超声波提取野玫瑰色素及体外抗氧化性分析

石秀花

（新疆农业职业技术学院，新疆昌吉830010）

超声波提取野玫瑰色素及体外抗氧化性分析

石秀花

（新疆农业职业技术学院，新疆昌吉830010）

采用单因素试验分析和正交试验设计，研究超声波辅助提取野玫瑰色素的工艺条件，研究了超声波功率，处理时间，浸提温度对野玫瑰色素的提取效率的影响。结果表明：野玫瑰花粉颗粒大小为60目，10倍花瓣的50%乙醇为溶剂，超声波辅助提取野玫瑰色素得率较高。确定了超声波辅助提取野玫瑰色素的最佳的提取条件是：处理20 min，浸提温度40℃，超声功率300W；野玫瑰色素DPPH自由基和·OH清除作用明显，且具有较好的还原能力。

野玫瑰；色素；超声波提取；抗氧化性

野玫瑰学名刺莓蔷薇，属蔷薇科蔷薇属，落叶灌木，喜生于林缘开阔地、河岸、山坡灌木及杂木林中。红色的蔷薇果直径1 cm～1.5 cm，可药用、食用，每千克鲜果中含580 mg维生素C，是提取天然维生素C的主要原料，还可治疗肝胃气痛、风痹、吐血咳血、肿毒等病症。玫瑰花色彩鲜艳，能入药，有理气、解毒和止血的功效，用于肝胃气痛和跌打损伤等疾病。

有研究表明，野玫瑰色素属于花色苷类色素，在酸性条件下较稳定[1]。野玫瑰色素提取可以采用酸水提取法[2]，但是提取时间较长。而采用在超声波辐射作用下，强极性分子溶剂产生瞬间极化，并以一定的频率做极性变换运动，这就对液膜和细胞壁产生一定的“扰动”效应，使细胞壁破裂，细胞液流出，从而使色素能较快地提取出来[3]。近年来，超声波辅助提取技术在中药及食品活性成分提取等方面获得广泛应用[4]，在色素提取领域也在逐渐推广，具有提取速度快、时间短、溶剂消耗少及对色素物质破坏少等优点。本试验以天山北坡野生玫瑰花为原料，探索采用超声波辅助提取野玫瑰色素的工艺条件，另外，通过野玫瑰色素的抗氧化作用[5]，分析检测其体外抗氧化性能，综合以上以期为野玫瑰的开发利用和抗氧化研究提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

玫瑰花：采摘于新疆天山北坡塔城地区沙湾县、伊犁地区伊宁县、吉木萨尔县；蒸馏水、柠檬酸、无水乙醇、浓盐酸等试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

WN-300全能粉碎机：广州市旭朗机械设备有限公司；DL-480B智能超声波清洗器：上海之信仪器有限公司；DHG-9146A电热恒温鼓风干燥箱：上海精宏实验设备有限公司；TG18G台式高速离心机：盐城凯特仪器设备有限公司；TD－电子天平：余姚市金诺天平仪器有限公司；ZFQ-85A旋转蒸发仪：上海安亭电子仪器有限公司：UV－265紫外可见分光光度计：日本岛津。

1.3 方法

1.3.1 玫瑰花预处理

将采摘的野玫瑰花瓣处理干净，在约40℃的低温干燥箱中烘干，用粉碎机粉碎过筛，放4℃冰箱备用。

1.3.2 野玫瑰色素的提取工艺

干燥野玫瑰花粉→加乙醇提取液→超声波辅助提取→冷却离心→浓缩→真空干燥→色素产品

称取一定量的色素粉末于容器中，加入浸提剂，用超声波处理一定时间，冷却过滤，洗涤滤渣，浸提液经浓缩、真空干燥后，得紫红色野玫瑰色素粗品。

1.3.3 色素含量测定

测定采用比色分析法。按照上述提取工艺完成提取后，量取所得提取液10 mL，乙醇定容至50 mL，在室温25℃，在相同处理条件和最大波长510 nm处，测定样品的吸光度A。

1.3.4 色素提取试验研究

首先采用试验初步筛选出合适的浸提剂和萃取方法，然后用此浸提剂和萃取方法，采用不同料液比、超声功率、提取时间、提取温度进行单因素试验，逐个考察各个提取条件对吸光度的影响。最后根据单因素试验，选取影响提取液吸光度的最主要的因素超声波功率、提取温度和料液比为变量，设计三因素三水平试验，测定吸光度A进行正交试验，确定超声波萃取野玫瑰色素的最佳工艺参数。因素及水平如表1所示。

表1 正交试验设计因素及水平Table 1The test table of extraction condition

1.3.5 野玫瑰色素体外抗氧化性测定

按照上述试验得出的超声波萃取的最佳工艺条件提取野玫瑰色素，得到的提取液浓缩干燥后用体积分数50%的乙醇溶液配制不同质量浓度的野玫瑰色素溶液。

1.3.5.1 DPPH自由基清除能力测定[6]

取不同质量浓度的野玫瑰色素溶液1.0 mL于试管中，分别加入提前配制的DPPH溶液（0.002 6 g DPPH自由基，甲醇定容至50 mL，避光放置）1.0 mL，以2.0 mL甲醇作空白、1.0 mL DPPH溶液与1.0 mL甲醇混合液作对照，振摇混匀后置于暗室中静置30 min，于517nm波长处测定吸光度，按式（1）计算DPPH自由基清除率。

式中：Ax为样品溶液的吸光度；A0为对照溶液的吸光度。

1.3.5.2 ·OH清除率测定[6]

在试管中依次加入9 mmol/L FeSO4溶液1.0 mL、9 mmol/L水杨酸-乙醇溶液1.0 mL、不同质量浓度的高粱色素溶液1.0 mL。再加入8.8 mmol/L H2O2溶液1.0 mL启动反应，振摇混匀后将试管迅速移入37℃水浴锅中，静置30 min后于510 nm波长处测定不同质量浓度样品液的吸光度Ax。用蒸馏水代替H2O2时在510 nm波长处测得对应质量浓度的本底吸光度。用蒸馏水代替样品在510 nm波长处测得对照吸光度，按式（2）计算样品对·OH的清除率。

式中：Ax为样品溶液的吸光度；Ax0为用蒸馏水代替H2O2时测得对应浓度的本底吸光度；A0为蒸馏水代替样品测得对照吸光度A0。

1.3.5.3 还原力测定[6]

取不同质量浓度的高粱色素溶液1.0 mL于试管中，再依次加入0.2 mol/L pH 6.6的磷酸缓冲液和质量分数1%铁氰化钾溶液各2.0 mL，混合均匀后，立即放入50℃水浴反应20 min，取出冷却至室温，加入2.0 mL质量分数10%三氯乙酸终止反应。离心后吸取反应液2.0 mL，再加入2.0 mL蒸馏水和0.4 mL质量分数0.1% FeCl3溶液，振摇混匀，暗室反应30 min后于700 nm波长处测定吸光度。

2 结果与分析

2.1 野玫瑰色素浸提条件的试验

2.1.1 超声波浸提剂的选择

超声波萃取溶剂须为极性溶剂，因为非极性溶剂不易吸收超声波能，所以不能用100%的非极性溶剂作超声波萃取溶剂。而野玫瑰色素又属于水溶性色素。所以试验分别选用50%乙醇、70%乙醇、90%乙醇、5%柠檬酸、酸乙醇作为浸提溶剂进行试验，野玫瑰花粉按照1∶10（g/mL）料液比，选定超声波功率300 W、浸提温度50℃、超声波萃取约20 min后所得溶液在波长510 nm处测定吸光度A值，所得结果如表2所示。

表2 不同浸提剂所得浸提液在不同波长下测得的吸光度Table 2The extract from different leaching agent under different wavelength measured absorbance

从试验结果看，50%乙醇萃取液测得的吸光度A值最大。70%乙醇、5%柠檬酸和盐酸乙醇萃取液测得的吸光度A值较小。而90%的乙醇萃取液测得吸光度最小。可能是花粉中含有其他醇溶性物质而影响了色素的溶解。所以，选择50%的乙醇溶液作为野玫瑰色素的浸提剂经济又方便后期浓缩。

2.1.2 萃取方法的确定

取玫瑰花粉过60目筛，料液比按1∶10（g/mL）浸泡，浸泡液初始温度为50℃，分别用超声波萃取、浸泡液直接浸泡和索氏抽提萃取野玫瑰色素，每隔10分钟测定一次吸光度，结果见表3。

从结果可知，采用超声波萃取的提取液吸光度最大，索氏抽提次之，直接浸泡法最小；而达到最大吸光度的时间以超声波萃取的时间最短，20 min即可达到最大值，索氏抽提萃取次之，浸泡萃取所需时间最长，需要60 min，可见超声波萃取较其他两种方法更好。所以选择20 min的超声波萃取法是比较恰当的。

表3 不同萃取方法及萃取时间对提取液吸光度的影响Table 3Different extraction methods and extraction time on the extract the influence of the absorbance

2.1.3 超声波功率的确定

超声波功率对色素提取效果的影响见图1。

图1 超声波功率对色素提取的影响Fig.1Effect of ultrasonic power on the extraction efficiency of pigment

由图1可以看出，功率在80 W～300 W范围内，随着超声波功率的增加，吸光度逐渐增大，当功率为300 W时色素提取效果达到最佳。这可能是由于随着功率的增加使得空化作用和机械作用增强，分子扩散速度增大[7]，野玫瑰色素渗出越多。但是当功率超过300 W时，野玫瑰色素吸光度没有显著变化，色素基本溶解完全。

2.1.4 超声波处理时间的确定

超声波处理时间对色素提取效果的影响见图2。

图2 超声波处理时间对色素提取的影响Fig.2Effect of ultrasonic treatment time on the extraction efficiency of pigment

由图2结果显示，随着浸提时间的延长，色素提取液的吸光度呈上升趋势，但20 min后吸光度值略有下降。为了避免在较高温度下延长时间会对色素造成破坏，而且不利于提高产率，所以建议浸提时间控制在20 min以内较好。

2.1.5 料液比的确定

料液比对色素提取效果的影响见图3。

图3 料液比对色素提取的影响Fig.3Effects of ratio of solid to liquid on extraction efficiency of pigment

由图3可以看出，当料液比在1∶10（g/mL）时，吸光度值达最大，继续加大料液比吸光度值逐渐降低。分析原因可能是随着料液比的增加，溶液被稀释，提取液的吸光度值降低，但其中含有的色素量并不一定也减少[8]，而此时玫瑰色素大部分已经溶出，继续加大料液比，野玫瑰色素含量的变化不大，因此选择料液比1∶10（g/mL）作为最佳料液比。

2.1.6 浸提温度对色素提取效率的影响

浸提温度对色素提取效果的影响见图4。

图4 提取温度对色素提取的影响Fig.4Effect of extraction temperature on the extraction efficiency of pigment

随着浸提温度的升高，溶剂的渗透性增强，有利于野玫瑰色素的溶出。图4显示，50℃浸提效果最好，提取液中野玫瑰色素液的吸光度最高。之后随着温度的升高浸提效果逐渐降低，且温度过高溶剂易挥发，色素易受破坏，使提取出的色素结构破坏、分解[18]。所以浸提温度在50℃左右为宜。

2.2 野玫瑰色素浸提条件的正交试验

色素提取条件正交试验表见表4。

表4 色素提取条件正交试验表Table 4The orthogonal test table of extraction condition

由表4可知：超声波提取温度对色素提取效率的影响最大，其次是超声波功率，处理时间对试验结果的影响最小，最佳工艺组合为A2B1C2，即超声波辅助提取野玫瑰色素的最佳工艺为提取温度40℃，超声波功率300 W，处理时间20 min。

2.3 野玫瑰色素体外抗氧化性活性试验

2.3.1 野玫瑰色素对DPPH自由基清除能力

不同浓度色素对DPPH自由基清除能力结果见图5。

图5 不同浓度色素对DPPH自由基清除能力Fig.5Different concentrations of pigment on the DPPH radical scavenging capacity

由图5可以看出，野玫瑰色素提取液对DPPH·的清除率随着浓度的增大而增强，具有较好的DPPH自由基清除能力，但低于VC。

2.3.2 野玫瑰色素对·OH清除能力

不同浓度色素对·OH清除能力结果见图6。

图6 不同浓度色素对·OH清除能力Fig.6Different concentration of·OH pigment removal ability

由图6可以发现，在一定浓度范围内，随着野玫瑰色素浓度的增加，羟自由基的清除率增强，其清除率与野玫瑰色素浓度有一定量效关系。

2.3.3 野玫瑰色素的还原能力

不同浓度色素的还原能力结果见图7。

图7 不同浓度色素的还原能力Fig.7The reducing power of different concentration pigment

物质的还原性作用可以还原力来体现，还原性物质在反应体系中反应，反应体系在700 nm波长处的吸光度越大，表明抗氧化剂还原力越强[9]。由图7可以看出，在试验范围内，VC和野玫瑰色素提取液的还原能力随着其质量浓度的增加而增加，而且还原力的增加呈直线上升趋势。说明野玫瑰色素具有很强的还原性。

3 结论与讨论

以新疆天山北坡野玫瑰花为原料，利用超声波辅助有机溶剂法提取野玫瑰色素，单因素试验和验证试验结果表明：超声波萃取野玫瑰色素的最佳条件为：野玫瑰花瓣粉粹，颗粒大小为60目，10倍花瓣的50%乙醇为溶剂，以超声温度40℃、超声功率300 W、超声波处理20 min为提取工艺的效果较好，在20 min的超声波辅助萃取作用下所得野玫瑰色素不仅收率最高，而且性能稳定，质量较好。

试验中通过色素提取液对DPPH自由基和·OH的清除以及对还原力的测定，与VC作对照，结果显示野玫瑰色素具有较强的体外抗氧化能力，但是其抗氧化性低于VC，这对于利用野玫瑰花开发天然抗氧化功效因子提供依据。但生物体内的氧化代谢是很复杂的还需要进一步研究。

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Ultrasonic Extraction of Wild Rose Pigment and in vitro Antioxidant Activity Analysis

SHI Xiu-hua
（Xinjiang Agricultural Occupation Technical College，Changji 830010，Xinjiang，China）

Using analysis of single factor experiment and orthogonal experiment design，ultrasonic assisted extraction process conditions of wild rose pigment，studies the ultrasonic power，processing time，leaching temperature effects on wild rose pigment extraction efficiency.The results showed that the wild rose pollen grain size was 60 mesh，10 times the petals of 50%ethanol as the solvent，ultrasonic assisted extraction of wild rose pigment yield is higher.Determine the ultrasonic assisted extraction of wild rose pigment's the best extraction conditions：20 min，leaching temperature 40℃，ultrasonic power 300 W.Wild rose pigment DPPH free radicals and·OH scavenging effect is obvious，and has good ability to restore.

wildrose；pigment；Ultrasonic extraction；oxidation resistance

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.09.020

2016-08-15

石秀花（1980—），女（汉），讲师，硕士研究生，主要从事天然产物的提取与功效的教学与研究。