微波辅助提取蓝莓果渣中花青素的工艺研究①

唐 杰，焦淑清，温 馨，郭婷婷

(佳木斯大学药学院，黑龙江省生物药制剂重点实验室，黑龙江 佳木斯 154007)

微波辅助提取蓝莓果渣中花青素的工艺研究①

唐 杰，焦淑清，温 馨，郭婷婷

(佳木斯大学药学院，黑龙江省生物药制剂重点实验室，黑龙江 佳木斯 154007)

目的：确定微波辅助萃取蓝莓果渣中花青素的最佳试验条件。方法：以家用微波炉为微波萃取装置，采用正交试验确定微波萃取蓝莓果渣中花青素的最佳试验条件。结果：微波萃取蓝莓果渣中花青素的最佳试验条件为酸性乙醇作为提取剂、萃取时间70s、微波功率560W、料液比1:20。在此条件下蓝莓果渣花青素萃取量为2.98mg/g。结论：此工艺可有效提取蓝莓果渣中的花青素，达到了合理利用蓝莓资源获得高附加值产品的目的。

微波辅助； 萃取； 花青素； 蓝莓果渣

花青素是一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素，属于黄酮类化合物[1]。药理学实验证实，花青素具有抗氧化性、促进视红素再合成，抗炎症、抗衰老等多种生理活性功能[2～4]，在医药领域有广泛的应用前景。 蓝莓(blueberry)为杜鹃花科(Ericaceae)越橘属常绿灌木，是原产于北美洲的一种具有较高经济价值的越橘类浆果植物，其果实呈蓝色或蓝黑色故称蓝莓[5]。蓝莓是植物中花青素含量较高的一类品种，其花青素最高含量可达4200mg/kg，其中所含花青素是目前所有植物中性能最优良、副作用最低的花青素品种之一[6]。据报道只有13%～23%的花青素在于巴氏杀菌的蓝莓果汁中，而大约42%存留在果渣中[7]。所以研究蓝莓果渣中的花青素萃取利用有助于提高蓝莓的经济价值。然而目前萃取花青素的常规方法耗时长，故而对生产不利，因此研究花青素新的萃取方法具有重要意义。微波辅助萃取技术由于其萃取时间短等优点而成为常规溶剂萃取法的替代技术。微波辅助萃取蓝莓果渣中花青素已见报道[8]。其中文献[8]报道的微波辅助萃取蓝莓中的花青素是采用专业的微波萃取仪器，本研究是采用家用微波炉，考察微波萃取时间、微波功率和料液比对蓝莓果渣萃取的影响，确定出微波辅助萃取蓝莓果渣中花青素的最佳试验条件，为充分利用蓝莓资源及花青素的大规模开发利用提供参考。

1 仪器、材料和试剂

1.1 仪器

80-2型离心机(上海浦东物理光学仪器厂)、FZ120微型植物粉碎机、Gold S54紫外可见分光光度计(上海棱光技术有限公司)、AG720EKF-NS美的微波炉(广东美的微波炉制造有限公司)、SHB-III循环水式多用真空泵(郑州长城科工贸有限公司)。

1.2 材料和试剂

蓝莓果渣残渣购于黑龙江省尚志绿野浆果有限公司，果渣晾干，粉碎20目备用。实验所用试剂均为分析纯。

2 实验方法

2.1 单因素实验

称量5.0g蓝莓果渣粉末，移入100mL萃取剂中，在室温下固定微波功率、微波萃取时间、萃取次数、萃取剂酸醇体积比、料液比中的四个以一个为变量来做单因素试验。以萃取液中总花青素萃取量为考察指标，依次进行下列5个单因素实验：萃取剂酸醇体积比(0.1mol/L HCl:75%乙醇分别为0:1、1:0、1:1、1:2、2:1)、微波功率(70、210、350、560、700W)、微波萃取时间(60、65、70、75、80s)、萃取次数(1、2、3、4、5)、料液比(1:10、1:15、1:20、1:25、1:30、1:35)。考察各因素的不同水平对提取液中花青素萃取量的影响。

花青素萃取量(mg/g)=萃取液中花青素质量(mg)/干燥果渣投料量(g)

2.2 正交设计优化色素萃取工艺

根据单因素实验结果，选取微波功率、微波萃取时间、料液比三个因素为自变量，表1为正交因素水平表，以萃取溶液中总花青素萃取量为指标，通过正交实验[9]得到微波辅助萃取蓝莓果渣花青素的相对最佳工艺。得到到最佳工艺在进行实验验证。

表1 因素水平表

2.3 对比实验

称量5.0g蓝莓果渣粉末2份，分别在正交实验所得的最佳工艺条件和单因素实验所得的最佳条件下进行实验，然后在计算出两组花青素的萃取量。

3 结果

3.1 单因素试验结果

3.1.1 萃取剂酸醇体积比对蓝莓果渣花青素萃取量的影响

按照2.1固定其它萃取条件，不同溶剂萃取花青素的效果见图1。从图1中可见，0.1mol/L HCl:75%乙醇=1:2的萃取效果最好，水的最差。因此选择提取效果最好的0.1mol/L HCl:75%乙醇=1:2为萃取剂，1g干燥蓝莓果渣可以萃取2.452mg花青素。

图1 不同提取剂对提取效果的影响

①水 ②75%乙醇 ③0.1mol/L HCl:75%乙醇=2:1 ④0.1mol/L HCl:75%乙醇=1:1 ⑤0.1mol/L HCl:75%乙醇=1:2

3.1.2 微波萃取时间对蓝莓果渣花青素萃取量的影响

按照2.1固定其它萃取条件，不同微波萃取时间对花青素的萃取效果见图2。从图2中可见微波萃取时间为70s的时候萃取效果最好，每克果渣可萃取花青素2.498mg。根据单因素实验结果，选择微波萃取时间为65～75s进一步优化。

图2 不同微波萃取时间对萃取效果的影响

3.1.3 微波功率对蓝莓果渣花青素萃取量的影响

按照2.1固定其它萃取条件，不同微波功率对花青素的萃取效果见图3。从图3中可见微波功率为560W时萃取效果最好，每克可萃取花青素2.413mg。但是本研究使用的是家用微波炉，考虑到温度过高会导致花青素降解，所以选择微波功率为210～560W进一步优化。

图3 不同微波功率对萃取效果的影响

3.1.4 料液比对蓝莓果渣花青素萃取量的影响

按照2.1固定其它萃取条件，不同料液比对花青素的萃取效果见图4。从图4中可见果渣和萃取溶剂的料液比为1:20时萃取效果较好，每克果渣可萃取花青素1.724mg。选择料液比1:15、1:20、1:25进一步优化。

图4 不同料液比对萃取效果的影响

3.1.5 萃取次数对蓝莓果渣花青素萃取量的影响

从图5中可见，萃取4次以后萃取溶液张的花青素含量就非常接近了，每克果渣萃取花青素2.984mg，是萃取5次效果的97.9%。增加萃取次数对萃取效果影响不是很大。结合溶剂消耗考虑，选择萃取4次的方式进行蓝莓果渣色素的萃取。

图5 不同萃取次数对萃取效果的影响

3.2 正交实验结果

见表2。

表2 L9(33)正交试验与极差分析

根据表2数据表明，微波功率对蓝莓花青素的浸提效果影响最大，3个因素对提取效果的影响顺序为：微波功率>料液比>微波萃取时间。所得的最佳萃取工艺条件为,即为微波功率560W、微波萃取时间70s、料液比1:15。

4 讨论

正交实验所得的最佳工艺条件和单因素实验所得的最佳条件做的对比实验。通过正交实验所得的最佳工艺条件的花青素萃取量为2.174mg/g，而通过单因素得到的最佳条件做的实验所得的花青素萃取量为1.936mg/g,萃取量略小于正交实验所得的最佳工艺条件，但是综合考虑实验的可操作性和高温会使花色素降减[10]，确定提取条件为,即为微波功率560W、微波萃取时间70s、料液比1:20。

通过单因素实验与正交实验的数据可以得出，微波辅助萃取蓝莓果渣花青素的最佳工艺条件为微波功率560W、微波萃取时间70s、料液比1:20。此工艺可有效提取蓝莓果渣中的花青素，达到了合理利用蓝莓资源获得高附加值产品的目的。

[1]徐美玲,赵德卿.蓝莓花青素的提取及理化性质的研究[J].食品研究与开发, 2008,29(9):187

[2]孟宪军,于娜,李颖畅，等.蓝莓花色素苷稳定性研究[J].食品研究也开发,2008,29(4):49

[3]张学宁,高志华,刘庆忠，等.蓝莓花色苷提取工艺的优化研究[J].河北工业科技,2013,30(2):66

[4]杨雪飞,潘利华,罗建平.蓝莓色素的超声提取工艺及稳定性[J].食品科学,2010,31(20):251

[5]梁海英,李亚东.蓝莓生产技术[M].长春:吉林科学技术出版社,2010，1-9

[6]郑蔚然,胡莉,袁玉伟，等.蓝莓中花青素提取及检测技术的研究进展[J].江苏农业科学,2013,41(6):233

[7]赵宇瑛，张汉.花青素的研究现状及发展趋势[J].安徽农业科学，2005,33(5)：904-905

[8]许相雯.微波辅助萃取蓝莓中花青素及纯化的研究[D].东北农业大学,2012，1-75

[9]高祖新.医药数理统计方法[M].第5版.北京:人民卫生出版社,2011，242-244

[10]邱峰.天然药物化学[M].北京：北京大学出版社，2013，16-21

Study on extraction process of anthocyanins from blueberry pomace by microwave-assisted extraction

TANGJie,JIAOShu-qing,WENXin,GUOTing-ting

(College of Pharmacy in Jiamusi University, Key Laboratory of Biological Medicine Preparations in Heilongjiang Province, Jiamusi 154007,China)

Objective: To determine the optimum extraction conditions of microwave-assisted extraction of blueberry anthocyanins pomace. Methods: Orthogonal experiment method was used to select the best conditions for extraction of blueberry Anthocyanins by microwave-assisted. Results: The best conditions of microwave-assisted extraction were extraction time 70s, microwave power 560w, ratio of material liquid 1:20. Conclusion: With the best conditions of extraction, blueberry pomace quantity is 2.98mg/g. The extraction is effective on the process of anthocyanins from blueberry pomace. The aim of rational utilization of blueberry resources for the purpose of high value-added products is achieved.

microwave-assisted; extraction; anthocyanins; blackberry pomace

黑龙江省大学生创新创业训练项目，编号：201310222025。

唐杰(1993～)男，贵州黄平人，在读本科生。

焦淑清(1960～)女,黑龙江佳木斯人, 大学本科，教授, 硕士研究生导师。E-mail：shuqingjiao60@163.com。

R285.5

A

1008-0104(2015)01-0012-03

2014-07-05)