微波輔助混合提取劑提取南瓜黃色素

黃 浩，翁 霞

（1.北京聯(lián)創(chuàng)種業(yè)有限公司，北京 100020；2.鞍山師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，遼寧鞍山 114056）

南瓜（Cucurbita moschataDuch）又稱番瓜、金冬瓜等，屬一年蔓生草本植物，在我國種植廣泛，是一種營養(yǎng)價(jià)值高、低脂的功能性食品[1]。其中，南瓜黃色素主要是由南瓜果肉中提取，主要成分為胡蘿卜素，是一種安全、無毒，且營養(yǎng)價(jià)值很高的天然植物色素，具有保健和多種藥理作用，一定程度上可以起到保護(hù)視力、預(yù)防頸動(dòng)脈粥樣硬化、提高機(jī)體自身免疫力、抗癌的作用[2]。與天然色素相比，合成色素安全性差，其使用受到了限制。因此，天然色素逐步得到人們的青睞，天然色素不僅安全，有的還有維生素活性，因而兼具營養(yǎng)效果，備受人們關(guān)注[3]。微波提取技術(shù)具有方便、省時(shí)、節(jié)能的特點(diǎn)，近年來廣泛應(yīng)用于天然產(chǎn)物的萃取中。以微波輔助混合提取劑提取南瓜黃色素的研究鮮見報(bào)道。因此，利用微波輔助對南瓜黃色素進(jìn)行提取，確定最佳提取工藝，為天然色素的研究和開發(fā)提供一定依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料與設(shè)備

枕形成熟南瓜，市購，要求果肉飽滿、外皮顏色鮮艷；無水乙醇、鹽酸，均為分析純。

TU-1810型紫外可見分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限公司產(chǎn)品；SHB-B95型循環(huán)水式多用真空泵，鄭州長城科工貿(mào)有限公司產(chǎn)品；PL-2002型電子天平，梅特勒-托利多儀器上海有限公司產(chǎn)品；G8023YSL-V2型微波爐，廣東格蘭仕集團(tuán)有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 南瓜黃色素粗提液的制備

新鮮南瓜洗凈去皮、切塊后在研缽中搗碎成泥。取一定質(zhì)量的南瓜泥，加入提取劑，設(shè)置微波功率、微波時(shí)間。微波處理后，減壓抽濾，制得南瓜黃色素粗提液。

1.2.2 最大吸收波長的確定

取南瓜黃色素粗提液10 mL于100 mL容量瓶中，用提取劑定容，以相應(yīng)提取劑作參比液，并用紫外分光光度計(jì)于波長400～500 nm處掃描，繪出掃描曲線，確定南瓜黃色素的最大吸收波長為446 nm[4]。

1.2.3 南瓜黃色素的提取量計(jì)算

按下式計(jì)算南瓜黃色素含量：

式中：Aλmax——南瓜黃色素最大波長處的吸光度；

D——色素浸提液稀釋倍數(shù)；

V——浸提所用溶劑的總體積，mL；

W——提取所用的南瓜泥的質(zhì)量，g；

0.16——類胡蘿卜素的摩爾消光系數(shù)；

2 結(jié)果與分析

2.1 南瓜黃色素提取單因素條件確定

2.1.1 提取劑的確定

（1）鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的確定。取搗碎的南瓜泥2 g，加入40 mL鹽酸，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.01%，0.10%，0.20%，0.30%，0.40%，0.50%，1.00%的鹽酸溶液，微波功率450 W，微波時(shí)間1.0 min進(jìn)行試驗(yàn)。

鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)對南瓜黃色素含量的影響見圖1。

圖1 鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)對南瓜黃色素含量的影響

由圖1可知，隨著鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，南瓜黃色素含量逐漸增加然后減少，在鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%時(shí)有最大值，確定最佳鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%。

（2）乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)的確定。取搗碎的南瓜泥2 g，加入等體積混合的鹽酸-乙醇溶液，分別為10%，20%，40%，60%，80%乙醇20 mL與0.2%的鹽酸20 mL等體積混合，微波功率450 W，微波時(shí)間1.0 min進(jìn)行試驗(yàn)。

乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)對南瓜黃色素含量的影響見圖2。

由圖2可知，乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%時(shí)，南瓜黃色素的含量有最大值，可能是混合提取劑能產(chǎn)生協(xié)同作用。因此，選用60%的乙醇溶液與鹽酸混合。

圖2 乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)對南瓜黃色素含量的影響

（3）鹽酸和乙醇體積比的確定。取搗碎的南瓜泥2 g，分別加入0.2%鹽酸20 mL與60%乙醇20 mL、0.2%鹽酸30 mL與60%乙醇10 mL、0.2%鹽酸10 mL與60%乙醇30 mL 3種混合試劑，微波功率450 W，微波時(shí)間1.0 min進(jìn)行試驗(yàn)。

鹽酸和乙醇體積比對南瓜黃色素產(chǎn)含量的影響見圖3。

圖3 鹽酸和乙醇體積比對南瓜黃色素產(chǎn)含量的影響

由圖3可知，0.2%鹽酸和60%乙醇體積比為1∶1（20 mL∶20 mL）時(shí)，南瓜黃色素含量有最大值。因此，確定0.2%鹽酸和60%乙醇體積比為1∶1。

2.1.2 料液比的確定

取搗碎的南瓜泥2 g，分別按料液比1∶10，1∶15，1∶20，1∶30，1∶40加入以上確定的最佳比例鹽酸-乙醇混合試劑，微波功率450 W，微波時(shí)間1.0 min進(jìn)行試驗(yàn)。

料液比對南瓜黃色素含量的影響見圖4。

圖4 料液比對南瓜黃色素含量的影響

由圖4可知，隨著料液比的增大，南瓜黃色素含量先增加后逐漸降低。在1∶15處達(dá)到最大值。可能是由于溶劑量增多，微波輻射能量減少，南瓜黃色素被稀釋的作用大于溶出作用，南瓜黃色素含量降低。因此，選擇1∶15的料液比較適宜。

2.1.3 微波功率的確定

取搗碎的南瓜泥2 g，加入以上確定最佳料液比的混合提取劑，微波功率分別為200，350，450，500，600 W，微波時(shí)間1.0 min進(jìn)行試驗(yàn)。

微波功率對南瓜黃色素含量的影響見圖5。

圖5 微波功率對南瓜黃色素含量的影響

由圖5可知，隨著微波功率的增大，南瓜黃色素的含量呈上升趨勢，在450～500 W時(shí)趨于平緩，之后降低?？赡苁怯捎谖⒉芰吭龃笊氐娜艹隽恳苍龃骩6]，功率超過500 W時(shí)，對色素有一定的分解。因此，選擇450 W為最佳微波功率。

2.1.4 微波時(shí)間的確定

取搗碎的南瓜泥2 g，加入以上確定最佳料液比的混合提取劑，在確定的微波功率條件下，微波時(shí)間分別為40，50，60，70，80，90 s進(jìn)行試驗(yàn)。

微波時(shí)間對南瓜黃色素含量的影響見圖6。

圖6 微波時(shí)間對南瓜黃色素含量的影響

由圖6可知，隨著微波作用時(shí)間延長，南瓜黃色素的含量逐漸增大，在80～90 s時(shí)增加較為平緩。在此條件下，南瓜黃色素提取比較完全，同時(shí)為了節(jié)約時(shí)間，選擇80 s為最佳提取時(shí)間。

2.2 微波輔助混合提取劑提取南瓜黃色素的正交試驗(yàn)結(jié)果

正交試驗(yàn)直觀分析結(jié)果見表1。

由表1可知，影響南瓜黃色素提取量大小的主次順序?yàn)锳＞C＞B＞D（料液比＞微波功率＞微波時(shí)間＞空白），最佳提取工藝條件為A2B3C3，即料液比為1∶15，微波時(shí)間100 s，微波功率550 W，此時(shí)南瓜黃色素產(chǎn)量為65.8 mg/100 g。比直觀分析中A2B2C3組合測得南瓜黃色素含量63.1 mg/100 g要高，故可確定其最佳測定條件為A2B3C3，即料液比為1∶15，微波時(shí)間100 s，微波功率550 W。

表1 正交試驗(yàn)直觀分析結(jié)果

正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析見表2。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析

查F值表，得F0.05（2,2）=19.00，F(xiàn)0.01（2,2）=99.00，料液比對南瓜黃色素提取有極顯著影響，微波功率影響顯著，微波時(shí)間影響不顯著。

3 結(jié)論

利用微波法輔助混合提取劑提取南瓜黃色素，通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)確定出南瓜黃色素的最佳工藝條件為0.2%鹽酸和60%乙醇等體積混合液為提取劑，料液比1∶15，微波功率550 W，微波時(shí)間100 s。在此條件下，南瓜黃色素的提取量為65.8 mg/100 g。