石榴花红色素微波提取工艺

晏丽 ，李文芳

（1.吉首大学湖南省林产化工重点实验室，湖南 张家界 427000；2.吉首大学城乡资源与规划学院，湖南 张家界 427000）

石榴（Punica granatum）属石榴科落叶灌木或小乔木，又名安石榴、若榴、丹若等，原产于伊朗、阿富汗等国家，是人类引种栽培最早的果树和花木之一。现在，我国、印度及亚洲、非洲、欧洲沿地中海各地，石榴均被作为果树栽培。石榴传入我国后，因其花果美丽，栽培容易，深受人们喜爱，在我国南北各地（除极寒地区外）均有栽培。石榴花不仅有很高的观赏价值而且可作药用，有悠久的历史，在各种古医书中均有记载[1]。

食用色素是食品添加剂的一个重要分支，广泛应用于食品、日化、医药等行业。国际上对食品安全问题日益重视，回归天然、崇尚绿色成为发展的潮流。随着医学毒理学和生物学的研究进展，陆续发现化学合成色素的不少品种具有严重的慢性毒性和致癌性，并逐渐被天然色素替代[2]。天然色素作为食品添加剂，安全性高、色泽自然鲜艳，而且有些天然色素对人体的多种疾病还具有治疗、预防等药理作用和保健功能[3]。石榴花红色素是一种无毒的红色素，具有止泻、止痒、止血，治疗口臭、腋臭等作用，花中含有葡萄糖、果糖、鞣酸等，应用于食品工业具有很大的潜力[4]。

色素的提取通常采用传统的水浸提和乙醇加热回流，但存在提取时间长、杂质多或溶剂消耗量大等不足[5]。微波具有热效率高、穿透力强和选择性高的特点[6-7]。微波应用于植物药效成分提取是一种快速、高效、安全、节能的提取方法，具有加热时间短、均匀，产品质量好，较易实现自动化控制等一系列优点[8]。近年来，微波技术开始应用于天然产物的提取，并倍受青睐[9-12]。

本研究以微波处理为手段，对石榴花红色素的提取及其稳定性进行研究，旨在为开发石榴花红色素资源提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 材料

石榴花瓣采自吉首大学张家界校园；所用试剂均为国产分析纯。

1.2 主要仪器

WD700ATLI7-3格兰仕微波炉（中国广东格兰仕集团有限公司）；UV757CRT紫外可见分光光度计（上海精密科学仪器公司）；DHG-9240A型电热恒温鼓风干燥箱（日本YAMATO公司）。

1.3 方法

1.3.1 提取工艺流程 将石榴花洗净晾干后，置于70℃烘箱中烘干至恒质量。称取干燥粉碎好的石榴花0.1 g，加入提取溶剂，在微波中浸提，经过滤得到提取液。

1.3.2 试验方法 采用单因素和正交试验方法，以最佳提取溶剂、料液比（m/V）、提取时间、微波功率4个提取因素为考察对象，筛选出最佳提取条件。正交试验因素与水平如表1所示。

1.3.3 分析方法 分别将蒸馏水、20%乙醇、40%乙醇、60%乙醇提取液稀释2倍后，在200～800nm范围进行光谱扫描，其最大吸光度均在389 nm处，因所得吸光度与色素溶液浓度成正比，故选用389 nm作为测定石榴花红色素溶液吸光度的特定波长，以吸光度作为评价指标。

表1 正交试验因素与水平

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 乙醇浓度对石榴花红色素提取率的影响

称取干燥粉碎好的石榴花0.1 g，分别加入水和20%，40%，60%，80%，100%的乙醇水溶液各1 mL，经400W微波处理120s后，过滤，定容至50mL容量瓶中，在389 nm处用紫外分光光度计测其吸光度。结果如表2所示。

表2 乙醇浓度对石榴花红色素提取的影响

表2结果表明，石榴花红色素提取液的吸光度随乙醇浓度增加而逐渐增大，当乙醇浓度增加到40%时，提取液的吸光度最大，随后，继续增加乙醇溶液的浓度，提取液的吸光度反而减小。

2.1.2 料液比对石榴花红色素提取率的影响称取干燥粉碎好的石榴花0.1 g，分别加入料液比为 1∶10，1∶15，1∶20，1∶25，1∶30，1∶35，经40%乙醇提取，400W微波处理120s，抽滤，定容至50mL容量瓶中，在389 nm处用紫外分光光度计测其吸光度。结果列于表3。

表3 料液比对石榴花红色素提取的影响

表3显示，石榴花红色素提取液的吸光度随料液比增加而逐渐增大，当料液比为1∶25时，提取液的吸光度最大，后继续增加料液比，吸光度反而减小。因此，选择料液比1∶25为宜。

2.1.3 提取时间对石榴花红色素提取率的影响

在料液比1∶25，40%乙醇的条件下，对不同的提取时间进行提取试验，时间分别为30，60，90，120，150，180s，抽滤，定容至 50mL容量瓶中，在389 nm处用紫外分光光度计测其吸光度。结果列于表4。表4结果表明，石榴花红色素提取液的吸光度随提取时间增加而逐渐增大，当提取时间为120s时，提取液的吸光度最大，随后继续增加提取时间，提取液的吸光度反而减小。因此，选择120s提取时间，效果最佳。

表4 提取时间对石榴花红色素提取的影响

2.1.4 提取功率对石榴花红色素提取率的影响称取干燥粉碎好的石榴花0.1 g，分别按照1∶25 料液比加入 40%乙醇，经 200，300，400，500，600，700W微波处理120s，抽滤，定容至50mL容量瓶中，在389 nm处用紫外分光光度计测其吸光度。由表5可知，石榴花红色素提取液的吸光度随提取功率的增加而逐渐增大，当提取功率为400W时，提取液的吸光度最大，随后继续增加提取功率，提取液的吸光度反而减小。因此，选择400W提取功率，效果最佳。

表5 提取功率对石榴花红色素提取的影响

2.2 正交试验

根据2.1单因素试验结果进行正交试验设计，应用L9（34）正交表，对提取剂浓度、料液比、提取时间、提取功率4因子在3个水平进行优选。由表6可知，乙醇浓度是影响提取石榴花红色素的主要因素；影响石榴花红色素提取效果的因素大小顺序为：乙醇浓度＞料液比＞提取功率＞提取时间，则最优工艺条件是A2B2C1D3，即40%的乙醇溶液，料液比1∶25，提取功率500W，提取时间90s。

表6 正交试验设计及结果分析

3 小结

石榴在我国栽培历史悠久，栽培地域辽阔，全国均有栽培，其花瓣中含有丰富的天然色素，且色泽艳丽，是极具开发前景的天然色素资源。本研究以乙醇溶液为提取剂，用微波法进行石榴花红色素提取，试验结果表明，影响微波法提取石榴花红色素的主次因素为：乙醇浓度＞料液比＞提取功率＞提取时间。最佳提取工艺为：40%的乙醇溶液，料液比1∶25，提取功率500W，提取时间90s。与传统浸提法相比，微波提取石榴花红色素具有提取速度快、节约能源等优点。

［1］张来新，李宁.石榴花色素的提取及稳定性研究[J].化工时刊，2007，21（10）：16-20.

［2］马自超.天然食用色素化学及生产工艺学[M].北京：中国林业科技出版社，1994.

［3］徐清海，明霞.天然色素的提取及其生理功能[J].应用化工，2005，34（5）：268-273.

［4］郭俊明，张德刚，张虹，等.云南石榴花红色素的鉴定及其稳定性研究[J].江苏农业科学，2006（1）：117.

［5］彭密军，高中松，朱炯波，等.微波辅助法提取栀子黄色素工艺研究[J].生物质化学工程，2006，40（2）：1-4.

［6］王庆志，孙平.微波技术在食品工业中的应用[J].河北农业科学，2008，12（12）：54-55，127.

［7］赵怡红，邱玉华.微波法与传统工艺提取北冬虫夏草多糖的比较研究[J].内蒙古农业科技，2009（3）：68-69.

［8］张代佳，刘传斌，修志龙，等.微波技术在植物细胞内有效成分提取中的应用[J].中草药，2000，31（9）：5-6.

［9］高春燕.玫瑰花色素微波辅助提取及其对亚硝酸盐清除作用的研究[J].食品工业科技，2008，29（4）：207-209.

［10］刘玲玲，娄伦蛟，胡欣培，等.微波法提取生姜黄酮工艺研究[J].山西农业科学，2010，38（6）：21-23.

［11］郑燕玉，郭春梅.微波辐射下野菊花黄色素的提取[J].泉州师范学院学报：自然科学，2007，25（2）：68-70.

［12］蒋益花.微波法提取山茶花红色素的工艺研究 [J].中国酿造，2007（7）：21-24.