无花果皮红色素微波提取及其稳定性

张小曼，马银海*，刘柱丽，陈小妮

(昆明学院化学科学与技术系，云南 昆明 650214)

无花果皮红色素微波提取及其稳定性

张小曼，马银海*，刘柱丽，陈小妮

(昆明学院化学科学与技术系，云南 昆明 650214)

利用微波辅助提取无花果皮红色素，采用正交试验方案，对影响色素收率的微波功率、微波时间、微波温度及提取料液比等主要因素进行优化组合试验，并研究无花果皮红色素的稳定性能。结果表明：微波功率400W、微波时间15min、微波温度35℃、料液比1:20(g/mL)，无花果皮红色素收率可达89.69%。无花果皮红色素耐热、耐光性强，酸性环境中稳定性较好，常用食品添加剂、氧化剂、还原剂及Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Zn2+、Al3+等金属离子对该色素无影响，但Fe3+对色素有破坏作用。微波辅助能高效提取无花果皮红色素，该色素具有良好稳定性能。

无花果皮；红色素；微波；提取；稳定性

现代社会，人们对食品色泽、香味、口感的要求越来越高，食用色素作为食品工业中主要食品添加剂，其市场需求越来越大。由于合成色素对人体健康的危害逐步受到人们的关注，回归绿色，开发天然食用色素取代合成色素已成为食品工业食用色素发展的必然趋势[1-2]。

无花果(Ficus carica L.)是一种桑科榕属落叶乔木，在我国新疆、山东、广西、云南等地广泛种植。无花果果实呈梨形、深紫红色、肉白质嫩、清香味甜，并含有丰富的氨基酸、多种维生素和人体需要的矿物质[3-4]。据现代科学研究报道[5-8]，无花果中含有抗癌活性和抑菌作用的香柠檬内酯、补骨脂素、苯甲醛等物质，具有良好的药效作用，被人们誉为药食兼优的“仙人果”。深紫红色的无花果皮中含有丰富的天然红色素，是天然食用色素提取的优质资源，相关研究却未见报道，本实验利用微波辅助提取无花果皮红色素，并对其提取工艺及稳定性能进行探讨，为合理开发与利用无花果皮天然红色素提供一定参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

无花果实购自昆明水果市场，取皮，晒干，粉碎成末，备用。

蔗糖、食盐、9 5%乙醇、盐酸、过氧化氢、亚硫酸钠、柠檬酸、苯甲酸钠 北京化学试剂厂。

VIS-723G可见光分光光度计 北京瑞利分析仪器公司；PQ201型旋转蒸发仪 瑞士Buchi仪器有限公司；

ZK-82A真空干燥箱 上海实验仪器设备厂；MAS-I微波仪 上海微波化学科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 无花果皮红色素提取工艺流程

无花果皮→pH3自来水(稀盐酸调pH值)水浸泡5min→微波辐射→滤液减压浓缩→干燥→色素产品

1.2.2 无花果皮红色素特征吸收光谱的测定

以pH3稀盐酸作参比，1cm比色皿，在400～620nm波长范围内对无花果皮红色素提取液进行扫描，测定色素的吸收光谱并确定其最大吸收波长。

1.2.3 无花果皮红色素收率计算[9]

称取5.0g无花果皮加水(pH3)60mL浸泡4h后过滤，收集滤液后再按相同条件反复浸提至提取液基本无色，合并滤液并测定其总体积和吸光度，色素的收率计算见下式：

式中：Ai、Vi分别为每次实验提取液的吸光度和体积；V为总体积；A为总吸光度。

1.2.4 正交试验设计

在微波提取工艺中，影响无花果皮红色素提取率的因素很多，经初步试验确定微波功率、微波温度、微波时间和液料比为影响无花果皮红色素提取的主要因素，采用L9(34)进行正交试验[10]。影响因素水平设计见表1，试验方案与结果见表2，并在最佳提取工艺下平行试验5次，并验证试验结果。

表1 正交试验因素水平表Table1 Factors and levels of orthogonal experiments

1.2.5 无花果红色素的稳定性实验

针对天然色素应用于食品中的各种情况，考察不同环境中无花果皮红色素的稳定性能[11-12]。以无花果皮红色素提取液为样本，分别加入常用食品添加剂、常见金属离子、氧化剂和还原剂等，在其最大吸收波长下测定吸光度，以吸光度的变化考察红色素在不同环境中的稳定性能。

2 结果与分析

2.1 无花果皮红色素最大吸收波长的确定

图1 无花果皮红色素吸收光谱图Fig.1 Absorption spectrum of red pigment from Ficus carica L.

由图1可知，无花果皮红色素在可见光区最大吸收波长为515nm。

2.2 微波提取最佳条件的确定

根据表1设计，采用L9(34)正交试验方案进行微波辐射提取无花果皮红色素试验，结果见表2。

表2 L9(34)正交试验方案和结果Table2 Design and results of orthogonal experiments

表3 方差分析结果Table3 Variance analysis of orthogonal experiments

由表2可见，各因素影响主次顺序为A＞C＞B＞D，无花果皮红色素最佳提取工艺组合为：A2B2C2D2，即微波功率400W、微波温度35℃、微波时间15min、料液比1:20(g/mL)。由表3可见，A、C因素P值均小于0.05，说明微波功率和微波时间对无花果皮红色素提取率有显著影响；B因素和D因素对色素提取率的影响不显著。

2.3 微波提取最佳工艺验证实验

称取5.0g无花果皮，在A2B2C2D2条件下提取无花果皮红色素，平行实验5次，结果见表4。

表4 最佳工艺组合提取无花果红色素Table4 Extraction of red pigment from Ficus carica L. by using the optimal combinatorial extraction parameters

由表4可见，平行实验5次，收率基本不变，平均收率89.69%， RSD值0.204%。在A2B2C2D2最佳工艺条件下能有效提取无花果皮红色素。

2.4 不同提取工艺对比实验

称取5.0g无花果皮，在与微波提取相同条件下采用一般浸提法提取无花果红色素，平行实验3次，对比实验结果见表5。

表5 不同提取法对比实验结果Table5 Comparison of red pigment from Ficus carica L. by using different extraction methods

由表5可见，相同提取条件下，微波提取法收率比溶剂浸提法相对提高了9.47%，并在时间上拥有较大的优势，提取时间由12h减少到15min。说明微波辐射能穿透激活植物细胞中分子热运动，有助于细胞破裂渗出天然红色素，能高效分离提取出无花果皮红色素。

2.5 无花果皮红色素稳定性实验

2.5.1 光照的影响

分别将无花果皮红色素溶液装入无色透明玻璃瓶封口置于自然光和室内避光处放置一定时间，测定其吸光度，结果见表6。

由表6可知，无花果皮红色素溶液连续10d阳光照射后，其吸光度、色泽基本不变，保持原有的红色，说明该色素有强的耐光性，并且可以室内避光长期保存。

表6 光照对无花果皮红色素的影响Table6 Effect of light on the stability of red pigment

2.5.2 温度的影响

分别将无花果皮红色素溶液在不同温度下恒温放置2h后，观察溶液颜色变化并测定其吸光度，结果见表7。

表7 温度对无花果皮红色素的影响Table7 Effect of temperature on stability of red pigment

由表7可知，温度小于70℃时，无花果皮红色素的颜色基本不变，说明该色素冷藏、低、中热稳定性比较好，可以参与食品的冷、热加工。但高温近沸时，色素分子易褪变脱色，因此，不宜参与焙烤食品的加工。

2.5.3 酸度的影响

取无花果皮红色素溶液，调节不同pH值，观察溶液颜色变化并测定其吸光度，结果见表8。

表8 酸度对红色素稳定性的影响Table8 Effect of pH on the stability of red pigment

由表8可知，无花果皮红色素在酸性环境中较稳定，有明亮的红色；pH＞6时色素颜色开始变化，向黄色过渡；pH＞9时，呈黄绿色；pH＞12时，绿色向蓝色变化。因此，该红色素适合在酸性或弱酸性环境中使用，碱性环境中显蓝色。

2.5.4 食品添加剂的影响

取5mL无花果皮红色素溶液5份，分别加入2mL质量分数2%的柠檬酸、蔗糖、食盐、苯甲酸钠溶液，对照样加2mL蒸馏水，每隔2h测定一次吸光度，结果见表9。

表9 食品添加剂对无花果皮红色素的影响Table9 Effect of food additive on the stability of red pigment

由表9可知，柠檬酸对无花果皮红色素有护色作用，蔗糖、食盐、苯甲酸钠等食品添加剂影响很小。因此，无花果皮红色素可以与常用食品添加剂混合共用。

2.5.5 氧化剂、还原剂的影响

取5mL无花果皮红色素溶液2份，分别加入2mL质量分数2%过氧化氢、亚硫酸钠溶液，观察色素颜色变化并测定其吸光度，对照样同上，结果见表10。

表10 氧化剂、还原剂对红色素的影响Table10 Effects of oxidant and reductant on the stability of red pigment

由表10可知，氧化剂H2O2对无花果皮红色素稳定性有一定影响，红色变淡，但还原剂Na2SO3对色素影响不大，此色素抗还原性能比抗氧化性能好。

2.5.6 金属离子的影响

表11 金属离子对红色素的影响Table11 Effect of metal ion on the stability of red pigment

取5mL无花果皮红色素溶液若干份，分别加入0.1mol/L 各种金属离子溶液2mL，观察色素颜色变化并测定其吸光度，对照样同上，结果见表1 1。

由表11可知，Na+、K+、Ca2+、Zn2+、Mg2+、Al3+对该色素的吸光度和颜色没有明显影响，但Fe3+对色素有破坏作用，会使红色褪去，随时间延长呈现黄褐色浑浊现象。因此，在保存和使用该色素时应避免与Fe3+接触。

3 结 论

微波提取无花果皮红色素主要影响因素的影响程度大小顺序：微波功率＞微波时间＞微波温度＞料液比。最佳提取条件：pH3自来水(稀盐酸调pH值)作溶剂、微波功率400W、微波温度35℃、微波辐射15min、料液比为1:20(g/mL)，无花果皮红色素平均收率达89.69%。

无花果皮红色素在酸性环境中性质稳定，并对热、光有很好的耐受性，能与常用食品添加剂及Na+、K+、Ca2+、Zn2+、Mg2+、Al3+混合使用，但Fe3+有明显破坏作用。氧化剂H2O2对该色素也有一定干扰，溶液红色变淡，还原剂影响不大。

无花果皮中含有丰富的天然红色素，微波提取无花果皮红色素操作简单，具有省时、节能、提取率高的优点，适用于无花果皮提取天然红色素的生产中。

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Microwave Extraction and Stability of Red Pigment from Pericarp of Ficus carica L.

ZHANG Xiao-man，MA Yin-hai*，LIU Zhu-li，CHEN Xiao-ni
(Department of Chemical Science and Technology, Kunming University, Kunming 650214, China)

A red pigment was extracted from pericarp of Ficus carica L. by microwave technology. The optimal extraction conditions were explored by orthogonal experiments to be microwave power of 400 W, microwave treatment of 15 min, microwave treatment temperature of 35 ℃, and material-liquid ratio 1:20 (g/mL) through evaluating the extraction rate of red pigment. The extraction rate of red pigment was 89.69% under optimal extraction conditions. Meanwhile, red pigment from pericarp of Ficus carica L. exhibited strong stability to heat, light and acids. Commonly used food additives, oxidant, reluctant and metal ions such as Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Zn2+, Al3+except Fe3+did not affect the stability of red pigment. The extraction rate of red pigment of Ficus carica L. can be enhanced by microwave technology, and this red pigment has excellent stability.

pericarp of Ficus carica L.；red pigment；microwave；extraction；stability

TS264.4

A

1002-6630(2010)22-0289-04

2010-07-12

云南省教育厅科研基金项目(09Y0346)

张小曼(1956—)，女，副教授，本科，研究方向为天然产物。E-mail：ynzhxm@yahoo.com.cn

*通信作者：马银海(1964—)，男，教授，本科，研究方向为天然产物。E-mail：myh5929251@163.com