茄子皮花青素的提取及其防腐保鲜效果

李玲 闫旭宇

摘  要  采用超声辅助乙醇浸提法从茄子皮中提取花青素，使用正交试验优化提取条件，并研究茄子皮花青素对荔枝的防腐保鲜效果。结果表明，茄子皮花青素的最佳提取工艺为：乙醇浓度70%，料液比（m∶V）1∶25，提取温度40℃，浸提时间60 min，茄子皮花青素提取率为5.27%。防腐保鲜试验表明：随着处理时间的延长，3个处理和对照的荔枝失重率和腐败率逐渐增加，可溶性固形物和可滴定酸含量逐渐降低，不同处理对荔枝防腐保鲜能力依次为：山梨酸钾+花青素>0.05%山梨酸钾>1%花青素>对照。

关键词  茄子皮 ;花青素 ;提取 ;防腐保鲜 ;荔枝

中图分类号  TS209    文献标识码  A    Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2018.11.011

The Extraction and Preservation Effect of Anthocyanin of Eggplant Peel

LI Ling1，2）  YAN Xuyu1）

（1 College of Life Science， Yanan University， Yanan， Shanxi 716000;

2 Shanxi Key Laboratory of Chinese Jujube， Yanan Universit， Yanan， Shanxi 716000）

Abstract  The anthocyanin was extracted from eggplant peel by ultrasound-assisted ethanol extraction method， and the extraction condition was optimized by an orthogonal test. The preservation effect of anthocyanin on the litchi was analyzed. The results showed that for the best extraction condition the concentration of ethanol was 70%， the solid-liquid ratio was 1：25 （g/mL）， the extraction temperature was 40 C， the extraction time was 60 min， and the extraction rate of anthocyanin reached 5.27%. The preservation effect test showed that the weight loss and fruit rot rate of litchi increased with the treatment time. The content of soluble solid and titratable acid decreased gradually. The preservation ability was in the order of the mixture of potassium sorbate and anthocyanin > 0.05% potassium sorbate > 1% anthocyanin > room temperature. The effect of anthocyanin on preservation of litchi was only inferior to that of the potassium sorbate， but the anthocyanin treatment had a certain synergetic effect with the potassium sorbate.

Keywords  eggplant peel ; anthocyanin ; extraction and optimization ; prKservation ; litchi

花青素，又稱花色素，是构成花瓣和果实颜色的主要色素之一，常存在于植物的花、果及茎叶的表皮层与下表皮层细胞中[1]。花青素属类黄酮类物质，具有较强的抗氧化、抗突变、抗发炎、降血糖、护肝等功效[2-5]。作为一种天然食用色素，花青素广泛存在于深红色、紫色或蓝色的蔬菜水果中[6]。因为安全性高，天然食用色素非常适合作为食品添加剂。近年来，随着人们对食品安全和自身健康日益重视，红花红色素、萝卜红等多种天然色素已被我国卫生部批准用于饮料、乳制品和糕点中。花青素将越来越受到消费者和研究者的关注[7]。

茄子（Solanum melongena L.）是茄科茄属一年生草本植物。颜色多为紫色或紫黑色，少许淡绿色或白色[8]，其味道鲜美，营养丰富，备受广大民众喜爱。茄子皮富含花青素[9]，作为天然食用色素具有一定的开发价值。超声辅助提取法提取率高、环境友好，适于工业化生产[10]。本实验通过超声辅助乙醇提取茄子皮花青素，优化提取工艺，研究茄子皮花青素对荔枝的防腐保鲜效果，以期为茄子皮的综合利用、为新型天然食品添加剂的开发提供理论依据。

1  材料与方法

1.1  材料

原料：新鲜紫茄，优质荔枝（颜色鲜艳、果型饱满、质地均匀）。

试剂：蒸馏水、无水乙醇、柠檬酸、葡萄糖、三氯化铝、氯化钾、氯化钠、氯化钙、磷酸缓冲液、愈创木酚、过氧化氢。

仪器：紫外可见分光光度计、超声波清洗器、中药粉碎机、恒温水箱、电子天平、恒温恒湿培养箱、电热恒温鼓风干燥箱、旋转蒸发仪、阿贝折射仪。

1.2  方法

1.2.1  茄子皮花青素的提取

将茄子皮洗净、晾干、60℃干燥至恒重，粉碎成粉末，备用。

采用超声辅助乙醇提取法。准确称取20 g茄子片粉末，加入到盛有一定量乙醇的圆底蒸馏烧瓶中，摇匀置于恒温水浴锅中，超声浸提一定时间后，将浸提液转移至离心管中，4 000 r/min离心20 min，取上清液。用乙酸乙酯萃取上清液，下层溶液旋转蒸发浓缩，真空干燥后计算茄子皮花青素提取率。

1.2.2  茄子皮花青素提取的单因素试验

乙醇浓度分别为50%、60%、70%、80%、90%，料液质量体积比1∶30，提取温度40℃，超声浸提40 min，平行试验3次，研究不同乙醇浓度对花青素提取率的影响。

料液质量体积比分别为1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30，乙醇浓度70%，提取温度40℃，超声浸提40 min，平行试验3次，研究不同料液比对花青素提取率的影响。

提取温度分别为20、30、40、50、60℃，乙醇浓度70%，料液质量体积比1∶30，超声浸提40 min，平行试验3次，研究不同温度对花青素提取率的影响。

超声浸提时间分别为30、40、50、60、70 min，乙醇浓度70%，料液质量体积比1∶30，提取温度40℃，平行试验3次，研究不同浸提时间对花青素提取率的影响。

1.2.3  正交实验

以乙醇浓度、料液质量体积比、提取温度、超声时间为实验因素，根据单因素实验结果，选择3个最佳水平，以花青素提取率为指标，采用L9（34）正交试验，确定茄子皮花青素的最佳提取工艺条件。

1.2.4  茄子皮花青素的防腐保鲜实验

将荔枝分成4组，每组30个，称重。选择0.05%山梨酸钾、1%茄子皮花青素、0.05%山梨酸钾+1%茄子皮花青素混合液（体积比为1∶1）共3个处理，以常温放置为对照，将荔枝于各处理液中浸泡10 min后取出沥干，用保鲜膜包装，室温（25℃）保藏7 d，期间每24 h测定相关指标。所有指标重复3次，取平均值。测定的指标如下：

失重率=■×100%

式中，W0为处理前的重量，g;W1为处理后的重量，g。

腐烂率：观察处理后荔枝外观变化，腐烂指数分为4级：无褐变、无腐烂记为0级;腐烂面积<10%，轻微腐烂，记为1级;10%<腐烂面积<30%，记为2级;30%<腐烂面积，记为3级。以荔枝的腐烂面积为基准，统计腐烂个数，记录其腐烂率。

可溶性固形物：充分研磨各处理的荔枝，过滤后滤液即为荔枝汁，利用阿贝折光仪测定荔枝汁的可溶性固形物含量。

荔枝可滴定酸含量采用中和法测定。

式中，V为样品滴定消耗的NaOH标准溶液体积，mL;V0为空白滴定消耗的NaOH标准溶液体积，mL;c为NaOH标准溶液的摩尔浓度，mol/L;m为样品重量，g。

2  结果与分析

2.1  单因素实验

2.1.1  乙醇浓度对提取率的影响

由图1可知，随着乙醇浓度的增加，茄子皮花青素提取率逐渐上升;当乙醇浓度为70%，提取率达到最大值;之后随着乙醇浓度的增加，提取率明显下降。这可能是由于乙醇浓度高于70%时，花青素提取液溶出的杂质不断增加，导致提取率下降。因此，乙醇浓度为70%时，提取效果较好。

2.1.2  料液比对提取率的影响

由图2可知，随着料液比的增大，茄子皮花青素提取率逐渐上升，当料液质量体积比为1∶20时，达到最大值;之后随料液比的增大，提取率缓慢下降。这可能是由于提取溶剂过少，不利于花色素的溶出;而提取溶剂过大，虽有利于花青素溶出，同时也稀释了花色素浓度，加之更多的糖类及淀粉等杂质分散出来，使花青素被聚合[11]，提取率反而下降。因此，料液质量体积比为1∶20时，提取效果较好。

2.1.3  提取温度对提取率的影响

由图3可知，随着提取温度的升高，花青素提取率逐渐上升，40℃时达到最大值;随后温度升高，提取率反而下降。这可能是由于温度过高会造成花青素损失，增加杂质溶出量。因此，提取温度40℃，提取效果较好。

2.1.4  浸提时间对提取率的影响

由圖4可知，随着超声浸提时间的延长，花青素提取率呈逐渐上升趋势，浸提50 min后，提取率趋于平缓。这可能是由于超声浸提50 min，茄子皮花青素几乎全部浸提出来，再延长浸提时间，提取率的变幅很小，但更多糖类及淀粉等杂质却分散出来，不利于花青素结构的稳定，还造成能源的浪费。因此，提取时间为50 min，提取效果较好。

2.2  正交实验结果

根据单因素实验结果，以乙醇浓度（60%、70%和80%）、料液质量体积比（1∶15、1∶20和1∶25）、提取温度（30、40和50℃）、浸提时间（40、50和60 min）4因素3水平进行L9（34）正交试验，考察花青素提取率，因素水平见表1。

由表2可知，影响茄子皮花青素提取率的因素依次为提取温度>浸提时间>乙醇浓度>料液比，最佳组合为A2B3C2D3，即乙醇浓度为70%，料液比为1∶25，提取温度为40℃，浸提时间为60 min。在此条件下，茄子皮花青素的提取率为5.27%，远高于魏玮等[12]的原花青素提取率3.86%，但低于蒋召雪等[13]茄子皮花青素提取率，以及公云等[14]的紫茄子皮原花青素提取率。这可能与茄子的品种、产地及提取对象等有关;而提取时没有添加辅助溶剂提高花青素得率，也是导致花青素得率偏低的原因之一。

2.3  茄子皮花青素的防腐保鲜效果

2.3.1  花青素对荔枝失重率的影响

由图5可知，随着处理时间的延长，3个处理和对照的荔枝失重率均逐渐增加，但3个处理失重率增加幅度明显低于对照。失重率增加趋势依次为对照>1%花青素>0.05%山梨酸钾>山梨酸钾+花青素。说明花青素在一定程度上能减缓荔枝水分的损失，延缓荔枝腐烂的速度，可以作为一种理想安全的保鲜剂[15]。

2.3.2  花青素对荔枝防腐保鲜效果的影响

由图6可知，随着处理时间的延长，对照处理在第2天出现水浸状斑块，第4天腐败变质明显，腐烂率达到60%（此时3个处理荔枝腐烂率均小于20%），第6～7天完全腐败变质，其荔枝腐败率明显高于其他3处理;防腐能力大小依次为山梨酸钾+花青素>0.05%山梨酸钾>1%花青素>对照。这可能是由于花青素具有较强的抗氧化性，能阻碍细菌呼吸作用，抑制外来微生物的入侵[15-17]，降低荔枝的腐烂率。

2.3.3  花青素对荔枝可溶性固形物含量的影响

由图7可知，随着处理时间的延长，3个处理和对照的荔枝可溶性固形物含量均呈下降趋势。延缓可溶性固形物含量降低能力依次为山梨酸钾+花青素>0.05%山梨酸钾>1%花青素>对照。这说明花青素具有较强的抗氧化性，在一定程度上可以减缓荔枝果肉可溶性固形物含量的降低，保护果肉组织不被破坏，延长荔枝的贮藏期[15]。

2.3.4  花青素对荔枝可滴定酸含量的影响

可滴定酸是影响荔枝风味品质的重要因素[18]。由图8可知，随着处理时间的延长，3个处理和对照的荔枝可滴定酸含量均呈下降趋势。延缓可滴定酸含量下降能力依次为山梨酸钾+花青素>0.05%山梨酸钾>1%花青素>对照。这说明花青素能减弱荔枝贮藏过程的呼吸作用，缓解荔枝可滴定酸含量的降低，延缓衰老进程[19]，对荔枝果肉的营养物质具有一定的保护作用。

3  结论

影响超声辅助乙醇提取法提取茄子皮花青素因素顺序依次为提取温度>浸提时间>乙醇浓度>料液比。根据正交实验，最佳提取条件为乙醇浓度为70%，料液质量体积比为1∶25，提取温度为40℃，浸提时间为60 min。在此条件下，茄子皮花青素的提取率为5.27%。随着不同处理荔枝时间的延长，3个处理和对照的荔枝可溶性固形物含量和可滴定酸含量逐渐降低，失重率和腐败率逐渐增加，保鲜防腐能力依次为山梨酸钾+花青素>0.05%山梨酸钾>1%花青素>对照，说明茄子皮花青素对荔枝具有较好的防腐保鲜效果。该结论对利用茄子皮等富含花青素的原材料开发安全环保的新型天然防腐保鲜剂提供一定的参考依据。

参考文献

[1] 刘  远. 高效合成三取代中氮茚化合物[D]. 上海：华东理工大学，2017.

[2] 桑  戈，赵  力，谭婷婷，等.  pH示差法测定紫薯酒中花青素的含量[J]. 酿酒科技， 2015，10（2）：15-27.

[3] Xiong Y， Yang Y Q， Yang J， et al. Tectoridin an isoflavone glycoside from the flower of pueraria labata， prevents acute ethanol-induced liver steatosis in mice[J]. Toxicology， 2010， 276（1）： 64-72.

[4] Lee J H， Choung M G. Identification and characterisation of anthocyanins in the antioxidant activity-containing fraction of Liriope platyphylla fruits[J]. Food Chem， 2011， 127（4）： 1 686-1 690.

[5] Li J， Kang M K， Kim J K， et al. Purple corn anthocyanins retard diabetes-associated glomerulosclerosis in mesangial cells and db/db mice[J]. Eur J Nutr， 2012（51）： 961-973.

[6] 张亦竹，陈湫怡，褚建君. 不同提取条件对圆茄子花青素提取率的影响[J]. 生物学通报，2014，49（10）：50-53.

[7] 于文娟. 紫马铃薯中花青素的提取及稳定性研究[D]. 石家庄：山西大学，2015.

[8] 陈  军，李炳华，卢振宇. 影响长茄制种品质及产量的主要农艺性状相关研究[J]. 山东农业科学，2013，45（1）：73-76.

[9] 周宝利，张  琦，叶雪凌，等. 不同品种茄子果皮花青素含量及其稳定性[J]. 食品科学，2011，32（1）：99-103.

[10] 李佳桥，余修亮，曾林晖，等. 响应面试验优化超声波辅助提取莲房原花青素工艺[J]. 食品科学，2016，37（12）：40-45.

[11] Fan G J， Han Y B， Gu Z X， et al. Optimizing conditions for anthocyanins extraction from purple sweet potato using response surface methodology （RSM）[J]. LWT-Food Science and Technology， 2008， 41（1）： 155-160.

[12] 魏  玮，程秀玮. 响应面分析法优化茄子皮中原花青素的提取工艺[J]. 食品工业科技，2014，35（16）：260-269.

[13] 蒋召雪，王  飞. 茄子皮中花青素提取工艺的初步研究[J]. 广州化工，2013，41（13）：115-117.

[14] 公  云，杨  平. 响应面法优化紫茄子皮原花青素提取工艺研究[J]. 食品研究与开发，2017，38（2）：70-73.

[15] 闫旭宇，李  玲，陈  婷，等. 灵香草精油的提取及其防腐保鲜效果[J]. 食品与机械，2016，32（11）：111-115.

[16] 李  玲，闫旭宇，陈铁壁，等. 银杏叶粗提物对荔枝的防腐保鲜效果[J]. 食品与机械，2017，33（12）：125-128.

[17] 韦  琴，乐  薇，吕凯波，等. 板栗壳原花青素的提取及体外抑菌作用研究[J]. 食品与发酵工业，2016，42（4）：214-219.

[18] 颜志梅，盛宝龙，蔺  经，等. 气體吸收剂对室温下丰水梨贮藏性的影响[J]. 中国南方果树，2004，33（6）：74-75.

[19] 温青玉. 荔枝果实成熟及贮藏期间有机酸和糖代谢研究[D]. 广州：华南农业大学，2012.