張廣文，李愛梅，葛 婧，歐仕益

(暨南大學(xué)食品科學(xué)與工程系，廣東 廣州 510632)

色素是一種重要的添加劑，被廣泛應(yīng)用于食品、化工產(chǎn)品、化妝品等領(lǐng)域[1-4]。色澤是衡量食品品質(zhì)的重要感官指標，健康的色澤能夠有效地提高食品的感官品質(zhì)，增進食欲。為了改善食品色澤，一般會在食品中添加食用色素。食用色素廣義上分為人工合成色素和天然色素。隨著人們對食品安全性要求的提高，不斷發(fā)現(xiàn)合成色素的毒性和不良影響，合成色素的使用種類和范圍日趨縮小[5]。天然色素主要來自于動植物和微生物，對人體無毒無害，具有一定的生物活性和營養(yǎng)，安全性高[6-8]。近年來，天然色素的開發(fā)研究迅速發(fā)展[9]，可見天然食用色素逐漸替代合成色素，得到消費者更多的認可。

米團花為唇形科米團花屬，又名漬糖花、羊巴巴，屬于蜜源植物[10]，具有舒筋、接骨、止血、消炎等藥用價值，可用于治療發(fā)熱、胃痛、外傷出血、閉合性骨折、黃水瘡等[11]，基諾族人民很早之前就用米團花來治療胃炎[12]。前期研究表明：米團花黃色素屬于水溶性色素，耐光、耐熱、耐酸，穩(wěn)定性好，適宜在酸性和中性介質(zhì)中使用[13]。以米團花黃色素為原料，利用小鼠進行急性毒性(LD50)、微核試驗、精子畸變和Ames試驗等毒理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)其LD50＞21.5g/kg BW(屬無毒級物質(zhì))，微核試驗、精子畸變試驗和Ames試驗結(jié)果均為陰性[14]。將米團花黃色素添加到油炸方便面中，米團花黃色素顯示出較高的熱穩(wěn)定性，且感官效果很好[15]。

超聲提取法是一種物理破碎過程，常用于提取植物有效成分。超聲波能產(chǎn)生次級效應(yīng)，如熱效應(yīng)、乳化、擴散、擊碎、化學(xué)效應(yīng)、生物效應(yīng)、凝聚效應(yīng)等，可以加速植物有效成分在溶劑中的擴散與釋放，提高提取率[16-18]。超聲提取法在天然色素提取方面具有省時、節(jié)能、提取率高等優(yōu)點[19]。本實驗研究并優(yōu)化了超聲波輔助提取米團花黃色素的工藝條件，為米團花的工業(yè)化生產(chǎn)提供一定的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

米團花干花產(chǎn)自云南省寶山市；無水乙醇(分析純) 天津市化學(xué)試劑一廠。

粉碎機 廣東省連南微型電機廠；SB 25-12 DTDN型數(shù)控超聲波清洗器 寧波新芝生物科技股份有限公司；EL-104電子分析天平 梅特勒-托利多上海儀器有限公司；722S型可見分光光度計 上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 樣品預(yù)處理

米團花經(jīng)除雜、干燥、粉碎，存于干燥避光處備用。

1.2.2 乙醇浸提法提取米團花黃色素[20]

準確稱取處理后的米團花0.5000g，置于50mL具塞三角瓶中，加入一定量60%乙醇溶液。在特定溫度下，浸提一定時間后，過濾得米團花色素提取液。將提取液定容至500mL，吸取5mL用60%乙醇溶液稀釋1倍，在431nm波長處測其吸光度。

1.2.3 超聲波輔助乙醇法提取米團花黃色素

準確稱取處理后的米團花0.5000g，置于50mL具塞三角瓶中，加入一定量的60%乙醇溶液。在特定溫度下，超聲波輔助浸提一定時間后，過濾得米團花色素提取液。其余操作同1.2.2節(jié)。

1.2.4 提取率的計算

準確稱取處理后的米團花0.5000g，加入50mL 60%乙醇溶液，浸提4h后過濾，重復(fù)提取4次后合并濾液，定容500mL。取5mL用60%乙醇溶液稀釋1倍，在431nm波長處測定米團花黃色素溶液的吸光度，把此測定值作為完全提取時的吸光度，經(jīng)測定為0.648，與被測樣品吸光度A相比，得該條件下的提取率公式：提取率/% = A/0.648×100。

1.2.5 超聲波輔助法與乙醇浸提法提取米團花黃色素的單因素試驗比較

固定提取溫度4 0 ℃、超聲波功率1 0 0 W、提取時間20min、提取溶液乙醇體積分數(shù)60%、液固比100：1。固定其他條件，分別考察溫度(20～60℃)、提取時間(10～90min)、液固比(40：1～130：1)、超聲功率(80～160W)對提取率的影響。每組試驗重復(fù)兩次，取其平均值，觀察溫度對提取率的影響。

1.2.6 超聲法提取米團花黃色素最佳工藝條件的確定

在單因素試驗基礎(chǔ)上，以提取溫度、提取時間、液固比、超聲功率為因素，選取L9(34)正交試驗，每個試驗組重復(fù)兩次，取平均值，通過其結(jié)果對超聲波輔助乙醇提取米團花黃色素工藝參數(shù)進行優(yōu)化，并進行結(jié)果分析。

1.2.7 驗證實驗

根據(jù)正交試驗的分析結(jié)果， 按照最佳提取工藝進行提取實驗，對米團花樣品平行提取5次，計算精密度。

2 結(jié)果與分析

2.1 超聲波輔助法與乙醇浸提法提取米團花黃色素的單因素試驗

2.1.1 溫度的影響

圖 1 提取溫度對米團花黃色素提取效果的影響Fig.1 Effect of ultrasonic temperature on extraction of yellow pigments from LC

圖1表明，無論是超聲波輔助法還是乙醇浸提法，米團花黃色素的提取率在一定溫度范圍內(nèi)都是隨著溫度的升高而提高，但在相同的溫度下，超聲波輔助法比傳統(tǒng)乙醇浸提法提取率高。當溫度達到45℃后，兩種方法的提取率基本上都會保持不變。

2.1.2 提取時間的影響

圖 2 提取時間對米團花黃色素提取效果的影響Fig.2 Effect of ultrasonic time on extraction of yellow pigments from LC

圖2表明，米團花黃色素的提取率隨時間延長呈上升趨勢。相同條件下，超聲波輔助法更容易達到平衡，其提取率也比乙醇浸提法的提取率高。從超聲波輔助法這條曲線可以看出，當時間超出40min后，提取率變化緩慢，可能是因為米團花組織結(jié)構(gòu)質(zhì)地疏松，溶劑易滲入，40min后原料細胞內(nèi)外濃度已接近平衡，再增加浸提時間，黃色素的提取率增加不明顯。

2.1.3 液固比的影響

圖 3 液固比對米團花黃色素提取效果的影響Fig.3 Effect of ultrasonic liquid-solid ratio on extraction of yellow pigments from LC

從圖3可以看出，隨著液固比增大，米團花黃色素的提取率不斷增大，超聲波輔助乙醇提取法從液固比為110：1后，變化趨勢緩慢，基本達到平衡。而單獨乙醇提取法，液固比110：1后仍有提高，說明，相同條件下，超聲波輔助法更容易達到提取平衡，且在相同液固比條件下，超聲波輔助法比乙醇浸提法的提取率高。

2.1.4 超聲功率的影響

圖 4 超聲功率對米團花黃色素提取效果的影響Fig.4 Effect of ultrasonic power on extraction of yellow pigments from LC

圖4表明，隨著超聲功率的增大，米團花黃色素的提取率總體趨勢是先升高后降低，當超聲功率為130W時，米團花黃色素的提取率最高。但當超聲功率超過130W后，米團花黃色素的提取率漸漸降低，提取效果變差，其原因可能是超聲功率超出130W后會對色素結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，使提取率降低。

2.2 超聲波輔助法提取米團花黃色素工藝優(yōu)化

根據(jù)超聲波輔助法提取米團花黃色素的單因素試驗結(jié)果，設(shè)計L9(34)正交試驗，研究因素水平及結(jié)果見表1。由表1可知，用體積分數(shù)為60%乙醇作溶劑，利用超聲波輔助乙醇提取米團花黃色素，各因素對提取率的影響順序為D＞B＞A＞C，其中為超聲波功率和超聲時間為主要因素，溫度與液固比為次要因素，最佳組合是A3B3C3D3，即提取溫度50℃、提取時間50min、液固比110：1、超聲波功率130W。

表1 超聲波輔助法提取米團花黃色素正交試驗結(jié)果Table 1 Results of orthogonal test on ultrasound-assisited ethanol extraction of yellow pigments from LC

2.3 驗證實驗

結(jié)果表明，在最佳提取工藝條件下，超聲波輔助法提取米團花黃色素的精密度好，結(jié)果見表2。

表2 重復(fù)性實驗結(jié)果Table 2 Repeatability on ultrasound-assisited ethanol extraction of yellow pigments from LC

2.4 米團花黃色素兩種提取方法的比較

表3 米團花黃色素兩種提取方法的比較Table 3 Comparison of two extraction methods of yellow pigments from LC

3 結(jié) 論

利用L9(34)正交試驗優(yōu)化超聲輔助法提取米團花黃色素試驗方案結(jié)果表明，影響超聲波輔助法提取米團花黃色素的主要因素是超聲波功率和時間，其次是超聲溫度。超聲波輔助法提取米團花黃色素的最佳工藝條件為超聲溫度50℃、超聲時間50min、液固比110：1、超聲功率130W，在此條件下進行了5份樣品的驗證實驗，所得米團花黃色素提取率平均為96.36%，相對標準偏差為0.32%(n = 5)。說明超聲波輔助乙醇法提取米團花黃色素精密度比較好，且比傳統(tǒng)乙醇法相比提取率高，提取時間短。

[1] 趙曉峰. 食用玫瑰花紅色素的提取精制的研究[J]. 現(xiàn)代食品科技, 2007(1)： 26-27.

[2] 凌關(guān)庭, 唐述潮, 陶民強. 食品添加劑手冊[M]. 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社, 2003.

[3] 孫寶國, 何堅. 香料化學(xué)與工藝學(xué)[M]. 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社, 2004： 340-341.

[4] 李巧玲, 李琳, 鄭必勝, 等. 天然食用色素及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用[J]. 食品工業(yè)科技, 2000(6)： 85-86.

[5] 謝碧霞, 杜紅巖. 綠色食品開發(fā)利用[M]. 北京： 中國中醫(yī)藥出版社, 2002.

[6] 趙文恩. 類胡蘿卜素清除活性氧自由基的機理[J]. 化學(xué)通報, 1999 (4)： 25-26.

[7] 尤新. 葉黃素(Lutein)及其護眼功能[J]. 中國食品添加劑, 2003(5)： 52-56.

[8] 韓雅珊. 類胡蘿卜素是功能研究進展[J]. 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報, 1999(1)： 5-9.

[9] 陳云中. 天然色素的生產(chǎn)及應(yīng)用[M]. 北京： 中國輕工業(yè)出版社, 2007： 2.

[10] 吳征鎰, 李錫文. 中國植物志[M]. 北京： 科學(xué)出版社, 1977, 66; 302.

[11] 云南省藥材公司. 云南中藥資源名錄[M]. 北京： 科學(xué)出版社, 1993： 4664.

[12] 陳婭梅. 基諾族民間驗方[J]. 中國民族醫(yī)藥雜志, 1998, 4(2)： 32.

[13] 黃才歡, 歐仕益, 傅亮, 等. 米團花色素的提取及其穩(wěn)定性研究[J]. 中藥材, 2004, 27(4)： 243-246.

[14] 歐仕益, 朱易佳, 譚艷來, 等. 米團花色素的毒理學(xué)研究[J]. 食品與機械,2007, 23(4)： 112-115.

[15] 歐仕益, 李宗新, 武艷梅, 等. 米團花色素的提取及其在油炸方便面中的應(yīng)用[J]. 食品與機械, 2009, 25(6)： 87-90.

[16] 王錚敏. 超聲波在植物有效成分提取中的應(yīng)用[J]. 三明高等?？茖W(xué)校學(xué)報, 2002, 19(4)： 45-51.

[17] 楊祖榮. 超聲技術(shù)在天然藥物有效成分提取中的應(yīng)用[J]. 云南中醫(yī)學(xué)院學(xué)報, 2003, 26(3)： 29-31.

[18] 龍?zhí)浦? 李娟, 蔣立文. 水法提取桑椹色素工藝研究[J]. 食品與機械, 2008, 24(2)： 53-57.

[19] 張澤生, 趙娟娟, 王浩, 等. 超聲波輔助提取番茄皮渣中番茄紅素工藝的研究[J]. 食品科技, 2008(1)： 141.

[20] 張俊杰, 王淑霞, 周云, 等. 響應(yīng)面分析法優(yōu)化米團花黃色素提取工藝研究[J]. 食品工業(yè)科技, 2010, 31(6)： 259-262.