紫玉米花青素提取方法的比較研究

染料是具有獨特且重要的食品成分之一，分為合成染料和天然染料。其中，天然染料在“天然、營養、多功能”領域越來越受到重視。在我國,黑糯玉米及紫玉米是各地區大量種植的一種作物,但利用程度較低。因此,利用黑糯玉米和紫玉米提取天然色素不僅可避免資源浪費、保護環境、滿足市場需求,還可提升玉米的附加值及綜合利用效率。目前,玉米色素的提取多采用熱水浸提法或直接酸解法,這兩種方法色素得率低、操作費時、能耗大。近年來,超聲波、微波等輔助提取方法逐漸應用于玉米色素的提取,這兩種方法操作簡單、省時節能。作者在此以紫玉米穗軸為原料,對熱水浸提法、直接酸解法、超聲波輔助法、微波輔助法提取紫玉米花青素進行了比較,并對其工藝條件進行優化。1實驗1.1儀器、檢測方法紫玉米穗軸烘干至恒重后放入粉碎機中破碎至40～80目,密封,備用。鹽酸、無水乙醇等均為分析純;標準品均購自Sigma公司。微型植物試樣粉碎機,上海市嘉定糧油檢測儀器廠;202型電熱恒溫鼓風干燥箱,上海躍進醫療器械廠;722型可見分光光度計,上海精密科學儀器有限公司;FA2104S型電子分析天平,上海金鵬分析儀器有限公司;SB120D型超聲波破碎器,昆山市超聲儀器有限公司;RE-52A型旋轉蒸發儀,上海青浦滬西儀器廠;PHS-3C型酸度計,金壇市科興儀器廠;DZKW-S-6型電熱恒溫水浴鍋,北京永光明醫療儀器廠;WD700ATL17-3電腦型微波爐,格蘭仕電器公司;GL-21B型離心機,上海安亭科學儀器總廠。1.2花青素得率紫玉米穗軸樣品→熱水浸提/直接酸解浸提/超聲波輔助浸提/微波輔助浸提→離心(4500r·min-1,30min)→取上清液→旋轉蒸發濃縮→干燥→色素粗提物→稀釋→測定花青素質量。按下式計算花青素得率。花青素得率=花青素的質量樣品干物質的質量×100%=花青素的質量樣品干物質的質量×100%2結果與討論2.1熱水浴提取紫玉米藍色草2.1.1溫度對花青素得率的影響由表1可知,花青素得率隨提取溫度的升高不斷上升;當提取溫度超過65℃后,花青素得率反而下降。這可能是因為,溫度升高,溶液的擴散速率加快,細胞內的色素物質向外擴散加速,但溫度過高會破壞花青素的結構、增加水溶性雜蛋白質和植物膠含量,從而導致干燥提純成本增加。因此,提取溫度以65℃為宜。2.1.2得率的變化由表2可知,紫玉米花青素得率隨提取時間的延長不斷上升;當提取時間為12h時,得率最大;之后,繼續延長提取時間,得率變化不大。因此,提取時間以12h為宜。2.1.3溶劑用量的影響由表3可知,花青素得率隨溶劑量的增加逐漸上升,當料液比達到1∶15后,花青素得率趨于穩定。這是因為,溶劑量越大,穗軸粉末分散越均勻,浸提越充分,花青素得率越大;但溶劑量過大,會給后續干燥提純帶來不便。因此,料液比以1∶15為宜。2.2直接酸法提取紫玉米散草花香2.2.1乙醇含量、體積比對最佳工藝的影響由表4可知,復合提取劑的花青素得率均高于單一提取劑,且提取劑為0.1mol·L-1HCl∶95%乙醇=1∶1(體積比)時得率最大。這可能是因為,花青素易溶于極性溶劑,且乙醇可以有效沉淀果膠、蛋白質等雜質。因此,確定適宜提取劑為0.1mol·L-1HCl∶95%乙醇=1∶1。2.2.2不同浸提時間對花青素提取率的影響由表5可知,隨著提取時間的延長,花青素得率迅速升高,5h后得率升幅趨緩,至6h時,達到最大值。但浸提時間過長時,會使花青素受到光熱等因素的影響發生分解。因此,確定適宜提取時間為6h。2.2.3提取溫度對花青素得率的影響由表6可知,花青素得率隨提取溫度的升高迅速升高;提取溫度達到30℃后,升幅趨緩,60℃時花青素得率達到最大;之后繼續升高提取溫度,得率反而降低。這可能是由于溫度過高時,某些糖苷降解,致使花青素含量降低,得率下降。因此,確定適宜提取溫度為60℃。2.3超聲輔助提取紫玉米花青素正交實驗基于單因素實驗結果(另文發表),選擇超聲波輔助提取溫度為40℃,以超聲波功率、超聲波輻射時間以及液料比為考察因素,進行3因素3水平L9(33)正交實驗,以優化超聲波輔助法提取紫玉米花青素的工藝條件,其結果與分析見表7。由表7可知,各因素對紫玉米花青素得率的影響大小依次為:超聲波輻射時間>液料比>超聲波功率,最佳工藝條件為A2B2C3,即超聲波功率200W、超聲波輻射時間40min、液料比25∶1。2.4微波輔助提取紫玉米花青素正交實驗基于單因素實驗結果(另文發表),選擇微波輔助提取溫度為60℃,以微波功率、微波輻射時間以及液料比為考察因素,進行3因素3水平L9(33)正交實驗,以優化微波輔助法提取紫玉米花青素的工藝條件,其結果與分析見表8。由表8可知,各因素對紫玉米花青素得率影響大小依次為:微波功率>微波輻射時間>液料比,最佳工藝條件為A2B3C2,即微波功率700W、微波輻射時間6min、液料比20∶1。驗證實驗結果表明,按照工藝條件A2B3C2所得紫玉米花青素得率為16.78%,高于正交實驗中最高的16.53%,表明最佳工藝條件確為A2B3C2。2.5輔助提取法由表9可知,與傳統的熱水浸提法和直接酸解法相比,超聲波輔助法和微波輔助法均能明顯地縮短提取時間、降低提取溫度,避免了高溫對活性物質的破壞,提高了紫玉米花青素的得率,具有快速、節能、高效的特點,是提取紫玉米花青素的好方法。其中超聲波輔助法效果最好,紫玉米花青素得率為18.42%。3不同提取方法的紫玉米花青素提取率以紫玉米穗軸為原料,采用熱水浸提法、直接酸解法、超聲波輔助法和