藍(lán)莓花青素的提取及含量分析

石桂珍，李京東，張玉清，葛軍營(yíng)，顧穎慧

（濰坊工程職業(yè)學(xué)院，山東青州262500）

藍(lán)莓花青素的提取及含量分析

石桂珍，李京東，張玉清，葛軍營(yíng)，顧穎慧

（濰坊工程職業(yè)學(xué)院，山東青州262500）

通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)對(duì)影響藍(lán)莓花青素提取量的因素進(jìn)行研究。結(jié)果表明，在酸性條件下，乙醇濃度60%、料液比1∶10（g/mL）、提取溫度50℃、提取時(shí)間90 min為藍(lán)莓花青素最佳提取工藝條件，提取量達(dá)343.30 mg/100g。

藍(lán)莓；花青素；提?。缓糠治?/p>

花青素（anthocyanin）是一類廣泛存在于植物中的水溶性色素，具有類黃酮的典型結(jié)構(gòu)[1-3]，是一種天然抗氧化劑，具有抗衰老、清除自由基、抗炎、調(diào)節(jié)血脂、抗癌、改善視力等多種功能[4-6]。由于藍(lán)莓中所含花青素是所有果蔬中最高的[7]，且具有低糖、低脂肪的特性，被稱為繼蘋果和柑橘之后的“世界第三代水果”[8]，國(guó)際糧農(nóng)組織將其列為人類5大健康食品之一。近年來，人們逐漸認(rèn)識(shí)到藍(lán)莓的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健功能，消費(fèi)市場(chǎng)不斷擴(kuò)大。對(duì)藍(lán)莓花青素進(jìn)行提取并將其應(yīng)用到醫(yī)療保健、功能性食品工業(yè)，可以促進(jìn)藍(lán)莓產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，具有廣闊的前景和重要的意義。

目前花青素常用的提取方法有：溶劑提取法、超臨界萃取法、微波輔助提取法、酶提取法和超聲輔助提取法[9]。本文通過單因素和正交試驗(yàn)對(duì)藍(lán)莓花青素的溶劑提取進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，分別考察溶劑類型、提取溫度、料液比、溶劑濃度、pH值、提取時(shí)間對(duì)藍(lán)莓花青素提取量的影響，為充分利用藍(lán)莓花青素和綜合利用藍(lán)莓資源提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

藍(lán)莓：購(gòu)自山東青州彌河鎮(zhèn)，挑選顏色一致、顆粒飽滿的果實(shí)置于冰箱中凍藏。

蘆丁：中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)上?；瘜W(xué)試劑公司；氫氧化鈉、乙醇、亞硝酸鈉等均為分析純。

JA2003型電子精密天平：上海良平儀器儀表有限公司；T6新世紀(jì)紫外可見分光光度計(jì)：北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；數(shù)顯式電熱恒溫水浴鍋：上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠；800型離心沉淀器：上海手術(shù)器械廠。

1.2 方法

1.2.1 藍(lán)莓花青素的提取

藍(lán)莓200 g，打成勻漿，備用。取適量藍(lán)莓果漿進(jìn)行溶劑提取，離心分離提取液，取上清液，于510 nm處測(cè)定其吸光度值，與標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行比較定量。

1.2.2 花青素標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

參照張莉弘等[10]標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制方法，準(zhǔn)確稱取蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品0.500 0 g于小燒杯中，用少量無水乙醇溶解，轉(zhuǎn)移并用蒸餾水定容至1 000 mL。準(zhǔn)確吸取0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2mL標(biāo)準(zhǔn)溶液于10mL 具塞比色管中，分別加入0.4 mL NaNO2溶液（50 g/L）、0.4 mL Al（NO3）3溶液（100 g/L），搖勻、靜置 5 min～10 min，再加 4 mL NaOH溶液（100 g/L），搖勻并加水至刻度線，靜置15 min，于510 nm處測(cè)吸光度，并做試劑空白測(cè)定。

1.2.3 藍(lán)莓花青素提取單因素試驗(yàn)

1.2.3.1 提取劑濃度對(duì)花青素提取量的影響

本試驗(yàn)采用提取效果好的酸性乙醇為提取劑，稱取5份1.0 g藍(lán)莓果漿（精確至0.000 1 g），分別用10 mL 40%、50%、60%、70%、80%酸性乙醇于50℃下提取1 h，將提取液離心，取上層清液1 mL于10 mL具塞比色管中，按照標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定方法測(cè)其吸光度值。

1.2.3.2 料液比對(duì)花青素提取量的影響

稱取5份藍(lán)莓果漿（精確至0.000 1 g），分別用10 mL酸性乙醇溶液（60%）配制成 1∶6、1∶8、1∶10、1 ∶12、1 ∶14（g/mL），于 50 ℃下提取 1 h，將提取液離心，取上層清液測(cè)其吸光度值。

1.2.3.3 提取溫度對(duì)花青素提取量的影響

稱取5份1.0 g藍(lán)莓果漿（精確至0.000 1 g），分別用 10 mL 酸性乙醇溶液（60%）于 30、40、50、60、70 ℃的水浴中提取1 h，將提取液離心，取上層清液測(cè)其吸光度值。

1.2.3.4 提取時(shí)間對(duì)花青素提取量的影響

稱取5份1.0 g藍(lán)莓果漿（精確至0.000 1 g），分別用10 mL酸性乙醇溶液（60%）于50℃水浴中提取30、60、90、120、240 min，將提取液離心，取上層清液測(cè)其吸光度值。

1.2.3.5 pH值對(duì)花青素提取量的影響

稱取5份1.0 g藍(lán)莓果漿（精確至0.000 1 g），分別用 pH 為 2、3、4、5、6的 10 mL 酸性乙醇溶液（60%）于50℃水浴中提取1 h，將提取液離心，取上層清液測(cè)其吸光度值。

1.2.4 藍(lán)莓花青素提取正交試驗(yàn)

結(jié)合單因素試驗(yàn)結(jié)果，以提取劑濃度、料液比、提取時(shí)間、提取溫度為影響因素，分別選取3個(gè)水平進(jìn)行正交試驗(yàn)，以花青素提取量為考察指標(biāo)，確定花青素提取的最佳工藝條件。

2 結(jié)果與分析

2.1 花青素標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制——（測(cè)定的是花青素的濃度，使用的是蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品）

以吸光度為縱坐標(biāo)，花青素濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖1所示。

2.2 藍(lán)莓花青素提取單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.2.1 提取劑濃度對(duì)花青素提取量的影響

提取劑濃度對(duì)花青素提取量的影響見圖2。

圖1 花青素標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 Standard curve of anthocyanins

圖2 提取劑濃度對(duì)花青素提取量的影響Fig.2 Effect of extraction solvent concentration on yield of anthocyanins

由圖2可看出，藍(lán)莓花青素的提取量隨著提取劑濃度的升高呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)，乙醇濃度60%時(shí)，花青素的提取量最大，這是由于乙醇濃度較低時(shí)，糖、果膠和其它水溶性色素的溶解影響了花青素的溶出[11]；乙醇濃度過高時(shí)會(huì)破壞花青素結(jié)構(gòu)[12]，亦或是脂溶性物質(zhì)易溶出導(dǎo)致花青素的提取量下降[13]。

2.2.2 料液比對(duì)花青素提取量的影響

料液比對(duì)花青素提取量的影響見圖3。

圖3 料液比對(duì)花青素提取量的影響Fig.3 Effect of solid-liquid ratio on yield of anthocyanins

由圖3可看出，藍(lán)莓花青素的提取量隨著提取劑用量的增大呈現(xiàn)出先上升后略微下降的趨勢(shì)，這是由于提取劑用量增大，使得藍(lán)莓果漿與溶劑接觸面積增大，易于花青素的溶出；提取劑用量過高不僅造成其他雜質(zhì)的大量溶出，使花青素的提取量降低，又會(huì)增加成本。

2.2.3 提取溫度對(duì)花青素提取量的影響

提取溫度對(duì)花青素提取量的影響見圖4。

圖4 提取溫度對(duì)花青素提取量的影響Fig.4 Effect of extraction temperature on yield of anthocyanins

由圖4可看出，藍(lán)莓花青素的提取量隨著提取溫度的升高呈現(xiàn)出先急劇增加后略有下降的趨勢(shì)，這是由于藍(lán)莓花青素在溫度較低時(shí)穩(wěn)定，在50℃時(shí)提取量最大，繼續(xù)升溫會(huì)造成花青素的降解。

2.2.4 提取時(shí)間對(duì)花青素提取量的影響

提取時(shí)間對(duì)花青素提取量的影響見圖5。

圖5 提取時(shí)間對(duì)花青素提取量的影響Fig.5 Effect of extraction time on yield of anthocyanins

由圖5可看出，藍(lán)莓花青素的提取量隨著提取時(shí)間的增加呈現(xiàn)出先急劇增加后緩慢增加的趨勢(shì)，這是因?yàn)樘崛∫褐谢ㄇ嗨睾坎粩嘣龃?，影響了其繼續(xù)溶出，且在較高溫度下長(zhǎng)時(shí)間加熱也會(huì)導(dǎo)致花青素結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。

2.2.5 pH值對(duì)花青素提取量的影響

pH值對(duì)花青素提取量的影響見圖6。

圖6 pH值對(duì)花青素提取量的影響Fig.6 Effect of pH value on yield of anthocyanins

由圖6可看出，藍(lán)莓花青素的提取量隨著pH值的增大呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，pH值為4時(shí)花青素提取量最低，這是因?yàn)殡S著pH值的增大，花青素不穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。

2.3 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇提取劑濃度（A）、料液比（B）、提取溫度（C）、提取時(shí)間（D）為研究對(duì)象，在pH值為2時(shí)，采用四因素三水平正交試驗(yàn)研究藍(lán)莓花青素在不同條件下的提取量。對(duì)因素A、B、C、D在試驗(yàn)范圍內(nèi)分別取3個(gè)水平：A=50%、60%、70%，B=1∶8、1 ∶10、1 ∶12 g/mL，C=40、50、60 ℃，D=60、90、120 min，正交試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 正交試驗(yàn)結(jié)果Table 1 Results of the orthogonal test

由表1可見，影響花青素提取量因素的主次順序?yàn)椋禾崛囟?提取時(shí)間>料液比>提取劑濃度，藍(lán)莓花青素提取的最優(yōu)條件是A2B2C2D2，即乙醇濃度 60%、料液比 1∶10（g/mL）、提取溫度 50℃、提取時(shí)間90 min。經(jīng)驗(yàn)證，此條件下，藍(lán)莓花青素的提取量達(dá)343.30 mg/100 g。

3 討論

在藍(lán)莓花青素的提取中，提取溫度對(duì)提取量影響最大，這是由于花青素是藍(lán)莓中多酚的重要組成部分，是一種天然抗氧化劑，但其自身容易被氧化，溫度較高時(shí)，花青素易發(fā)生氧化；溫度較低時(shí)，花青素與蛋白質(zhì)、纖維素等化合物分離較慢。作為一種天然多酚類化合物，藍(lán)莓花青素是小分子、水溶性物質(zhì)，提取時(shí)間太長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致花青素的氧化增加，多糖、蛋白質(zhì)等大分子的溶出增多，花青素提取量降低。此外，提取劑用量及濃度對(duì)藍(lán)莓花青素的提取量也有影響，除考慮提取成本外，還因?yàn)樘崛┑挠昧考皾舛葧?huì)影響糖、果膠和其它水溶性色素或脂溶性物質(zhì)的溶出。

4 結(jié)論

本研究采用酸性乙醇在不同條件下對(duì)藍(lán)莓中花青素進(jìn)行提取，結(jié)果表明，影響藍(lán)莓花青素提取量的最主要因素是提取溫度，其次是提取時(shí)間，當(dāng)提取條件為：乙醇濃度 60%、料液比 1 ∶10（g/mL）、提取溫度50℃、提取時(shí)間90 min，可達(dá)到最佳提取效果，提取量達(dá)到343.30 mg/100 g。

[1] 王日為,張麗霞,高吉?jiǎng)偅枞~中花青素類物質(zhì)研究展望[J]．茶葉科學(xué)技術(shù),2002(4)：4-8

[2] 陳健,孫愛東,高雪娟,等．藍(lán)莓花青素的提取及抗氧化性的研究[J]．北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2011,33(2)：126-129

[3] 黃鴻曼,袁利兵,彭志紅,等．花青素的生物合成與環(huán)境調(diào)控研究進(jìn)展[J]．湖南農(nóng)業(yè)科學(xué),2011(13)：118-120

[4] 楊麗勇．藍(lán)莓的營(yíng)養(yǎng)保健功能及其產(chǎn)品開發(fā)[J]．中國(guó)食物與營(yíng)養(yǎng),2007(4)：24-25

[5] 李亞東,張志東,吳林．藍(lán)莓果實(shí)的成分及保健機(jī)能[J]．中國(guó)食物與營(yíng)養(yǎng),2002(1)：27-28

[6] 李穎暢,宣景宏,孟憲軍．藍(lán)莓果中花色素苷的研究進(jìn)展[J]．食品研究與開發(fā),2007,28(1)：178-180

[7] 焦龍,李玉偉．藍(lán)莓果實(shí)中花青素提取方法的研究進(jìn)展[J]．北京農(nóng)業(yè),2011(3)：10-11

[8] 孫志健,張燕,陳芳,等．對(duì)藍(lán)莓產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的思考[J]．食品工業(yè)科技,2005,26(12)：183-184

[9]梁玉朋．微波萃取藍(lán)莓花青素抗氧化特性及保護(hù)性萃取工藝的研究[D]．哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué),2014

[10]張莉弘,吳瓊,牟莉,等．藍(lán)莓花青素的提取工藝[J]．食品研究與開發(fā),2014,35(15)：49-51

[11]馬養(yǎng)民,逯文靜．藍(lán)莓果中花青素的乙醇提取工藝研究[J]．安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,39(35)：21768-21769

[12]李穎暢,孟憲軍,修英濤,等．藍(lán)莓果中花色苷的提取工藝研究[J]．食品科技,2007,32(11)：73-76

[13]肖麗霞,何志貴,朱勇,等．葡萄籽中原花青素提取工藝[J]．食品科學(xué),2011,32(20)：89-94

Extraction and Content Analysis of Blueberry Anthocyanin

SHI Gui-zhen，LI Jing-dong，ZHANG Yu-qing，GE Jun-ying，GU Ying-hui

（Weifang Engineering Vocational College，Qingzhou 262500，Shandong，China）

The effects on extraction yield of anthocyanins were studied by single factor experiment and orthogonal experiment.The results showed that the optimal conditions were as follows：alcohol concentration 60%，solid-liquid ratio 1∶10（g/mL），extraction temperature 50℃，extraction time 90 min.Under these conditions，blueberry anthocyanin yield was up to 343.30 mg/100 g.

blueberry；anthocyanin；extraction；content analysis

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.14.015

石桂珍（1980—），女（漢），講師，碩士研究生，研究方向：食品理化檢驗(yàn)。

2015-07-06