超声辅助提取庆阳富士苹果中花青苷工艺研究

张腊腊，王 刚，韩明虎，胡浩斌，武 芸

(陇东学院化学化工学院，甘肃庆阳 745000)

苹果中的花青苷、类胡萝卜素、叶绿素和类黄酮等物质是决定苹果色泽得关键性因素［1－4］。这些关键性因子可分为三大类［3］:第一类是苹果本身因素影响，如:品质遗传性、果实糖分的积累等;第二类是由外界环境影响，如:光、温度、水分和矿物元素等;第三类是人为改善，比如:施肥、改善光照条件、修剪树枝等［5－8］。本实验采用超声辅助提取了庆阳不同产地苹果中的花青苷，为庆阳苹果的推广提供了一定的理论依据。

1 材料与方法

1．1 材料与试剂

苹果来源:从庆阳每个县(区)统一选送，选果地点:1号西峰区黄官寨村、2号西峰区刘家店村、3号庆城县驿马镇、4号合水县老城镇、5号镇原县上肖乡、6号宁县湘乐镇、7号正宁县西坡镇、8号环县合道镇、9号平凉市静宁县、10号陕西省洛川县(后续实验数据处理中产地均用序号代替)。无水乙醇、盐酸、柠檬酸、氯化钾、乙酸钠等，以上药品均为分析纯。

1．2 仪器与设备

Ultrospec 3300紫外分光光度计(上海第三分析仪器厂);高速捣碎组织机(实验用榨汁机代替);S20K梅特勒－托利多pH计(上海雷磁创益仪器仪表有限公司)。

1．3 方法

1．3．1 样品预处理

将样本苹果清洗干净，移除果柄和果核，将果肉果皮用榨汁机处理果浆，由于在本实验室中不能充分干燥制成粉末只能以果浆的形式代替，其中将5．0280 g果浆真空干燥后干重约为0．9656 g所以用15 g果浆代替3 g干重。

1．3．2 富士苹果中花青苷提取

称取苹果果浆15．0 g/份，按不同料液比加入不同体积分数的甲醇、乙醇、丙酮溶液各42 m L，在室温下超声提取不同时间后真空抽滤，所得滤液为花青苷粗提取物。

1．3．3 花青苷提取率的测定

花青苷测定采用的是pH示差法［8］。依据pH示差法的原理各取pH值=1．0缓冲液和pH值=4．5缓冲液5 mL分别加入装有1 m L花青苷提取液置于50 m L锥形瓶中，摇匀，在室温下避光平衡30 min，用蒸馏水作空白对比，在矢车菊素3－葡萄糖苷的最大吸收波长510 nm和710 nm处测定吸光度值。

稀释样品中吸光度值和原始样瓶中花青苷质量浓度的测定公式如下:

稀释样品的吸光度值A=(A510nm－ A700nm)pH=1．0－(A510nm－ A700nm)pH=4．5

原始样品中花青苷含量(mg/mL)=(A×MW×DF×100)/(ξ×1)

式中:MW为矢车菊素－3－葡萄糖苷分子质量449．2;DF为稀释因子，本实验为70;ξ为矢车菊素－3－葡萄糖苷的消光系数26900;1为光程，cm。

1．3．4 单因素试验优化富士苹果花青素提取工艺

表1 因素水平设计Table 1 Levels of experiment factors

以苹果花青素得率为考察指标，以提取时间(60 min、80 min、100min)、提取剂盐酸浓度(0．95%、1．25%、1．55%)、料液比(1∶10 g∶mL、1∶15 g∶mL、1∶20 g∶mL)以及提取剂浓度(70%、80%、90%)作为试验因素，在单因素实验基础上，采用4因素3水平正交设计。因素水平见表1。

2 结果与分析

2．1 不同提取溶剂对庆阳富士苹果花青苷得率的影响

图1 不同提取剂及体积分数对庆阳富士苹果花青苷得率的影响

从图1中可以看出，花青苷的含量随着三种溶剂体积分数的增加都有明显的增加，但丙酮的效果远远高于甲醇和乙醇的效果，而且在丙酮体积分数为80%的时花青苷得率达到最大，故而选用体积分数80%的丙酮做提取剂。

2．2 液料比对庆阳富士苹果花青苷得率的影响

图2 不同液料比对庆阳富士苹果花青苷得率的影响

从图2中可知，苹果中花青苷的得率随着料液比的增大而增大，料液比达到1∶14(g∶mL)的时候花青苷的含量达到最大值，随着料液比进一步增大花青苷的大绿开始大幅降低。原因可能是因为料液比小于最佳值时花青苷得不到充分的提取，而料液比超过最佳值会由于提取剂浓度过高导致花青苷发生一定程度的分解，综上选择料液比1∶14(g∶mL)为最终实验条件。

2．3 提取时间对庆阳富士苹果中花青苷得率的影响

从图3中很明显能看出，当超声时间达到32 min时花青苷的提取含量达到最大，时间少于32 min可能由于提取时间不够提取不充分，而时间超过最佳时间花青苷得率也会下降，这是因为花青苷结构很不稳定，如果长时间超声会使一部分被降解从而导致最终得率下降。

图3 提取时间对庆阳富士苹果花青苷得率的影响

2．4 盐酸浓度对庆阳富士苹果中花青苷得率的影响

图4 盐酸浓度对庆阳富士苹果花青苷得率的影响

从图4中可以看出，盐酸浓度和花青苷得率之间有一个最佳比，只有当盐酸浓度达到这个最佳数值，所得到的花青苷得率才是最高，低于或高于这个最佳值花青苷得率都会有所下降，所以选取盐酸含量为1．25%，这时可得到花青苷含量最大值。

2．5 正交试验结果分析

正交试验结果见表2所示。

表2 正交实验结果与分析Table 2 Orthogonal experiment result analysis

表2 (续)

由表2可知影响苹果中花青素得率的因素大小为盐酸体积分数＞提取时间＞料液比＞丙酮体积分数。根据以上数据可以得出超声波辅助提取富士苹果中花青素最佳条件为浸提料液比1∶14，浸提溶剂为丙酮并且丙酮的体积分数为80%，盐酸质量分数为1．25%，提时间为32 min。

3 结论

图5 庆阳10个地区富士苹果花青苷含量对比

采用超声辅助丙酮提取法对富士苹果中花青苷进行提取，通过正交试验对提取工艺进行了工艺优化，优化后的最佳条件为:提取溶剂 80%丙酮(含盐酸 1．25%)、料液比为 1∶14(g∶m L)、超声时间32 min。在此条件下测得庆阳10个地区富士苹果中花青苷含量依次为:29．340、12．975、24．080、11．222、13．676、23．612、17．767、15．664、16．949、22．560 mg/100 mL(图5)，10个地区富士苹果中花青苷的平均含量为18．785 mg/100 mL。