藏红花色素提取工艺优化路径探析

马思怡 谢林惠 张雪琴

(西南科技大学生命科学与工程学院，四川 绵阳621000)

藏红花(CrocussativusL.)，又称西红花或番红花，是鸢尾科番红花属植物，是一种名贵的中药。藏红花具有活血化瘀，凉血解毒，清肝明目等功效[1]。藏红花色素是暗黄至红褐色粉末，有特殊的香气，略有苦味，常用于高档食品添加剂和食用色素，也可用作丝绸、棉和羊毛制品的高级染料，藏红花色素还具有良好的防治阿尔茨海默症的作用[2-3]。藏红花中色素成分有水溶性色素和脂溶性色素，其中水溶性色素成分是藏红花主要的药用和色素成分[4]。利用溶剂提取藏红花中天然色素是目前最常用的方法。经研究发现[5]，藏红花色素的提取与浸提时间、温度、固液比以及乙醇浓度有关，本文探究了这些因素对提取效果的影响及最佳提取条件。

1 实验材料与仪器

UV 5500PC型紫外可见分光光度计(上海元析仪器有限公司)；RE-52A旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂)；B220恒温水浴锅(上海亚荣生化仪器厂)；SHB-Ⅲ循环水式真空泵(郑州长城科工贸有限公司)；FA2004电子天平(1/10000力辰科技)。

以购自四川九寨沟的藏红花为原料，无水乙醇、甲醇、乙酸乙酯等试剂均为分析纯。

2 实验方法

2.1 藏红花色素提取工艺

藏红花原料→研磨粉碎→过筛→精称→浸提→抽滤→浓缩→干燥→成品

2.2 藏红花色素光谱特性的研究

取适量原料于研钵中，研细，过50目筛，称取1g样品粉末，加入20mL75%稀乙醇，在50 ℃下浸提5h，精密吸取5mL浸提液于100mL容量瓶中，用75%稀乙醇定容；再精密吸取2mL溶液于100mL容量瓶中，用75%乙醇定容，用紫外分光光度计分别测定提取色素380～500nm之间的吸光度。

2.3 单因素试验

考察提取溶剂对藏红花色素提取的影响，按照1∶15的料液比分别加入蒸馏水、甲醇、乙酸乙酯、50%稀乙醇、75%乙醇溶液，50 ℃下浸提3h；考察提取温度对藏红花色素提取的影响，按照1∶15的料液比加入蒸馏水，分别在20 ℃、35 ℃、50 ℃、65 ℃、80 ℃下浸提3h；考察料液比对藏红花色素提取的影响，分别按照1∶5、1∶10、1∶15、1∶20、1∶25的料液比加入蒸馏水，在50 ℃下浸提3h；过滤后分别测其吸光度；考察提取时间对藏红花色素提取的影响，按照1∶15的料液比加入蒸馏水，在50 ℃下分别浸提1h、2h、3h、4h、5h，过滤后分别测其吸光度。

2.4 正交试验

在单因素试验的基础上，进行正交试验分析。以提取时间(A)、提取温度(B)、乙醇浓度(C)以及料液比(D)为研究因素，采用4因素3水平的L9(34)正交实验法进行提取，研究不同因素对提取效率的影响[6]，因素水平表见表1。

表1 实验因素与水平

3 实验结果

3.1 西红花色素光谱特性的研究

将藏红花的色素水提取液稀释后，在波长为380～500 nm的波长范围内用紫外分光光度计测其吸光度，可知藏红花色素的最大吸收波长为440 nm左右，其光谱特征曲线如图1所示。

图1 西红花色素在不同波长下的吸光度

3.2 单因素实验结果

由图2可知：75%乙醇提取藏红花色素的效果最佳，甲醇次之，水和50%乙醇提取效果相当，乙酸乙酯的提取最差。因甲醇带有一定毒性，故一般不采用甲醇作为提取溶剂。所以可选取75%乙醇溶液作为后续提取溶剂。

图2 不同溶剂对色素提取的影响

3.3 温度对色素提取的影响

由图3可知：50 ℃时提取效果最好；温度在20～50 ℃时，随着温度升高，吸光度不断增加；超过50 ℃后，吸光度随温度的升高而降低，过高的温度可能会导致藏红花色素的降解而不利于色素的提取。故选择50 ℃作为最佳提取温度。

图3 温度对色素提取的影响

3.4 料液比对色素提取的影响

由图4可知：随着料液比升高，吸光度不断增加；当料液比为1∶15时提取效果最好，超过1∶15后，吸光度随料液比的增加而降低。故选择1∶15作为最佳提取料液比。

图4 料液比对色素提取的影响

3.5 时间对色素提取的影响

由图5可知：随着提取时间的增加，吸光度不断增加；当提取时间为4 h时提取效果最好，之后吸光度随料液比的增加而降低。故选择提取时间4 h作为最佳提取时间。

图5 提取时间对色素提取的影响

3.6 正交试验结果

正交试验结果详见表2及表3。通过极差分析，提取时间(A)、提取温度(B)、乙醇浓度(C)、料液比(D)对藏红花色素提取影响的主次关系为：乙醇浓度(C)>料液比(D)>提取温度(B)>提取时间(A)；最优组合为：A2、B1、C3、D3，即时间3h、温度35 ℃、乙醇浓度75%、料液比1∶20。由方差分析可知：提取时间(A)对色素提取不具显著影响，提取温度(B)、乙醇浓度(C)、料液比(D)均对色素提取具极显著性影响。

表2 L9(34)正交实验结果

表3 正交实验方差结果

4 结语

本试验以来自九寨沟的藏红花为原料，研究提取藏红花色素的最佳工艺条件。对其进行单因素及正交试验分析，以提取时间、提取温度、乙醇浓度以及料液比为研究因素，确定最佳工艺条件为时间3 h、温度35 ℃、乙醇浓度75%、料液比1∶20。本实验可为藏红花色素提取工艺研究提供一定借鉴。