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黑果腺肋花楸花青素的提取工艺及其稳定性

来源：花匠小妙招时间：2025-11-03 08:33

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1、第37卷第3期延边大学农学学报 V0137No3 2015年9月 Agricultural Science Journal of Yanbian University Sep2015 文章编号：10047999(2015)03019606 DOI：1013478jcnkijasyu201503003 黑果腺肋花楸花青素的提取工艺及其稳定性刘芳芳，鲁亚星，于帅，吴荣哲，张先。 (延边大学农学院，吉林延吉133002) 摘要：为了黑果腺肋花楸花青素的开发利用，以黑果腺肋花楸果实为原料，通过正交试验确定花青素最佳提取条件，并进行稳定性研究。结果表明：黑果腺肋花楸花青素最佳提取条件

2、为乙醇浓度50、料液比1：25 (gmL)、提取温度50、提取时间30 rain。pH值为2时，黑果腺肋花楸花青素溶液吸光值最大，且红色显现明显，pH值4时，颜色开始失去红色；黑果腺肋花楸花青素溶液吸光值随光照时间的增加和处理温度的升高逐渐减小；氧化剂H。O：和还原剂NaHS0。对黑果腺肋花楸花青素均具有破坏作用；金属离子中K+、Na+ 对黑果腺肋花楸花青素均无影响，Mg”有一定的护色作用，Cu”、A1”使花青素溶液产生沉淀。关键词：黑果腺肋花楸；花青素；提取工艺；稳定性中图分类号：$79225 文献标识码：A Studies on extraction process and sta

3、bility of anthocyanin from Aronia melanocarpa Elliot LIU Fangfang， LU Yaxing， YU Shuai， WU Rongzhe， ZHANG Xian (Agricultural College of Yanbian University，Yanji Jilin 133002，China) Abstract：For exploitation and utilization of anthocyanin from Aronia melanocarpa Elliot，the optimum condition of extrac

4、ting anthocyanin from fruits of Aronia melanocarpa Elliot was determined through or thogonal test，and the stability of anthocyanins was studiedThe results showed that the extraction condi tion was that the ethanol concentration was 50，the solidliquid ratio was 1：25(gmL)，the extraction temperature wa

5、s 50，and extraction time was 30 rainThe absorption value of anthocyanin liquid at pH 20 was the highest with obvious red color，but the anthocyanin liquid discolored when pH value was high er than 40And，the absorption value gradually decreased with increase of illumination time and tempera tureThe an

6、thocyanin of the fruit could be destructed by oxidant H2 02 and deoxidizer NaHS03 while pro tected by M92+K+and Na+had no effect on it，but Cu2+and A13+made the anthocyanin liquid produce precipitation Key words：Aronia melanocarpa Elliot；anthocyanin；extraction process；stability 黑果腺肋花楸(Aronia melanoca

7、rpa Elliot)属于浆果类，果实味道微涩、酸甜、球形，且果皮紫黑，收稿日期：201501_oo基金项目：吉林省科技厅重点项目(2014010128JC)；延边大学大学生创新创业训练计划项目 (Ydbksky2015250) 作者简介：刘芳芳(1993一)，女，宁夏中卫人，在读学士，研究方向为天然色素的开发利用。张先为通信作者， E-mail：zhangdorydliyuncorn 万方数据第3期刘芳芳，等：黑果腺肋花楸花青素的提取工艺及其稳定性研究 197 果肉暗红1。同其他富含花青素的浆果比，黑果腺肋花楸虽然有简单的花青素光谱，但是花青素含量相当高，因此，作为天然色素资源，

8、具有很大的开发价值雎。目前，我国对黑果腺肋花楸果实及其色素的开发研究并不多，王鹏等口4人进行了黑果腺肋花楸果酒酿造工艺的研究，在提取方面李梦莎H3做了响应面法优化超声提取黑果腺肋花楸花色苷工艺的研究，关于色素稳定性方面的研究鲜有报道。本实验以黑果腺肋花楸果实为原料进行了色素提取工艺和稳定性的研究，旨在为黑果腺肋花楸果实及其色素的开发利用提供基础依据。 1材料与方法 11材料与试剂 1)材料黑果腺肋花楸于2014年9月采自吉林省图们市，冷冻贮藏备用。 2)试剂乙醇溶液；亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠等均为分析纯。 12方法 121光谱特性取一定量的黑果腺肋花楸果汁，用分光光度计

9、在400 600 nm波长范围内测定其吸收光谱，找出黑果腺肋花楸色素在可见光区的最大波长，结果为 534 nm。 122花青素含量测定参照马养民等61的方法称取一定量样品均质机 (FJ一200，上海标本模型厂)均质后水浴浸提，过滤后用紫外可见分光光度计(UV-7504，上海欣贸仪器有限公司)在534 nm下测定吸光值，并按以下公式计算黑果腺肋花楸花青素含量7：花青素含量(mgg)一(AX MX DFX v)(mX e) 式中，A：吸光值；M：矢车菊一3一O一葡萄糖苷的分子量，4492；DF：稀释倍数；V：提取液的总体积 mL；m：样品重量g；：矢车菊一3一O一葡萄糖苷的消光系数

10、，26 900。 123花青素稳定性测定 1)pH值对黑果腺肋花楸花青素稳定性的影响将在最佳提取条件下提取的黑果腺肋花楸花青素溶液装于试管中，用10HCI和2 molL NaOH 溶液调节pH值，避光静置2 h后在534 nm波长下测定吸光值8，观察不同pH值下溶液颜色的变化。 2)光照对黑果腺肋花楸花青素稳定性的影响将花青素溶液稀释后密封于平底烧瓶中，在室温条件下置于室内向阳窗台进行自然光照射9。，每天固定时间取出在534 nm下测定吸光值。 3)热处理对黑果腺肋花楸花青素稳定性的影响将花青素提取液装于试管中，分别放入不同温度的水浴锅中避光加热2 h后测定吸光值。 4)氧化剂

11、和还原剂对黑果腺肋花楸花青素稳定性的影响取花青素稀释液20 mL，加入不同体积的浓度为05的H2 02、NaHS03、Na2 S2 03溶液定容至 25 mL，使其浓度分别达到0、002、004、 006、008和010，室温静置2 h后测定吸光值。 5)金属离子对黑果腺肋花楸花青素稳定性的影响分别将NaCl、KCI、MgCl2、CuSO。和AI(NO。)。配成05的溶液后滴人到花青素溶液中至一定浓度，用10的HCl和2 molL的NaOH溶液调到与对照组相同的pH值1 0。11，以便排除pH值对吸光值的影响，静置2 h后测定吸光值。 13试验设计 131单因素实验利用浸

12、提的方法对提取溶液乙醇浓度、料液比进行单因素实验。 132双因素实验对提取温度和时间进行双因素实验。 133正交实验在单因素和双因素的基础上，以乙醇浓度、料液比、提取温度为考察因素，分别选取3个水平，以花青素提取量为考察指标进行L。(33)正交实验。 14数据分析利用SPSS 170软件进行统计分析。 2结果与分析 21 黑果腺肋花楸花青素提取条件的确定 211 乙醇浓度对黑果腺肋花楸花青素提取量的影响由图1可知，乙醇作为提取溶剂的效果比水好，并且当乙醇浓度低于60时，黑果腺肋花楸花青素提取量随乙醇浓度的增大而增大，在乙醇浓度大于 60后提取量下降，这可能是因为乙醇浓度过高

13、会破坏花青素的组织结构6，导致提取量降低。从比较适宜的浓度范围4080中选取50，60， 70的乙醇浓度重新进行实验，结果显示在60时万方数据 198 延边大学农学学报第37卷取得最大提取量，为489 mgg。所以，确定60 的乙醇最适提取浓度。 212料液比对黑果腺肋花楸花青素提取量的影响由图2可知，当料液比低于1：20时，花青素提取量随料液比的增加而增加，当料液比大于1：20 时，花青素提取量随料液比的增加而降低，这可能是因为黑果腺肋花楸果实中花青素已基本溶出，继续增加料液比会增加后续操作的工作量，并且造成有机溶剂的浪费1 2|，因此，可以确定比较适宜的料液比范围为1

14、：151：25。图1 乙醇浓度对黑果腺肋花楸花青素提取量的影响 FigI Effect of ethan,I concentration 011 the extraction of anthocyanin frum AroMa melanocarpa Elliot 图2料液比对黑果腺肋花楸花青素提取量的影响 Fig2 Effect of solidliquid ratio on the extraction of anthocyanin from Aronia melanocarpa Elliot 213提取温度和时间对黑果腺肋花楸花青素提取量的影响在不同提取温度和时间下黑果腺肋花楸花青

15、素的提取量如表1所示，统计分析结果表明，提取温度和时间之间存在交互作用，并且提取温度对黑果腺肋花楸花青素提取量的影响显著，而提取时间影响不显著。这可能是因为对于有些花青素类物质，有机溶剂不能渗透进细胞壁和细胞膜中，因此，即使时间再长也不能将花青素从细胞壁中溶解出来。所以把提取温度作为主要因素来考虑，提取时间确定为30 rain。表1 提取温度和时间对黑果腺肋花楸花青素提取量的影响 Table l Effects of temperature and time on the extraction of anthocyanin from Aronia melanocarpa Ell

16、iot (mgg) 214最佳提取条件的确定由表2的R值可以看出，提取温度、乙醇浓度和料液比对黑果腺肋花楸花青素提取量的影响顺序为ABC，即最主要的因素是提取温度，其次是乙醇浓度，料液比影响最小。由K值可以确定各因素和水平间最佳组合为A。B。C。即提取温度 50、乙醇浓度50、料液比1：25，此条件下花青素提取量可达608 mgg。表2 L，(33)正交试验因素水平 Table 2 Factors and levels of L9(33)orthogonal test 编号瓮产销产搿取椭垦(赧mgg， 7 1 0 4 6 2 8 4 7 L L色豇文文m乱豇 5 5 5 5 5

17、 5 6 5 5 5 O 5 O 5 5 5 5 O 1 2 2 2 2 1 2 1 2 ：：：：：；：：： 1 7 5 4 1 1 1 l 1 1 1 1 1 2ut 5，“ n n n n n n q n n船弘弱乙 1 2 3 2 3 1 3 1 00 的加加加0 o o 0 o o o o o o o o 1 2 3 l 2 3 1 2 3 0 0 0 0 o o。o o o o o i 2 2 2 3 3 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 k k k R 万方数据第3期刘芳芳，等：黑果腺肋花楸花青素的提取工艺及其稳定性研究 199 22黑果腺肋花楸花青素稳定

18、性 221 pH值对黑果腺肋花楸花青素稳定性的影响由图3可知，黑果腺肋花楸花青素受pH值的影响很大，这可能是因为不同pH值使花色苷化学结构发生变化。当pH值3时，颜色为紫红色且显色明显，在pH值为2时，吸光值最大，当pH值4时，红色开始显现不明显。这与关海宁等13人的研究结果相符。图3 pH值对黑果腺肋花楸花青素吸光值的影响 Fig3 Effect of pH Oil the absorption value of the anthoc)7anin from Aronia melanocarpa Elliot 222光照对黑果腺肋花楸花青素稳定性的影响由图4可知，色素溶液光照射后

19、吸光值由第1 天的0288降到第8天的0185，呈缓慢下降趋势，经统计分析光照射后的前3 d吸光值没有显著性变化，46 d，68 d吸光值也没有显著性变化，说明自然光照射约3 d后黑果腺肋花楸花青素被破坏程度较显著。图4光照对黑果腺肋花楸花青素吸光值的影响 Fig4 Effect of light on the absorption value of the anthocyanin from Aronia melanocarpa Elliot (不同英文字母表示在P005时有显著性差异。下同) 郭松年1 4关于石榴汁的研究结果表明，花青素在日光下比较敏感，10 d后损失70多，而室

20、内散射光与避光条件下放置10 d损失率不到50，所以，花色素应尽量避光保存。 223 温度对黑果腺肋花楸花青素稳定性的影响由图5可知，当温度从20升高到100时，花青素溶液吸光值由0360降低至0258。经统计分析，不同温度处理组的吸光值存在显著性差异，说明温度对黑果腺肋花楸花青素的影响较大，这可能是因为黑果腺肋花楸果实中的天然色素在低温或干燥状态时较稳定，而加热或高温可加快变色反应，尤其在加热至沸点时易氧化褪色1 5|。因此，为避免褪色现象发生，加工时热处理温度应尽量保持在低温范围内。图5 温度对黑果腺肋花楸花青素吸光值的影响 Fig5 Effect of tempe

21、rature on the absorption value of the anthocyanin from Aronia melonocarpa Elliot 224氧化剂和还原剂对黑果腺肋花楸花青素稳定性的影响从表3可知，随着H。O。浓度的增加黑果腺肋花楸花青素溶液的吸光值显著减小，说明氧化剂 Hz Oz对黑果腺肋花楸花青素有一定的破坏作用，这可能是由于H：O。可直接亲核进攻花青素的C位，使吡喃环阳离子破裂，生成了查耳酮，进而进一步降解成各种无色的脂类及香豆素的衍生物，这些分解产物或互相问发生聚合或进一步降解n 61。所以，要避免花青素与氧化剂接触。还原剂NaHSO。对黑

22、果腺肋花楸花青素的褪色作用非常明显，当色素溶液中NaHSOs浓度达到002时，吸光值由0376 万方数据 200 延边大学农学学报第37卷减小到0143，说明黑果腺肋花楸花青素遇到NaH一花青素影响不显著。 SO。时很不稳定。还原剂NaS。SO。对黑果腺肋花楸表3 氧化剂和还原剂对黑果腺肋花楸花青素吸光值的影响 Table 3 Effects of oxidant and deoxidizer on absorption value of anthocyanin from Aronia melanocarpa Elliot 注：不同英文字母表示在PO05时同列之间有显著性差异。 22

23、5金属离子对黑果腺肋花楸花青素稳定性的影响由表4可知，K+、Na+的存在以及浓度变化对色素溶液的吸光值几乎没有影响。但是黑果腺肋花楸花青素溶液中加入M92+后，随着M92+浓度的增加吸光值逐渐增大，而且添加M92+的色素溶液吸光值显著大于对照组溶液吸光值，说明M92+对黑果腺肋花楸花青素起到一定的护色的作用1 71。而色素溶液中加入Cu抖或A1 3+时，开始变紫并随着离子浓度的增大紫色更加明显，但是加入Cu抖的色素溶液静止后有轻微的絮状物产生，加入A13+的色素溶液直接产生紫黑色沉淀，离子浓度越大沉淀现象越明显，由此导致溶液吸光值的增大。这可能是这2种离子与色素中的某

24、些成分发生了络合反应，生成了新的难溶解的物质1 8|。表4金属离子对黑果腺肋花楸花青素吸光值的影响 Table 4 Effects of metal ions onabsorption value of anthocyanin from Aronia melanocarpa Elliot 3 结论通过本试验可确定用乙醇溶液提取黑果腺肋花楸花青素的最佳提取条件为：乙醇浓度50，料液比1：15，提取温度30，提取时间30 min。pH值对黑果腺肋花楸花青素的稳定性影响显著，在pH 值3时，颜色为红色比较稳定，当pH值4时，颜色开始失去红色。黑果腺肋花楸花青素经自然光照射约3 d后被

25、破坏程度显著，热处理温度越高花青素的破坏程度越大，氧化剂Hz O。、还原剂NaHSO。当黑果腺肋花楸花青素破坏作用均显著。K+、Na+ 当黑果腺肋花楸花青素均无影响，M92+起护色作用，当黑果腺肋花楸花青素遇到Cu2十、A13+时产生沉淀。参考文献： E1李翠舫，马兴华黑果腺肋花楸形态学特征与生物学特性观察初报EJ林业科技通讯，1995，2(2)：3031 2Strigl A W，Leitner E，Pfanmhauser WQualitative and qualitative analysers of the anthocyaniins in black 万方数据第3期刘芳

26、芳，等：黑果腺肋花楸花青素的提取工艺及其稳定性研究 201 chokeberries(Aronia melanocarpa Michx)by TLC， HPLC and UVVIS spectrometryJZeitsehriflfur- LebensmittelUntersuchung1995，201(3)，266268 王鹏，马兴华，韩文忠黑果腺肋花楸果酒发酵优化研究EJ辽宁林业科技技2014，1(2)：2425 王鹏，马兴华，韩文忠，等黑果腺肋花楸果酒澄清处理及稳定性研究J北华大学学报(自然科学版)， 2014。15(1)：11 6-121 李梦莎，响应面法优化超声提取黑果腺肋花楸花

27、色苷工艺的研究EJ中国酿造2014，33(9)：129130 马养民，逯文静蓝莓果中花青素的乙醇提取工艺研究 J安徽农业科学2011，39(35)：2176821769 Li R。Wang P，Guo Q Q，et a1anthocyanin composition and content of the Vaccinium uliginosum berryJ Food Chemistry，2010，8(46)：1-5 郑亚军，陈卫军槟榔红色素的提取工艺的研究I-J-I食品科学，2010，31(4)：15 蒋丽芳，刘海花，黄锁义，等紫茉莉红色素的提取及其稳定性研究J食品研究与开发，2007

28、，28(2)：5153 10吴永兰甜椒红色素的提取及性质的研究fj-精细化中间体，2005，35(1)：6265 11 邸翔，刘长涛，高莉，等红果小檗色素的提取及其稳定性研究J食品与发酵工业，2010，36(6)：184189 12战伟伟，司振军，王超萍，等蓝莓叶原花青素提取工艺研究I-J粮油与油脂，2010(6)：3940 133关海宁，刁小琴石榴汁花青素的制备与稳定性研究 J-I食品研究与开发。2009，24(2)：3335 14郭松年石榴汁花色苷稳定性、抗氧化性及其组分鉴定D咸阳：西北农林科技大学，2008：3637 15植中强，李红缨，杨海贵天然食用色素提取工艺与稳定性研究的

29、状况J-i广州化工，1999，27(4)：1820 16谢程程紫甘薯花青素的提取纯化、稳定性及应用研究D鞍山：辽宁科技大学，2012：4041 17李金星，胡志和，马立志，等蓝莓加工过程中出汁率及花青素的稳定性J化学研究，2014，35(2)：124 125 18吉欣，毛立群，李霞，等葡萄酒糟色素提取及稳定性研究J化学研究，2004，15(1)：4852 J D f!f 口邸口豳 p 万方数据黑果腺肋花楸花青素的提取工艺及其稳定性作者：刘芳芳，鲁亚星，于帅，吴荣哲，张先， LIU Fangfang， LU Yaxing， YU Shuai， WU Rongzhe ， ZHANG Xian 作者单位：延边大学农学院,吉林延吉,133002 刊名：延边大学农学学报英文刊名： Journal of Agricultural Science Yanbian University 年，卷(期)： 2015,37(3) 引用本文格式：刘芳芳.鲁亚星.于帅.吴荣哲.张先.LIU Fangfang.LU Yaxing.YU Shuai.WU Rongzhe.ZHANG Xian 黑果腺肋花楸花青素的提取工艺及其稳定性期刊论文-延边大学农学学报 2015(3)