密蒙花黄色素的提取及其稳定性分析

张姣姣，杜超，杨维弘，田凯

（贵阳学院化学与材料工程学院，贵州贵阳550005）

密蒙花（Buddleja officinalis Maxim）为马钱科植物密蒙花的干燥花蕾花序，在中国西南壮族、布依族、傣族及汉族地区常用它作食品染色剂，以密蒙花作为染色剂制作的黄色米饭色泽鲜亮、自然，具有密蒙花花朵独有的清香[1-3]。民间的长期食用实践和现代毒理学研究均表明密蒙花作为食用色素具有极高的安全性，是一种极具希望的天然植物黄色素，有较大的研究空间和潜力[4-6]。食用色素主要用于改善食品色调和色泽，在提高食品感官品质、增进食欲等方面具有重要作用，而与人工合成色素相比，植物天然色素色调自然，且本身有一定的营养作用和天然活性，因此可以作为潜在的食用天然色素[7-9]。

本试验以贵州山区产密蒙花干为原料，采用超声波辅助提取黔产密蒙花黄色素，以料液比、超声时间和超声温度为优化因素，通过单因素试验和正交试验得到最优的提取参数。同时分析pH值、温度、光照强度、氧化作用和还原作用对密蒙花黄色素稳定性的影响，对密蒙花黄色素的加工和利用提供理论依据和数据支持。

1 材料与仪器

1.1 样品来源

密蒙花：密蒙花干，无腐烂变质现象，取自贵阳农家。

1.2 材料与试剂

无水乙醇（分析纯）：上海拓旸生物科技有限公司；NaOH、盐酸：郑州勤实科技有限公司；AB-8大孔吸附树脂：天津浩聚树脂科技有限公司。

1.3 仪器与设备

RE52CS-1旋转蒸发仪：上海亚荣生化仪器厂；AL-104分析天平：梅特勒-托利多仪器有限公司；Blue Star A紫外可见分光光度计：上海仪电科学仪器股份有限公司；PHS-3C精密酸度计：上海精密仪器仪表有限公司；30×300砂板层析柱：上海三爱思试剂有限公司；BILON-ZCW-1000W超声波微波协同萃取仪：上海比朗仪器制造有限公司。

2 方法

2.1 密蒙花黄色素的提取

以水为提取剂用超声波分别在不同时间、功率、以及液料比提取一定质量的密蒙花黄色素。使用装有AB-8大孔吸附树脂层析柱对提取液进行吸附，使用50%乙醇洗脱出去色素中的杂质。将经过去除杂质的花色素溶液置于旋转蒸发仪中浓缩除去乙醇得密蒙花黄色素。将得到的密蒙花黄色素稀释20倍后在435 nm波长下测试吸光度，以吸光度表示密蒙花黄色素浓度[10]。

2.2 单因素试验

2.2.1 料液比对密蒙花黄色素提取的影响

准确称取5份5 g的密蒙花干，在不同料液比为1 ∶20、1 ∶30、1 ∶40、1 ∶50、1 ∶60（g/mL），温度为 30 ℃，超声1 s，间隙2 s，功率为100 W，时间为10 min下进行花色素提取，考察液料比对密蒙花黄色素提取的影响。

2.2.2 超声时间对密蒙花黄色素提取的影响

准确称取5份5 g的密蒙花干，在液料比为1∶20（g/mL）温度为30℃，超声1 s，间隙2 s，功率为100 W条件下提取时间为 10、15、20、25、30 min 提取花色素，考察超声时间对密蒙花黄色素提取的影响。

2.2.3 超声功率对密蒙花黄色素提取的影响

准确称取5份5 g的密蒙花干，在液料比为1∶20（g/mL）温度为 30℃，超声 1 s，间隙 2 s，时间为 10 min的条件下功率为 100、150、200、250、300 W 提取色素，考察超声功率对密蒙花黄色素提取的影响。

2.3 正交试验设计

根据单因素试验结果设计L9（33）正交试验，选用料液比、超声时间和超声功率3个因素进行优化组合，因素与水平表见表1。

表1 正交试验因素与水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

2.4 密蒙花黄色素稳定性试验

2.4.1 pH值对密蒙花黄色素稳定性的影响

将密蒙花黄色素提取液稀释40倍后取10份每份20 mL密蒙花黄色素稀释液，使用1 mol/L HCl和1 mol/L NaOH 调节 pH 值至 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11，室内避光环境中静置3 h，然后在435 nm波长下测试其吸光度，分析pH值对密蒙花黄色素稳定性的影响。

2.4.2 光照对密蒙花黄色素稳定性的影响

将密蒙花黄色素稀释液分别放于太阳光照、室内以及避光环境中，每隔1小时分别取10 mL色素溶液在435 nm波长下测试其吸光度，分析光照对密蒙花黄色素稳定性的影响。

2.4.3 温度对密蒙花黄色素稳定性的影响

取10 mL密蒙花黄色素稀释液，在温度为30、40、50、60、70、80、90℃的条件下用水浴加热 2 h 后冷却至室温，分别取5 mL经水浴处理过的色素溶液稀释20倍在435 nm波长下测试其吸光度[11]，分析温度对密蒙花黄色素稳定性的影响。

2.4.4 氧化剂和还原剂对密蒙花黄色素稳定性的影响

准确配制0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1%的氧化剂H2O2以及 0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1%的还原剂Na2SO3。将密蒙花黄色素提取液稀释20倍后取10份每份30 mL分别加入不同浓度的氧化剂和还原剂3 mL摇匀，另取一份密蒙花稀释液30 mL加入3 mL蒸馏水作为空白试验。然后放于室内避光环境中静置3 h后在435 nm波长下测试其吸光度，氧化剂和还原剂对密蒙花黄色素稳定性的影响。

3 结果与分析

3.1 单因素试验

3.1.1 料液比对密蒙花黄色素提取的影响

在料液比为 1 ∶20、1 ∶30、1 ∶40、1 ∶50、1 ∶60（g/mL）条件下分析料液比对密蒙花黄色素提取的影响，结果如图1所示。

密蒙花黄色素的吸光值随着料液的增加而增加，在 1∶50（g/mL）时达到最大，当料液比大于 1 ∶50（g/mL）后吸光值趋于平缓，因此密蒙花黄色素的最佳料液比初步选择 1 ∶50（g/mL）。

图1 料液比对密蒙花黄色素提取的影响Fig.1 Effect of the material liquid ratio on the extraction of FPB

3.1.2 超声时间对密蒙花黄色素提取的影响

在提取时间为 10、15、20、25、30 min 下分析超声时间对密蒙花黄色素提取的影响，结果如图2所示。

图2 超声时间对密蒙花黄色素提取的影响Fig.2 Effect of the ultrasonic time on the extraction of FPB

所选取的5个水平内提取色素呈上升后逐渐下降，在25 min达到最大之后下降，这说明超声时间大于25 min会对密蒙花黄色素造成破坏，因此密蒙花黄色素的最佳提取时间初步选择25 min。

3.1.3 超声功率对密蒙花黄色素提取的影响

在超声功率为 100、150、200、250、300 W 条件下分析超声功率对密蒙花黄色素提取的影响，结果如图3所示。

图3 超声功率对密蒙花黄色素提取的影响Fig.3 Effect of the ultrasonic power on the extraction of FPB

所选取的5个水平内提密蒙花呈上升后逐渐下降，在超声功率达为200 W时，花色素的吸光值最大，之后由于较大的超声功率会破坏花色素的活性，呈下降趋势，因此密蒙花黄色素的最佳超声功率为200 W。

3.2 正交试验

为了得到超声波辅助提取密蒙花黄色素的最佳参数组合，在单因素试验的基础上进行正交试验，结果如表2所示。

表2 正交试验结果Table 2 Results of orthogonal experiment

由表2可知，3个因素对密蒙花黄色素提取的影响顺序为：料液比（A）＞超声功率（C）＞超声时间（B），且最佳因素水平组合为A3B2C2，即料液比1∶60（g/mL），超声时间25 min，超声功率200 W。根据最佳参数进行3次平行试验，提取密蒙花黄色素的吸光值分别为0.538 3，0.542 5，0.539 2，试验的平均值为 0.54，其结果高于正交试验各组的吸光值。

3.3 密蒙花黄色素稳定性分析

3.3.1 pH值对密蒙花黄色素稳定性的影响

pH值对密蒙花黄色素稳定性的影响如图4所示。

图4 pH值对密蒙花黄色素稳定性的影响Fig.4 Effect of pH on the stability of FPB

pH值2～7内密蒙花黄色素吸光度逐步平缓上升，在pH值7～8是趋于平稳，在pH值8～10是上升较快，之后下降。密蒙花黄色素在弱酸性和中性的环境中受影响较小比较稳定，当处于碱性环境中时受影响较大不稳定，原因在于在碱性环境中密蒙花黄色素发色基团发生了变化。

3.3.2 光照对密蒙花黄色素稳定性的影响

光照对密蒙花黄色素稳定性的影响如图5所示。

图5 光照对密蒙花黄色素稳定性的影响Fig.5 Effect of illumination on the stability of FPB

在室内和避光环境中色素受到影响较小，比较稳定，特别是在避光环境中。色素在太阳光下呈下降趋势，受影响严重，不稳定。

3.3.3 温度对密蒙花黄色素稳定性的影响

温度对密蒙花黄色素稳定性的影响如图6所示。

图6 温度对密蒙花黄色素稳定性的影响Fig.6 Effect of temperature on the stability of FPB

在30℃～50℃内呈下降趋势但下降幅度较小，色素吸光度值变化不大，受影响小。在50℃以后色素吸光度值下降明显，影响色素吸光值严重。因此，不论是在色素提取过程中还是保存时都应该避免在高温环境中。

3.3.4 氧化剂和还原剂对密蒙花黄色素稳定性的影响

氧化剂和还原剂对密蒙花黄色素稳定性的影响如图7所示。

由图7可知加入不同浓度的H2O2后色素溶液的吸光度值在空白对照组周围波动，但是起伏很小与空白试验接近。而加入不同浓度的Na2SO3后色素溶液起伏较大仅仅只在0.20%时与空白接近。所以密蒙花黄色素在氧化剂中受影响小，有较好的稳定性，而受还原剂影响较大。

图7 氧化剂和还原剂对密蒙花黄色素稳定性的影响Fig.7 Effect of oxidant and reducing agent on the stability of FPB

4 结论

本试验采用超声波提取密蒙花黄色素，并利用单因素试验和正价试验优化其工艺参数，最终得到其最优的提取条件：料液比1∶30（g/mL）、超声波时间25 min、超声波功率200 W。同时对密蒙花黄色素的稳定性进行了研究，结果表明在中性及弱酸性的环境中较为稳定，在碱性中密蒙花黄色素易发生变化受影响大不稳定。密蒙花黄色素的储存及制备应控制在避光且环境温度不超过50℃，在光照以及50℃以上，密蒙花黄色素易分解。密蒙花黄色素具有一定的抗氧化剂能力，其抗还原剂能力较弱。

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