紫山药中花青素的提取及复配菊花饮料研制

张凯文 何 萱 张甜甜 余意萍 张慧冲

（黄山学院生命与环境科学学院，安徽黄山 245041）

紫山药是薯蓣科山药属植物，果肉为紫红色，口感软糯。其富含多种营养成分，有益于人体健康，也可作为保健品的原材料。其块根中含有多种蛋白质、碳水化合物、各类维生素等，具有较高的食用价值[1]。另外，其块根中还含有花青素[2]、薯蓣皂苷（天然的DHEA），具有较高的药用价值。其中，紫山药花青素属于花色苷范畴，如果处于酸性环境中可呈红色、深红色，如若处于中性、碱性环境下难以被提取且存在较大的波动，因而花青素的颜色存在差异[3]。有学者指出，花青素存在较多的生理学功能，在清除自由基、抗氧化等方面具有一定的功效，且能够有效保护肝脏、视力、心血管等[3-6]。

菊花是菊科植物菊的干燥头状花序，性微寒，味甘苦，同时具备良好的观赏价值和医用价值，是我国公布的第一批药食同源植物[7-8]。《本草纲目》中提到，菊花能除风热，清肝明目。目前，大量的医学试验证实，菊花中起有效保健作用的主要是黄酮类、萜类、脂肪酸类和微量元素等物质[9]。

随着时代的发展，开发利用天然色素资源已成为目前食品行业关注的热点。本文旨在从天然健康、简便高效的角度出发，制造出颜色鲜艳具有菊花清香风味的复合型天然饮料。

1 材料与设备

1.1 试验材料

供试材料为紫山药，购于黄山市农户；干制白菊，购于屯溪老街；蜂蜜，由福建百花化学股份有限公司提供。

试验试剂包括无水乙醇、柠檬酸、酒石酸、苹果酸，均为分析纯。试验用水为去离子水。

仪器设备包括破壁机（荷兰皇家飞利浦公司）、抽滤泵（巩义市瑞德仪器设备有限公司）、加热超声波清洗机（上海声彦超声波仪器有限公司）、高速离心机（上海安亭科学仪器有限公司）、恒温水浴锅（江苏杰瑞尔电器有限公司）、真空冷冻干燥机（宁波新芝生物科技股份有限公司）、旋转蒸发仪（郑州长城科工贸有限公司）、紫外分光光度计（上海奥谱勒仪器有限公司）、均质机（上海高致精密仪器有限公司）、开水壶（浙江苏泊尔股份有限公司）、冰箱（浙江苏泊尔股份有限公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 原料预处理。取表皮无损伤腐烂组织、大小适中、新鲜的紫山药块茎，清洗后带皮切块；反复用清水洗涤减少黏液，沥干水分后全部用刀切成2～3mm薄片，并置于-20℃环境下保存；12 h后取出，借助真空冷冻干燥器进行干燥处理，经破壁机粉碎后过65目筛。在上述步骤的基础上可初步获得紫山药干制粉末，密封放置在冰箱保存[10]。

1.2.2 花青素最佳提取条件。采用超声波辅助有机溶剂提取的方法，超声功率为150W，选择乙醇溶液（含1%柠檬酸溶液）为本次试验的提取剂。为确定花青素提取的最优条件，测定不同酸（1%柠檬酸溶液、1%酒石酸溶液、1%苹果酸溶液）、水浴时间（0.5、1.0、1.5、2.0 h）、水浴温度（40、50、60、70 ℃）、料液比（g/mL）（1∶30、1∶40、1∶50、1∶60）、乙醇浓度（30%、40%、50%、60%）5个因素对紫山药花青素提取效果的影响。

精确称取1.0 g紫山药干制粉末放置于锥形瓶中，加入20 mL 50%乙醇溶液（含1%柠檬酸溶液）。充分混合后，在60℃温水浴下浸提1 h，然后于4 000 r/min离心处理，依次进行抽滤、旋转蒸发操作。提取液在50mL容量瓶中定容后，于525 nm下测定吸光值[11]。

1.2.3 花青素复配菊花饮料制备。参考文献[12-15]的方法制备白菊浸提液，将白菊破碎后浸提，然后将多次提取的浸提液合并过滤，取清液密封放置于冰箱避光保存备用。白菊浸提液与纯净水以1∶10的比例混合，同时加入0.5%蜂蜜、0.2%柠檬酸、4%蔗糖以增添风味，加入0.3%紫山药花青素提取液后均质，使料液混合均匀颜色一致，如液体浑浊可以二次过滤。采用巴氏消毒法，以防止花青素受高热变色。待料液冷却至50℃后装罐密封。

1.2.4 花青素复配菊花饮料感官评定。从色泽质地、产品风味、口感等方面对成品进行感官评价，满分10分。总分8.5～10.0分，评价等级为优；总分6.0～8.5分，评价等级为良；总分≤6.0分，评价等级为差。具体感官评价标准见表1。

1.3 数据处理

用Excel2017软件进行数据分析处理和作图。

2 结果与分析

2.1 花青素最佳提取条件确定

2.1.1 不同酸对花青素提取效果的影响。以柠檬酸、酒石酸、苹果酸3种酸来做比较，通过试验可知，柠檬酸的效果最好，可能是由于柠檬酸中含有3个羧基能更好地参与反应；同时柠檬酸具有抑制细菌和护色的作用，能更好地稳定紫山药中的花青素。加之柠檬酸在食品工业中有着广泛的应用。因此，本试验选取加入1%柠檬酸溶液作为提取剂。

2.1.2 乙醇体积分数对花青素提取效果的影响。从图1可以看出，乙醇体积分数能在一定程度上决定着花青素的提取量。其中：当乙醇体积分数为40%～60%时，花青素吸光值呈现随乙醇体积分数增加而不断增大的趋势；60%时达到最理想的状态；但超出60%时，花青素吸光值有所降低。

2.1.3 料液比对花青素提取效果的影响。从图2可以看出，料液比在 1∶30、1∶40、1∶50 范围内，其吸光值不断增大。当料液比为1∶50时，吸光值达峰值，花青素提取效果最好。

2.1.4 水浴温度对花青素提取效果的影响。从图3可以看出：水浴温度低于60℃时，随温度升高吸光值呈不断增长趋势；60℃时，提取效果最佳；在超出60℃后，吸光值大幅度减小，可能是因为长时间高温造成花青素部分分解从而导致数值变化。

2.1.5 水浴时间对花青素提取效果的影响。从图4可以看出：当水浴时间在1 h时，其吸光值最高；当水浴时间继续增加，吸光值显著降低，可能是因为长时间水浴造成花青素氧化和分解。

2.2 花青素复配菊花饮料感官评定

从色泽质地、产品风味、口感等方面对成品进行感官评价，成品得分在8分左右。

3 结论

紫山药中花青素的最佳提取条件：1%柠檬酸、乙醇体积分数 60%、料液比（g/mL）1∶50、水浴温度60℃、水浴时间1 h。在白菊浸提液中添加0.3%紫山药花青素提取液，同时加入0.5%蜂蜜、0.2%柠檬酸、4%蔗糖以增添风味，得到的花青素复配菊花饮料感官评分为8分左右。