微波辅助提取红花羊蹄甲花色苷的工艺研究

姜龙云 杨春权 杨晓娜

摘 要 以红花羊蹄甲为材料，探讨浸泡时间、提取剂体积分数、料液比、微波功率、微波辐射时间、筛目数6个单因素对花色苷含量的影响，通过显著性分析，应用单因素结合正交试验的方法研究微波辅助提取红花羊蹄甲花色苷的工艺。结果表明：微波辅助提取红花羊蹄甲花色苷的最佳工艺为提取剂采用0.1%盐酸-80%乙醇溶液，浸泡时间2 h，筛网目数80目，料液比1∶20，微波功率539 W，微波辐射时间75 s，提取出的花色苷含量为3.560 mg?g-1。

关键词 红花羊蹄甲;花色苷;微波辅助;提取

中图分类号：F302.1 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.27.068

红花羊蹄甲（Bauhinia blakeana Dunn）为豆科苏木亚科羊蹄甲属乔木，常绿繁茂，花色艳丽，十分美观，常用作观赏花木，且具有止血、健脾燥湿、润肺止咳、消炎的功效，可治疗咯血、消化不良、咳嗽、便秘、肝炎、肺炎等疾病[1]。

花色苷是花青素与糖以糖苷键结合而成的一类化合物，属酚类化合物中的类黄酮，是构成花瓣、果实等颜色的主要水溶性色素。花色苷对人体具有许多保健功能，如清除体内自由基、抗肿瘤、抗癌、抗炎、抑制脂质过氧化和血小板凝集、预防糖尿病、减肥、保护视力等[2]。目前花色苷作为一种天然色素，安全、无毒、资源丰富，而且具有一定的营养和药理作用，已被应用于食品、保健品、化妆品、医药等行业。随着人们崇尚自然消费观念的转变，花色苷必将得到更加广泛的应用[3]。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

材料：选择花瓣颜色较深的红花羊蹄甲花瓣作为材料，拾捡于云南省保山市隆阳区保山学院内。

试剂：无水乙醇、盐酸、醋酸钠、氯化钾、蒸馏水。

1.2 主要仪器及设备

XBLL-25Ak快乐小贝食品料理机（上海帅佳电子科技有限公司），标准筛（浙江上虞市道墟五四仪器厂），CP114电子天平（奥豪斯仪器（上海）有限公司），UV5100紫外/可見分光光度计（安徽皖仪科技股份有限公司），M1-211A白色微波炉（广东美的厨房电器制造有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 材料预处理

将捡回来的花瓣自然晾干，挑拣颜色较深的花瓣，用XBLL-25Ak快乐小贝食品料理机粉碎并筛成不同目数（100目、80目、60目、40目、20目），装于保鲜袋中并于避光干燥处储存备用。

1.3.2 花色苷提取方法

试验时用电子天平精确称取不同目数红花羊蹄甲花瓣粉末1.000 g，提取剂0.1%盐酸-乙醇溶液（不同乙醇体积分数），按一定料液比，室温、避光、密封浸泡适宜时间，按一定微波功率微波辐射一定时间，然后将提取液过滤。

1.3.3 最大吸收波长的测定及花色苷含量的计算方法

1.3.3.1最大吸收波长的测定方法

称取1 g粉碎好的红花羊蹄甲，用提取剂浸泡，抽滤后，用紫外-可见分光光度计在200～700 nm进行全波长吸收光谱扫描，得到光谱图确定其在可见光区的最大吸收波长λmax。

1.3.3.2红花羊蹄甲花色苷含量的测定方法

花色苷含量的测定方法采用pH示差法。pH示差法能较好地消除干扰物质对测定结果的影响，准确性较高，是目前国内外常用的检测方法[4-5]。

将浸泡好的溶液进行抽滤，准确量取制备好的红花羊蹄甲花色苷过滤液5 mL，分别用醋酸钠缓冲液（0.002 5 mol·L-1，pH=4.5）和氯化钾缓冲液（0.002 5 mol·L-1，pH=1.0）稀释定容至25 mL，摇匀后室温、避光放置20 min，用蒸馏水作空白对照，分别测定两种用缓冲液稀释过的红花羊蹄甲花色苷在最大吸收波长和700 nm处的吸光度A[6]，并计算：

吸光度值A=（Aλmax-A700）pH1.0-（Aλmax-A700）pH4.5

花色苷含量/mg·g-1=（ΔA×V×n×M）/（ε×m×L）

其中，ΔA为吸光度值，V为最终稀释体积，单位为mL;n为稀释倍数（5倍），M为矢车菊-3-葡萄糖苷的摩尔质量（449 g·moL-1）;ε为矢车菊-3-葡萄糖苷的消光系数（ 26 900 L·moL-1·cm-1）;m（g）为红花羊蹄甲的质量;L为比色皿光程，1 cm。

1.3.4 红花羊蹄甲花色苷提取的单因素试验方法

查阅相关文献，综合试验材料和实验室内的仪器后，确定了提取红花羊蹄甲花色苷的单因素为浸泡时间、提取剂体积分数、料液比、微波功率、微波辐射时间、筛目目数六个单因素。浸泡时间为0 h、2 h、4 h、6 h、8 h，提取剂中乙醇体积分数为20%、40%、60%、80%、100%，微波功率119 W、231 W、385 W、539 W、700 W，料液比为1∶20、1∶25、1∶30、1∶35、1∶40，辐射时间为30 s、45 s、60 s、75 s、90 s，筛目分别为20目、40目、60目、80目、100目。

1.3.5 红花羊蹄甲花色苷的正交试验设计

在单因素试验的基础上，结合其单因素（浸泡时间、筛目目数、提取剂中乙醇体积分数、料液比、微波功率、辐射时间）影响效果设计6因素3水平的正交试验，如表1。

1.3.6 最佳工艺条件的确定

为进一步验证优选工艺的稳定性，根据正交试验提取红花羊蹄甲花色苷的最佳参数，然后按最佳参数重复提取3次，并计算各次的红花羊蹄甲花色苷的含量，将其与正交试验最佳参数提取含量进行比较，最后确定其最佳提取工艺。

2 结果与分析

2.1 红花羊蹄甲花色苷在紫外-可见光区的最大吸收光谱特征

红花羊蹄甲花色苷在紫外-可见光区的最大吸收光谱图如图1所示。可以看出，将提取液用紫外-可见分光光度计在200～750 nm进行全波长吸收光谱扫描。由图1可见，红花羊蹄甲花色苷在可见光区400～750 nm，526 nm处有最大吸收峰[7]。

2.2 浸泡时间对红花羊蹄甲花色苷提取的影响

由图2可知，当浸泡时间小于6 h，随着浸泡时间增加，花色苷的提取的含量也随之增大，当浸泡时间超过6 h，其提取含量也随之下降。可能是因为浸泡时间过长，提取液过多进入细胞中，经过微波处理后细胞内的其他物质也被提取出来，进而影响了红花羊蹄甲花色苷的含量。在设计梯度试验过程中，浸泡6 h为提取红花羊蹄甲花色苷最适宜的浸泡时间。

2.3 提取剂浓度对红花羊蹄甲花色苷提取的影响

由图3可以看出，当0.1%盐酸-乙醇体积分数在20%～60%，随着乙醇浓度的升高，红花羊蹄甲花色苷的含量也随之增加，且在乙醇浓度为60%时，红花羊蹄甲花色苷含量最大，当乙醇浓度高于60%时，随乙醇浓度的升高花色苷含量呈下降趋势。可能是因为乙醇浓度过高，红花羊蹄甲中其他易溶于乙醇的有机物也随之一起提取出来。从图表中可以看出，乙醇浓度60%为提取红花羊蹄甲花色苷的最佳提取剂浓度。

2.4 微波功率对红花羊蹄甲花色苷提取的影响

由图4可知，微波功率在119～385 W，随着微波功率的增加，红花羊蹄甲花色苷含量也逐渐增加，在385 w时红花羊蹄甲含量最大，当继续增加微波功率时，其含量呈缓慢下降趋势，这是由于微波功率过大，温度过高，导致部分花色苷被分解，进而降低了花色苷的含量。因此，385 w为提取的最佳功率。

2.5 料液比对红花羊蹄甲花色苷含量的影响

由图5可知，料液比在1∶20～1∶25，随着提取剂体积的增加，花色苷的含量逐渐增加。但是，当继续增加提取剂的体積，花色苷的含量将迅速下降。可能是随着提取剂体积增大，再用微波加热处理，使得花色苷部分降解。所以，1∶25为提取红花羊蹄甲花色苷的最佳料液比。

2.6 辐射时间对红花羊蹄甲花色苷含量的影响

由图6可知，微波辐射时间为30～75 s时，花色苷含量呈上升趋势，60～70 s上升幅度最大，辐射时间过长（大于75 s），花色苷的含量呈下降趋势。30～75 s花色苷含量逐渐上升，可能是因为辐射时间长，细胞被充分破坏，细胞内的色素大量提取出来，花色苷含量也随之增加，然而当辐射时间增长，温度升高可能导致花色苷部分被分解，花色苷含量下降。因此，辐射时间75 s为红花羊蹄甲花色苷含量提取的最佳时间。

2.7 筛网目数对红花羊蹄甲花色苷含量的影响

由图7可知，筛网目数在20～60目对红花羊蹄甲材料提取花色苷含量，其含量随目数增大快速上升，目数为60目提取的含量最大，当材料大于60目后，花色苷提取含量逐渐减小，可能是因为材料过细，细胞被破坏，经提取剂浸泡，细胞内其他物质一同被提取，进而影响了花色苷的含量。

2.8 红花羊蹄甲花色苷正交试验结果

由正交试验可知，最佳提取工艺参数A1、B2、C3、D1、E3、F3，即浸泡时间为2 h，筛网目数为80目，提取剂在中乙醇体积分数为80%，料液比1∶20，微波功率为539 W，辐射时间75 s，按照最佳工艺条件再进行3次重复试验，其提取含量分别为3.551 mg·g-1，3.590 mg·g-1和3.540 mg·g-1，取平均得出含量为3.560 mg·g-1，含量大于正交表中的第3组含量3.551 mg·g-1，因此确定最佳提取工艺为A1、B2、C3、D1、E3、F3。经SPSS 16.0软件方差分析，6个因素中了料液比和功率对试验具有显著影响。

3 结论与讨论

本次试验利用提取剂浸泡-微波辅助处理的方法提取红花羊蹄甲花色苷，得出红花羊蹄甲花色苷最大吸收波长为526 nm，由单因素及正交试验得出各个单因素对提取花色苷的影响程度依次为：料液比>微波功率>筛网目数>提取剂中乙醇体积分数>浸泡时间>微波辐射时间，即D>E>B>C>A>F，最佳提取参数为浸泡时间2 h，筛网目数80目，提取剂中乙醇体积分数80%，料液比1∶20，微波功率539 W，辐射时间75 s。

参考文献

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[2] 郑韵，董全.花色苷在体内的药理活性及其作用机制研究进展[J].食品工业科技，2014，35（10）：396-400.

[3] 李容，张德威，卢小雪，等.红花羊蹄甲花色素成分的鉴定及抗氧化活性研究[J].广东化工，2013，40（22）：28-30.

[4] 李安文，廖寅平，徐小江，等.花色苷研究进展[J].吉林农业，2010（12）：87-88.

[5] 易智勇，黄忆明，朱明元.食品添加剂的不合理使用现状及对策[J].中国卫生监督杂志，2008（1）：31-34.

[6] 陈琼，陆瑞琼.茶树芽叶花色苷含量测定方法的研究[J].北京工商大学学报（自然科学版），2011，29（2）：41-44.

[7] 杜超，王金华，黄于富，等.紫薯皮中花色苷提取工艺研究[J].贵阳学院学报（自然科学版），2017，12（1）：1-4.

（责任编辑：刘昀）