超声波辅助提取紫苏叶中花色素苷的工艺研究

超声波辅助提取紫苏叶中花色素苷的工艺研究 超声波辅助提取紫苏叶中花色素苷的工艺 研究 王艺技Vo1.29,.No.06,2008 起誊波翰浚誊蠢氆驽意簧 胡晓丹,孙爱东,王彩霞,张德权' (1.北京林业大学生物科学与技术学院,北京100083; 2.中国农业科学院农产品加工研究所,北京100094) 摘要:比较了不同提取剂对紫苏叶花色素苷的提取效果,确定6%乙酸为选用的提 取剂,其对紫苏叶花色素苷的组成 影响很小.通过正交实验,得到了超声波辅助提取的最佳工艺条件:以6%乙酸为提 取溶剂,料液比为1:10(g/mL),在 室温(25%)下经225W超声波提取2次,每次20min.在此条件下,紫苏叶花色素苷的 得率为5.95%,粗提物中花色素 苷的含量为29.44%. 关键词:超声波辅助提取,紫苏叶,花色素苷 Studyonextractionofanthocyaninsfromperillaleavesby ultrasonicassistedextraction HUXiao—dan.SUNAi—dong,WANGCai—xia,ZHANGDe—quan, (1.CollegeofBiologyScienceandTechnology,BeijingForestryUniversity,Beijing100083, China; 2.InstituteofAgro— foodScienceandTechnology,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Beijing100094, China) Abstract:TheeffectofdifferentextractingsolventsonextractionofanthocyaninsfrOmperill aleaveswasstudied. Theresultsshowedthat6%acidicwaterwassuitableforextraction0fanthocyaninst0increas eextractionyield andavoiddegradation.Throughorthogonaldesigntest,theoptimumtechnologicalconditio nsusedforextraction 0fanthocyaninsbyultrasonicassistedextraction(UAE)wereasfollows:theratio0fmaterialt 06%aceticacid was1:10.1twasextractedbyultrasonicwaveatthepower0f225Wfortwotimesunderroomte mperature(25?), andtheextractiontimewas20minforeachtimes.Underthiscondition,theextractingrateofan thocyaninswas 5.95%andthecontentofanthocyaninsincrudeextractwas29.44%. Keywords:ultrasonicassistedextraction;perillaleaves;anthocyanin 中图分类号:TS201.1文献标识码:B文章编号:1002—0306(2008)06—0183—04 紫苏[Perillafrutescens(L)Britt]属唇形科一年 生草本植物,现主要分布于中国,印度,日本,朝鲜等 国,在我国已有2000多年的栽培历史,是国家卫生 部首批颁布的既是食品又是药品的60种中药之 一 _l .花色素苷(Anthocyanin)是水溶性黄酮类色素 中最重要的一类,赋予水果,蔬菜,花卉等五彩缤纷 的颜色.研究证明,花色素苷有降低冠状动脉心脏 病(CHD)发病率的作用.欧洲越橘中的花色素苷已 被长时间用于改善视敏度和用于调理血液循环的紊 乱.此外,花色素苷还x,l糖尿病和口腔溃疡有治疗 作用,同时还具有抗病原体和抗微生物的活性.紫 苏叶中含有丰富的花色素苷,其中包括9种花色素 苷及顺式异构体,含量最高的是丙二酰基紫苏宁和 收稿El期:2007—11—21$通讯联系人 作者简介:胡晓丹(1974一),男,博士,讲师,研究方向:食品化学与天 然产物化学. 基金项目:中德基金资助项目(051/4). 紫苏宁,不仅可以用于食品的着色,而且具有潜在的 生理活性.本文研究超声波辅助提取紫苏叶花色 素苷,采用正交实验筛选出最佳提取条件,可用于保 健食品和天然色素的研制开发,为紫苏叶的利用提 供了客观的实验依据. 1材料与方法 1.1材料与仪器 紫苏叶产自浙江杭州,采收后冷冻干燥备用, 使用前磨碎过60目筛;甲醇,乙醇,三氟乙酸,乙酸, 盐酸等均为分析纯;乙腈,甲酸等均为色谱纯; 紫苏叶花色素苷对照品德国不伦瑞克理工大学食 品化学研究所提供;去离子水. KQ一250D型超声波仪,德国产ALPHA1—4型冷 冻干燥机,日本岛滓LC一20A型高效液相色谱仪,配 有二极管阵列检测器(DAD),PhenomenexLunaC柱 (5p,m,250ram×4.6lnln),752型分光光度计,pHS一2C 型精密酸度计,R一201型旋转蒸发仪等. 食品,jI斜技 ScienceandTechnologyofFoodIndustry 1.2实验方法 1.2.1紫苏叶中花色素苷含量的测定 1.2.1.1花色素苷最大吸收波长的测定将紫苏叶 花色素苷对照品用稀盐酸溶解,使用pH计调节pH 至2.5,溶液在紫外可见区195-65Onto范围内进行扫 描,得到紫外可见光谱图,确定花色素苷的最大吸收 波长为53Onto. 1.2.1.2花色素苷 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 曲线的制作称取0.2516g紫 苏叶花色素苷对照品,用稀盐酸溶解,使用pH计调 节pH至2.5,并定容至lOOmL,配制不同浓度的溶 液,在最大吸收波长处测吸光度,参比为蒸馏水.以 吸光度为横坐标,以浓度为纵坐标,绘制标准曲线, 得回归方程:C=1.3019A+0.02041,R=0.9968. 1.2.1.3样品花色素苷总量的测定称取适量样品, 用稀盐酸溶解,使用pH计调节pH至2.5,并定容至 100mL,取适量的溶液在最大吸收波长处测吸光度, 参比为蒸馏水,利用标准曲线计算出样品中花色素 苷的总量. 1.2.2紫苏叶花色素苷的超声波辅助提取实验 1.2.2.1提取剂种类对花色素苷得率及组成影响的 测定称取5.0g样品,按1:6(g/mL)料液比加入提 取剂,在室温(25?)下经200W超声波处理30min, 过滤,滤液用HPLC分析花色素苷的组成,放置5h后 再分析花色素苷的组成,比较组成的差异.将滤液 减压低温浓缩,冷冻干燥得到紫苏叶花色素苷粗提 物,称重,测定紫苏叶花色素苷的得率及粗提物中花 色素苷的含量,下同.每个样品做3个平行,取平均 值,下同.分别采用不同的提取剂,根据花色素苷的 组成变化和花色素苷的得率来确定选用的提取剂. 紫苏叶花色素苷的得率(%)=(粗提物中花色 素苷的总量/紫苏叶的质量)×100% 粗提物中花色素苷的含量(%)=(粗提物中花 色素苷的总量/粗提物的质量)×100% 1.2.2.2乙酸浓度对花色素苷得率影响的测定以 2%,4%,6%,8%和10%的乙酸水溶液为提取剂分 别进行提取,测得紫苏叶花色素苷的得率与提取剂 乙酸浓度的关系. 1.2.2.3提取温度对花色素苷得率影响的测定在 25,40,50,60,70?下分别进行提取,测得紫苏叶花 色素苷的得率与温度的关系. 1.2.2.4超声波功率对花色素苷得率影响的测定 在150,175,200,225,250W超声波下分别进行提取, 测得紫苏叶花色素苷的得率与超声波功率的关系. 1.2.2.5料液比对花色素苷得率影响的测定按料 液比1:4,1:6,1:8,1:10和1:12(g/mL)分别进行提 取,测得紫苏叶花色素苷的得率与料液比的关系. 1.2.2.6提取时间对花色素苷得率影响的测定按 三艺}吏求 10,20,30,40,50min分别进行提取,测得紫苏叶花色 素苷的得率与提取时间的关系. 1.2.2.7正交实验在单因素实验的基础上,对超声 波辅助提取花色素苷的主要影响因素,即提取温度,超 声波功率,料液比及提取时间进行L(45)正交实验,考 虑各因素之间的交互作用.各因素水平如表1所示. 表1正交实验因素水平表 1.22.8提取次数对花色素苷得率影响的测定称 取5.0g样品,按正交实验优化确定的提取温度,超声 波功率,料液比及提取时间,分别提取1,2,3,4次, 测得紫苏叶花色素苷的得率与提取次数的关系. 1.2.2.9花色素苷的得率及含量称取10.0g样品, 按前面确定的最佳工艺条件处理,得到紫苏叶花色 素苷粗提物,测定紫苏叶花色素苷的得率及粗提物 中花色素苷的含量. 2结果与分析 2.1提取剂种类对花色素苷得率及组成的影响 分别用蒸馏水,1%HC1一甲醇,1%HC1一乙醇, 0.1%HC1-60%甲醇,0.1%HC1-60%乙醇,3%三氟 乙酸(TFA)和4%乙酸进行提取,测定紫苏叶花色素 苷的得率,并用HPLC分析提取剂对花色素苷组成的 影响(结果见表2).在7种提取剂中,以1%HC1一甲 醇提取效率最高,蒸馏水提取效率最低,分析原因是 1%HC1一甲醇对植物细胞的渗透能力比较强. HPLC的分析结果显示,含酸的醇溶液对紫苏叶 花色素苷的组成影响较大,而乙酸水及蒸馏水对其 组成影响很小.在大多数文献中,提取紫苏叶花色 素苷最常用的浸提剂是含酸的醇溶液,特别是盐酸一 甲醇溶液,因为其提取效率较高同时成本较低]. 但是,在此条件酰基化紫苏叶花色素苷容易发生脱 酰化反应,比如丙二酰基紫苏宁会脱酰化生成紫苏 宁..用此提取剂提取得到的花色素苷并不是紫苏 叶中真实的花色素苷组成,所以提取剂不宜选择含 酸的醇溶液.3%三氟乙酸和4%乙酸的提取效率相 当,对紫苏叶花色素苷组成的影响都很小,但是考虑 到提取物的安全性,故本实验选用乙酸水溶液作为 紫苏叶花色素苷的提取剂. 2_2乙酸浓度对花色素苷得率的影响 由图1可见,随着乙酸浓度的上升花色素苷的 得率增加,但是超过6%后得率反而略有下降,可能 是紫苏叶花色素苷在高酸度条件下部分降解,故乙 表2不同提取剂的提取效果比较 注:用HPLC法分析,"一"表示变化小,"+"表示变化较大,"++"表示变化大. 三艺}支求食品,iI摊枝 酸的使用浓度以6%为佳. 乙酸浓度1 图1不同乙酸浓度的提取效果比较 2.3提取温度对花色素苷得率的影响 由图2可见,随着温度的上升花色素苷的得率增 加,但是超过50?后得率反而下降,可能是紫苏叶花 色素苷在高温下部分降解,故提取温度以50?为佳. 温度(?1 图2不同温度的提取效果比较 2.4超声波功率对花色素苷得率的影响 由图3可见,随着超声波功率的增大得率也呈 上升趋势,但在225W以后得率上升的速率明显减 慢.超声波功率的增大会增加细胞的破碎程度,从 而增加花色素苷的溶出量,因此理论上讲功率越大 越利于花色素苷的萃取.但是超声波功率过大会增 加能量的消耗,增加生产的成本.综合考虑,超声波 功率在150,225W的范围内比较合适. 超声波功率(wJ 图3不同超声波功率的提取效果比较 2.5料液比对花色素苷得率的影响 由图4可见,随着料液比的增加花色素苷的得 率也增加,但是超过1:10后得率不再明显增加,故料 液比应不超过1:10. 6?O 5?5 —5.0 4.s 哑4?O 3?5 3.O 1:41:61:81:1O1:121:14 料液~(g/mL1 图4不同料液比的提取效果比较 Vo1.29.No.06,2008 2.6提取时间对花色素苷得率的影响 由图5可见,得率随提取时间的增加而增大. 但是,当时间超过40rain后,得率增加的速率很缓 慢.从节省生产时间的角度考虑,提取时间在10, 40rain范围内比较合适. 静 娃 提取时间fmin1 图5不同提取时间的提取效果比较 2.7正交实验结果 在单因素实验的基础上,选用提取温度,超声波 功率,料液比和提取时间这四个主要影响因素进行 正交实验,全面研究这四个因素的交互作用对紫苏 叶花色素苷得率的影响.选用L(4)正交实验表进 行实验设计,以紫苏叶花色素苷得率为实验指标. 正交实验结果显示,四种因素对紫苏叶花色素苷得 率的影响大小依次为:料液比>超声波功率>提取 时间>提取温度.方差分析表明,不同水平的料液 比对花色素苷得率的影响极显着,不同水平的超声 波功率对花色素苷得率的影响显着,而提取时间和 提取温度对得率的影响不显着.在实验设定的范围 内,最佳 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 为ABCD:,即以6%乙酸为提取溶剂, 料液比为1:10(g/mL),在室温(25?)下经225W超 声波提取20rain.在此条件下,紫苏叶花色素苷的得 率为5.37%,粗提物中花色素苷的含量为29.46%,而 且对天然紫苏叶花色素苷的组成影响较小. 2.8提取次数对花色素苷得率的影响 由图6可见,随着提取次数的增加花色素苷的 得率也增加,但是超过2次后得率的变化不大,从能 耗,时间以及提取剂的经济角度来看,已没有多少实 际意义,故提取次数以2次为佳,并且第2次浸提的 母液可用于下一批次的第1次浸提,也就是工业上 的套浸. 镁} 难 提取次数 图6不同提取次数的提取效果比较 2.9花色素苷的得率及含量 在确定的最佳工艺条件下,紫苏叶花色素苷的 得率约为5.95%,粗提物中花色素苷的含量约为 29.44%,而且对天然紫苏叶花色素苷的组成影响 较小. (下转第188页) 食品,iI斜技 ScienceandTechnolo!~ofFoodIndustry 表6感官指标检验结果 三艺技求 表7理化指标检验结果 从表6可以看到,草莓鸡蛋乳酸菌饮料颜色呈 浅红色,具有草莓,鸡蛋特有的香味感官指标符合 国家标准. 从表7可以看到,制品的理化指标符合国家 标准. 表8微生物指标检验结果 从表8所示可知,草莓蛋乳发酵饮料的细菌指 标符合国家标准. 4结论 4.1制备发酵乳时,牛乳中鸡蛋液的加入量为 30%,接种量为3%,蔗糖添加量6%,发酵温度 42c(=,发酵时问35h,制品稠度适中,有良好的乳香 和蛋香. 4.2用水调和发酵乳的稀释比例为6:4,柠檬酸添加 量为1-4%,发酵蛋奶与草莓酱比例为10:1,蜂蜜添 加量为7%,可获得良好的口感. 4.3复合稳定剂为黄原胶0.25%,卡拉胶0.O1%,单 甘酯0.O1%,产品稳定,无分层现象,风味良好. 4.4产品营养全面,风味清新独特,易被人体消化吸 收,且不含任何防腐剂,色素,香精等化学合成物质, 具有较高的市场推广价值. 参考文献: [1]赵法利,等.鸡蛋中功能成分的研究[J].食品科学, 2006(12):798,803. [2]王汉中,等.发酵型酸乳饮料[J].食品工业,1997(2): 26,27. [3]刘丽,等.调配型酸乳饮料稳定剂及稳定性研究[J].食 品工业科技,2002(3):24~25. (上接第185页) 3结论 3.1含酸的醇溶液对紫苏叶花色素苷的组成影响较 大,乙酸水是提取天然紫苏叶花色素苷的合适浸提 剂,具有较高的提取效率,而且对紫苏叶花色素苷的 组成影响很小.通过对不同种类及浓度的提取剂提 取效果的比较,确定6%乙酸为选用的提取剂,其具 有安全性高和成本低的优点. 3.2通过单因素实验和正交实验,得到了超声波辅 助提取紫苏叶花色素苷的最佳工艺条件:以6%乙酸 为提取溶剂,料液比为1:10(g/mL),在室温(25?) 下经225W超声波提取2次,每次20rain.在此条件 下,紫苏叶花色素苷的得率为5.95%,粗提物中花色 素苷的含量为29.44%,而且对天然紫苏叶花色素苷 的组成影响较小. 参考文献: [1]卫生部药典委员会编.中国药典[M],北京:化学工业 出版社,人民卫生出版社,1985.301. [2]JackS.Anthocyanin[J].CPNewsletter,1998,27(3):26 , 28. [3]丁锐.国外花色素苷的研究现状与进展[J].汉中师范 学院(自然科学版),2004,22(2):73~78. 14ITaodaoK,HirotoshiT,KumiY,eta1.Structureofmalonyl shisonin,agenuinepigmentinpurpleleavesofPerillaocimoides L,Vfdrc~spaBenth[J].Ag6cBiolChem,1989,53(3):797 , 800. [5]吴周和,吴传茂.紫苏色素的提取及其热稳定性研究 [J].食品工业,1996(3):24~25. [6]刘大川,王静,刘责华,等.紫苏叶中色素及黄酮类化合 物提取工艺研究[J].粮食与油脂,2000(5):36,38. [7]StrackD,AkaviaN,ReznikH.Highperformanceliquid chromatographicidentificationofanthocyanins[J].z Naturforsch,1980b.35c:533,538. [8]金莹,孙爱东,崔莉,等.苹果多酚超声波提取条件的优 化研究『J].食品工业科技,2005,26(12):99,100. 权威?核心?全面?领先?实用