋势，该方法可以减少试剂对人体和环境的危害。同时，目前的研究的提取方法主要是针对花青素总量，而对于一些特定的花青素的提取方法发展空间还有待进一步研究。

随着对花青素研究和绿色环保的提取技术的不断发展，将会出现更多、更环保的花青素提取方法，同时也会不断优化现在已有的方法，并形成一定的标准，这些趋势必将为花青素在食品和化妆品等方面的利用提供技术支持和理论基础。这些方法都将为便捷高效提取花青素提供参考，也为我国科研人员开发新的提取方法提供强有力的理论实验基础。随着新型环保的科学技术不断向前发展，花青素的提取方法将得到更加深层次的研发，各种有效、快速的方法将会不断被发现。