柿子黄色素提取工艺优化

谢三都，林 灵，卓姚春，方 豪

(1.福建师范大学闽南科技学院，福建 泉州362332;2.厦门市产品质量监督检验院，福建 厦门361024;3.福建农林大学食品科学学院，福建 福州350002)

柿(Diospyros kaki L.)又名朱果、米果、猴枣，为柿树科(Ebenceae)柿树属(Dispryosl)植物［1］，是药食两用的优良水果之一。柿原产于我国，至今已有3 000 多年的栽培历史［2］，现有864 个品种［3，4］。目前，柿子产业的发展长期停滞，如何拓展柿子深加工途径成为柿子产业进一步发展的当务之急。

可食用天然色素在食品加工过程中被用于改善食物色泽，并广泛应用于医药和化妆品行业。溶剂法是植物色素提取最常用的方法之一，是根据相似相溶的原理，选择与所提取植物色素的溶解性能相同或相似的溶剂，利用浓度差产生的推动力将植物色素从细胞内萃取出来的方法。该方法具有操作简单、溶剂可重复利用、易于分离等优点，但植物细胞壁阻碍了植物色素的提取，导致提取周期太长。近年来，超声波技术［5］、微波技术［6］、超临界流体萃取技术［7］等与溶剂法结合不断被应用于植物色素的提取。其中，微波辅助溶剂法提取植物色素是最常见的方法之一。微波作用于溶剂能产生热效应，加速色素颗粒的热运动，提升提取效率;且微波具有迅速加热的特点，使细胞内的水分迅速汽化而产生压力，破坏植物细胞壁，有利于色素颗粒的溶出。

本文以永定柿子为原料，采用微波辅助乙醇溶剂法提取柿子黄色素，通过研究料液比、微波处理时间、装载量、微波功率等因素对柿子黄色素提取率的影响，并优化其工艺条件，以期为柿子产业的良性发展提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

永定柿子由永定县百贰岁红柿专业合作社提供;蒸馏水、丙酮、60%乙醇、95%乙醇等试剂均为分析纯。

1.2 主要仪器

飞鸽牌系列离心机，购自上海安亭科学仪器厂;电子精密天平，购自梅特勒—托利多仪器(上海)有限公司;UV-2802S 紫外可见分光光度计，购自尤尼柯(上海)仪器有限公司;EG823LC2-NA 型美的微波电器，购自美的微波电器制造有限公司;SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵，购自郑州长城科工贸有限公司;DHG-9140A 型电热恒温鼓风干燥箱，购自上海精宏实验设备有限公司。

1.3 试验方法

1.3.2 柿子黄色素吸收峰的检测 将柿子洗净、去蒂、捣碎成浆，称取10.000 g 柿子浆，加入30 mL 90%乙醇，在微波功率为800 W 条件下加热60 s，取出，趁热过滤，用离心机分离(5 000 r·min－1;3 min)，取上澄清液0.1 mL，稀释100 倍，将稀释液在紫外可见分光光度计上进行全波段扫描，检测其吸收峰。

扫描参数设置:速度为中速，扫描间隔1.0 nm，波长190.0 －1 100.0 nm。

1.3.3 柿子黄色素提取率的测定 参考辣椒红色素的测定方法［8］，以色价的大小表示柿子黄色素含量的高低。检测经微波辅助提取获得的柿子黄色素溶液的D451nm，柿子色素的色价参考文献［9］计算。

1.3.4 柿子黄色素提取工艺条件优化 (1)溶剂类型。称取4 份10.000 g 的柿子浆，分别用30 mL 蒸馏水、丙酮、60%乙醇、95%乙醇进行对比试验，在微波功率为800 W 的条件下加热60 s，取出，趁热过滤，用离心机分离(5 000 r·min－1;3 min)，取上澄清液，观察不同溶剂对柿子黄色素的浸提效果。(2)料液比(g∶mL)。以95%乙醇为浸提剂，设置料液比(g∶mL)分别为1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6，在微波功率为800 W的条件下加热60 s，取出，趁热过滤，用离心机分离(5 000 r·min－1;3 min)，取上澄清液0.25 mL，定容至25 mL，测量最大光密度，计算其色价。(3)微波处理时间。称取5 份10.000 g 左右的柿子，捣碎，加入30 mL 的95%乙醇，搅匀，在微波功率为800 W 的条件下，分别处理30、60、90、120、150 s，取出，趁热过滤，用离心机分离(5 000 r·min－1;3 min)，取上澄清液0.25 mL，定容至25 mL，测量最大光密度，计算其色价。(4)装载量。按料液比(g∶mL)1∶3 将柿子浆与95%乙醇混合均匀，分别称取5、20、40、80、120 g 柿子的95%乙醇浆液，在微波功率为400 W 的条件下加热120 s，取出，趁热过滤，用离心机分离(5 000 r·min－1;3 min)，取上澄清液0.25 mL，定容至25 mL，测量最大光密度，计算其色价。(5)微波功率。称取5 份5.000 g左右的柿子，捣碎，加入15 mL 的95%乙醇，搅匀，分别在微波功率80、240、400、640、800 W 的条件下加热120 s，取出，趁热过滤，用离心机分离(5 000 r·min－1;3 min)，取上澄清液0.25 mL，定容至25 mL，测量最大光密度，计算其色价。(6)正交试验。在单因素试验的基础上，以料液比(g∶mL)、微波处理时间、装载量和微波功率为试验因素，采用L9(34)正交试验设计，因素及水平见表1。

1.3.5 数据处理 采用DPS 2.0 数据处理软件对正交试验结果进行极差与方差分析。

表1 柿子黄色素提取因素与水平表1)Table 1 Factors and levels of the extraction of persimmon pigment

2 结果与分析

2.1 柿子色素的初步鉴定

扫描结果显示，柿子色素溶液在波长为451 nm 处有一最大吸收峰，确定该波长为色素吸收峰。查可见光谱图可知，吸收波长在450 －480 nm 之间的物质，呈现黄色。胡青素等［10］报道了柿子色素主要成分是类胡萝卜素;胡婉珊等［11］、王维洲［12］、王书民等［13］均报道了柿子果实中的类胡萝卜素含量为1.5 ×10－3mg·g－1。结合扫描结果及样品色泽，初步判断该色素属类胡萝卜素类色素，由于具体成分未明，本文暂以柿子黄色素作为该色素的名称。

2.2 溶剂类型对柿子黄色素提取的影响

由图1 可知，95%乙醇溶液所提取的柿子黄色素溶液的色价最高，为1.534，丙酮所提取的色价最低，为0.353。为最大限度地提取柿子黄色素，本文采用95%乙醇溶液作为提取剂。

2.3 料液比对柿子黄色素提取的影响

如图2 所示，柿子黄色素的色价随着料液比的增加呈先升高后降低的趋势。当料液比(g∶mL)为1∶3时，色价最高，为1.404。因此，料液比宜选择1∶3。

图1 溶剂类型对柿子黄色素色价的影响Fig.1 Effect of different solvents on color value of persimmon pigment

图2 料液比对柿子黄色素色价的影响Fig.2 Effect of different material-liquid ratios on color value of persimmon pigment

2.4 微波处理时间对柿子黄色素提取的影响

由图3 可知，柿子黄色素的色价随着微波处理时间的延长呈先升高后降低的趋势。当微波处理时间为120 s 时，柿子黄色素的色价达到最大值，为1.278。继续延长处理时间，可能是微波导致色素结构破坏而引起色价的下降。因此，微波处理时间以120 s 为宜。

2.5 装载量对柿子黄色素提取的影响

由图4 可知，柿子黄色素的色价随着装载量的增加呈先升高后降低的趋势。当装载量达到20 g 时，柿子黄色素的色价达到最大值，为0.836。继续增加装载量，柿子黄色素的色价反而下降。因此，装载量宜选择20 g 左右为宜。

图3 微波处理时间对柿子黄色素色价的影响Fig.3 Effect of different microwave treatment durations on color value of persimmon pigment

2.6 微波功率对柿子黄色素提取的影响

由图5 可知，柿子黄色素的色价随着微波功率的增加呈先升高后降低的趋势。当微波功率增加到400 W 时，柿子黄色素的色价最高，为1.742;当微波功率继续增加至800 W 时，柿子浆出现部分被烤焦的现象导致色价降低至0.092。因此，微波功率宜选择400 W 左右为宜。

图4 装载量对柿子黄色素色价的影响Fig.4 Effect of different loading capacity on color value of persimmon pigment

图5 微波功率对柿子黄色素色价的影响Fig.5 Effect of different microwave powers on color value of persimmon pigment

2.7 微波辅助乙醇溶剂法提取柿子黄色素的最优工艺

在单因素试验基础上，以料液比(g∶mL)、微波处理时间(s)、装载量(g)、微波功率(W)为试验因素，采用L9(34)正交试验设计，所得正交试验结果见表2。由表2 可知，RB＞RC＞RD＞RA，即在试验所设定的因素中，装载量对柿子黄色素提取率的影响较大，其次是微波功率和微波处理时间，而料液比的影响最小。通过比较k 值可知，最优水平为A1B1C1D1。

表2 柿子黄色素提取正交试验结果1)Table 2 The orthogonal experiment design for extraction of persimmon pigment and analysis of the result

为了检验料液比(g∶mL)、微波处理时间(s)、装载量(g)和微波功率(W)4 个因素对色价的影响程度，应用DPS 2.0 数据处理软件对正交试验结果进行方差分析，结果见表3。由表3 可知，对柿子黄色素色价影响的主次顺序为:B ＞C ＞D ＞A，即装载量＞微波功率＞微波处理时间＞料液比，这与表2 中极差分析结果相一致。显著性分析结果表明，因素B 影响极显著，因素C、D 显著，即装载量对柿子黄色素提取的影响极显著，微波功率和微波处理时间对柿子黄色素提取的影响显著。根据正交试验得出的最优结果为:A1 B1 C1 D1。

表3 柿子黄色素提取正交试验结果方差分析1)Table 3 Variance analysis of the orthogonal experiment result for extraction of persimmon pigment

取A1B1C1D1最优水平做验证试验，试验结果与正交试验结果相一致，说明微波辅助乙醇溶剂法提取柿子黄色素的最佳工艺条件为:料液比(g∶mL)1∶3、装载量20 g、功率为240 W、时间为90 s，所得柿子黄色素的提取率，即色价为9.03。

3 结论

在微波辅助乙醇溶剂法提取柿子黄色素的考察因素中，各因素对柿子黄色素提取效果的影响顺序是:装载量＞微波功率＞微波处理时间＞料液比。由正交试验设计优化所得到的最优工艺条件为:采用95%乙醇溶液浸提，在料液比(g∶mL)为1∶3，装载量为20 g 的条件下，经微波功率240 W、时间90 s 的微波处理后，所得色价为9.03。

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