紫甘蓝色素提取工艺研究

范业刚，曹利慧

（衡水学院化学化工学院，河北衡水053000）

紫甘蓝作为常见的蔬菜，含有多种维生素和营养成分，其中的紫甘蓝色素由多种花色苷组成，颜色的变化受pH 值的影响较大，还含有黄酮和单宁等对身体有价值的成分[1]。紫甘蓝色素中的花色苷具有抗突变、防治心脑血管疾病、保护肝脏、克制肿瘤细胞产生等多种生理功能[2]，紫甘蓝色素还具有抗氧化、淡化色斑等功能[3]。在食品色素应用上，紫甘蓝色素具有优良的稳定性和抑菌性[4]以及色调柔和、着色力强和安全性高等特点，还具有清除自由基、抑制脂肪过氧化、抑菌和抗肿瘤等多种生理功能，是一种具有较好开发与应用潜力的天然色素[5-6]，广泛应用于食品添加剂、染色剂、酸碱指示剂、抗氧化剂的制备。因此，选择优良的提取方式，深入研究影响紫甘蓝色素提取率的因素具有深远的意义。本文对紫甘蓝色素的浸提因素进行探索，可为药物研究和色素开发和应用提供参考。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

新鲜紫甘蓝，购自衡水市信誉楼超市；盐酸、乙醇、氢氧化钠，均为分析纯；722 型可见分光光度计，上海仪电分析仪器有限公司；FA2004B 电子天平，上海衡平仪器仪表厂；FW100 高速万能粉碎机，天津市泰斯特仪器有限公司；80-2 型高速离心机，金坛市国旺实验仪器厂；PH-3C 精密pH 计，上海精密科学仪器有限公司；BL6-180A超声波清洗机，上海碧浪仪器有限公司。

1.2 样品预处理

将紫甘蓝洗净后切碎，置于干燥的研磨机中，研磨4 min后，储存于密封容器中，待用。

1.3 实验条件的选择

1.3.1浸提液的选择

用分析天平准确称量4 份3.000 0 g 磨碎的紫甘蓝样品于四个洁净的烧杯中，依次加入0.3 mol/L 稀盐酸溶液、去离子水、25%的乙醇溶液、0.3 mol/L的氢氧化钠溶液，在室温下浸提1 h，观察样品色泽。对比实验现象和实验结果发现：0.3 mol/L 稀盐酸溶液中色素色泽良好，提取效率高；去离子水中色素色泽一般，紫甘蓝色素在去离子水中溶解度偏低；25%的乙醇溶液中色素溶解度差，色素破坏；0.3 mol/L 的氢氧化钠溶液中色素破坏严重，紫甘蓝被腐蚀。

由上述实验结果可知，用0.3 mol/L 稀盐酸溶液和去离子水作为浸提液时色泽良好，紫甘蓝色素相对稳定，故用稀盐酸或去离子水作为浸提液。

1.3.2 最大吸收波长的确定

以0.3 mol/L 稀盐酸为浸提液时，在波长520 nm 得到吸光度值最大，为0.211；去离子水为浸提液时，在波长550 nm 得到最大吸光度，为0.117。所以采用稀盐酸为浸提液，在520 nm处提取。

2 结果与讨论

2.1 盐酸浓度对紫甘蓝提取效果的影响

用分析天平准确称取4 份5.000 0 g 打碎的紫甘蓝样品于4个250 mL烧杯中，设置超声波功率为70 W，采用浸提时间 8 min，料液比为 1∶20(g∶mL)，浸提温度为40℃，盐酸浓度分别为0.2 mol/L 、0.3 mol/L、0.4 mol/L、0.5 mol/L、0.7 mol/L 时进行实验，每组进行 3 次平行试验，实验结果如图1。

图1 盐酸浓度对紫甘蓝提取效果的影响

由图1 可知，盐酸浓度对紫甘蓝提取效果的影响随着盐酸浓度升高，呈现出先升后降的趋势。当稀盐酸浓度较低时，紫甘蓝色素的提取效果较低，随着浸提浓度的升高，紫甘蓝色素的提取效果逐渐升高，当达到0.3 mol/L 时，提取效果最高，之后随着浓度的升高，紫甘蓝色素的提取效果反而有所下降。盐酸浓度过低，紫甘蓝色素不能完全被提取出来，浓度过高，有可能使提取出来的紫甘蓝色素被破坏。故最佳的紫甘蓝色素提取浓度为0.3 mol/L。

2.2 浸提温度对紫甘蓝色素提取效果的影响

用分析天平准确称取4 份5.000 0 g 打碎的紫甘蓝样品于4个250 mL烧杯中，设置超声波功率为70 W，采用浸提时间 8 min，料液比为 1∶15(g∶mL)，盐酸浓度为0.3 mol/L，浸提温度为30℃、40℃、50℃、60℃、70℃时进行实验，每组进行3次平行试验，实验结果如图2。

由图2可知，随着浸提温度的提高，紫甘蓝色素的提取效果出现先增后减的趋势。在浸提温度为40℃时，紫甘蓝色素的提取效果最高，在40℃之前随着时间的延长，紫甘蓝色素的提取效果逐渐升高；但是40℃之后，紫甘蓝色素的提取效果有所降低。所以，从紫甘蓝中提取紫甘蓝色素时浸提温度应该有个限度，温度太低，紫甘蓝色素提取效果不好；温度过高，提取出来的紫甘蓝色素空间结构被氧化而破坏。所以，从紫甘蓝中提取紫甘蓝色素的最佳浸提温度为40℃。

图2 浸提温度对紫甘蓝色素提取效果的影响

2.3 料液比对紫甘蓝色素提取效果的影响

用分析天平准确称取4 份5.000 0 g 打碎的紫甘蓝样品于4个250 mL烧杯中，设置超声波功率为70 W，采用浸提时间10 min，盐酸浓度为0.3 mol/L，浸提温度为40℃，料液比(g∶mL)为1∶5，1∶10，1∶15，1∶20，1∶25时进行实验，每组进行3次平行试验，实验结果如图3。由图3可知，随着料液比的改变，紫甘蓝色素的提取效果也随之发生改变。当料液比为1∶10（g∶mL）时，紫甘蓝色素的提取效果最好。

图3 料液比对紫甘蓝色素提取效果的影响

2.4 浸提时间对紫甘蓝色素提取效果的影响

用分析天平准确称取4 份5.000 0 g 打碎的紫甘蓝样品于4个250 mL烧杯中，设置超声波功率为70 W，采用盐酸浓度为0.3 mol/L，浸提温度为40℃，料液比(g∶mL)为 1∶10，浸提时间 4 min、6 min、8 min、10 min、12 min时，每组进行3次平行试验，实验结果如图4。

图4 浸提时间对紫甘蓝色素提取效果的影响

由图4 可知，随着浸提时间的延长，紫甘蓝色素的提取效果出现先增后减趋势。在浸提时间为8 min 时，紫甘蓝色素的提取效果最高。在8 min 之前随着时间的延长，紫甘蓝色素的提取效果逐渐升高；8 min 之后，紫甘蓝色素的提取效果有所下降。浸提时间太短，紫甘蓝色素提取效果不好，时间过长提取出来的紫甘蓝色素空间结构被氧化而破坏。所以，从紫甘蓝中提取紫甘蓝色素的最佳浸提时间为8 min。

3 结束语

超声波辅助提取紫甘蓝色素与传统水浴浸提法相比，能大大缩短浸提时间，提高提取效果，有效避免紫甘蓝色素空间结构被破坏以及色素提取后来不及保存被氧化的弊端。本文探究出在超声波辅助提取仪功率为70 W 时，最佳的提取方案为：盐酸浓度为0.3 mol/L，浸提温度为40℃，料液比为1∶10（g∶mL），浸提时间为8 min。本研究为开发紫甘蓝，合理利用资源，提高经济效益提供了思路，为紫甘蓝色素提取找到了更高效的方法。