桑葚花青素提取工艺研究进展

曾雨晨

（成都七中八一学校，四川 成都 610000）

桑葚为桑科桑属落叶乔木或灌木桑（Morus alba L.）的成熟聚花果。桑原产中国，其叶（桑叶）为桑蚕的日常食物，且桑叶、桑葚、桑白皮等均可入药，具有泻肺平喘、疏散风热、祛除风湿、滋阴补血等功效[1]，因此在我国有悠久的栽培历史和广泛的种植面积，资源量非常丰富。桑葚营养价值丰富，富含花青素、多糖、苹果酸、鞣酸、多种维生素和人体不可缺少的氨基酸及钾、锌、磷、镁等微量元素，是著名的药、食两用中药，具有滋补肝肾、养血祛风的功效[2]。现代研究表明，桑葚已被广泛应用于医药行业。桑葚含有花青素、黄酮、多糖等活性成分，其主要成分之一的花青素（花色苷）类成分既是可食用的色素，又具有提高人体免疫力、延缓衰老、促进造血细胞生长、防止动脉硬化、促进新陈代谢等多种功能[3]，具有广阔的应用前景。因此，花青素含量是评价桑树利用价值的重要指标。

1 桑葚花青素的提取工艺概况

目前，国内桑葚花青素的提取方法主要有超声提取法、逆向连续循环低温提取法、超高压提取法、响应面法等。

1.1 超声提取法

该方法通过超声波产生的空化效应及热效应，促进细胞内的化学成分快速溶出，可显著提升有效成分提取率。乔爽等[4]通过单因素试验分别考察料液比、提取时间、提取液pH、提取温度及乙醇体积分数5个因素对桑葚花青素提取工艺的影响，在单因素试验基础上，选取L9(43)正交表，根据工艺参数设计正交试验，以花青素提取率为指标筛选和优化工艺条件，最终优化出超声辅助提取桑葚花青素的最佳工艺条件：提取剂为HCl—70%乙醇(pH值=1)、提取温度50℃、提取时间20 min、料液比1∶10、提取次数3次，该条件下桑葚花青素提取率1.169 mg/g。牛天羽等以桑葚冻干粉为试样，采用超声提取法对4种桑葚（黑果桑、白果桑、野生蒙桑以及栽培蒙桑）的花青素进行提取，在单因素试验的基础上利用响应面分析法得出以上4种桑葚花青素的超声提取最佳工艺条件：用60%酸化甲醇在41℃下超声提取39 min、料液比1∶53 g/mL，此条件下黑果桑、白果桑、野生蒙桑和栽培蒙桑的桑葚花青素含量分别为9.179 mg/g、0.189 mg/g、11.166 mg/g 和 11.815 mg/g。

1.2 逆向连续循环低温提取法

逆向连续循环低温提取速度快、提取完全、能耗小，提取的过程中提取溶剂可形成较大的浓度梯度（提取溶剂的浓度差是提取的推动力），可以促进溶剂对原料的充分连续提取。毕建中等[5]利用逆向连续循环低温提取法提取桑葚花青素，发现随着循环提取时间的延长，低温（5℃）提取的桑葚花青素得率逐渐提高且提高的幅度增大，当循环提取120 min后，桑葚花青素的得率分别是较高温度（35℃）、高温（65℃）提取的1.13倍和1.73倍。通过响应面分析法得出，逆向连续循环低温提取桑葚花青素的最佳工艺条件：物料粒径60目、85%乙醇∶6%HCl=7.2∶1、液料比15.3 g/mL、循环时间1.6 h，该条件下桑葚花青素得率可达8.44 mg/g。

1.3 超高压提取法

为避免提取过程中局部高温引起花青素类成分的降解，谭佳琪等采用单因素试验考察了提取压力、保压时间、料液比和乙醇浓度等工艺参数对超高压提取桑葚花青素得率的影响，再通过响应面试验设计，以花青素得率为响应值，优化得出超高压提取桑葚花青素的最佳工艺条件：提取压力270 MPa、保压时间6 min、料液比为1∶35 g/mL、乙醇浓度62%，验证试验所测最佳工艺条件下桑葚花青素得率为4.81 mg/g，比超声波提取和热回流提取的得率分别提高了18.26%和25.93%。超高压提取技术加快了提取过程中有效成分从细胞内到细胞外的传质过程，加大了有效成分的溶解度，且有利于热敏性成分的提取，在食品、保健品和中药行业中的应用越来越多。

1.4 响应面法

邓曦等[6]通过响应面法考察了料液比、提取时间、乙醇浓度、提取温度对桑葚花青素提取率的影响，优化得出最佳提取工艺参数：料液比1∶22.5 g/mL、提取时间 27.5 min、乙醇体积分数 58.68%、提取温度66.25℃，验证试验测得在该条件下鲜桑葚原花青素的OD550 nm值为8.01。程秀玮等[7]将响应面分析方法应用于超声波辅助提取桑葚花青素的条件优化。在单因素考察超声时间、料液比、超声温度、超声功率等影响因子的基础上，发现超声温度对超声波提取花青素得率的影响最显著。应用响应面优化设计试验方案，得到超声波提取花青素的最佳条件：超声温度50℃、超声时间20 min、超声功率430 W，在此种条件下花青素在原药材中的提取率为5.768 1 mg/g。同时，程秀玮等[8]对桑葚花青素的常规提取方法也进行了单因素考察和响应面法优化，发现桑葚花青素常规提取的最佳工艺条件：料液比1∶25、提取时间135 min、提取温度62℃，此条件下花青素提取率最高达到5.09 mg/g。

另外，胡彦新等为了提高桑葚酒渣中的花青素提取率，在单因素试验的基础上，结合响应面分析法，优化酒渣中桑葚花青素的提取工艺，得出其最佳的工艺条件：加酶量0.2%、提取温度64℃、提取时间145 min，该条件下花青素的提取率可达4.68 mg/g。

2 小结

目前，对桑葚花青素的提取方法主要有超声提取法、逆向连续循环低温提取法、超高压提取法、响应面法等。超声提取法是较为常规的方法，所得的桑葚花青素提取率相对较低，但在超声辅助提取法中，通过响应面法进一步优化工艺条件所提取的花青素得率提升最为显著。逆向连续循环低温提取法在低温条件下提取的桑葚花青素得率有较大提高，但工艺条件相对较为复杂。而超高压提取法在加快有效成分溶出速度的同时，较低的提取温度对热敏性成分有较好的保护，适合于花青素的提取，其提取时间大幅缩短且得率较超声提取法更高，是值得进一步研发的提取技术。因此，对桑葚花青素进行提取，可以在超高压提取法、超声辅助提取法的基础上，利用响应面法优化试验条件，或者利用更多先进的提取方法进行探索，以提高花青素得率，并进行深入研究和开发，以便用于工业生产。