杨晓彤 王明宇 刘丽萍

摘 要 紫马铃薯富含花青素，是天然的保健食品，并具有较高经济价值和营养价值。优化提取方法可提高花青素的稳定性，为紫马铃薯花青素的提取、加工及稳定性研究提供基础理论依据。通过查阅文献发现，利用优化乙醇浸提法提取花青素，并辅以超声、微波、加压、脉冲等提取方法，可显著提高紫马铃薯花青素的提取量;紫马铃薯花青素在低pH、低温条件下稳定性较好。氧化剂、还原剂、光照都会对紫马铃薯花青素起破坏作用，葡萄糖、海藻糖可提高其稳定性，苯甲酸钠对其稳定性影响不大。

关键词 紫马铃薯;花青素;提取方法;稳定性

中图分类号：TQ914.1 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.24.076

紫马铃薯营养丰富，富含人体易于吸收的营养物质。紫马铃薯中的花青素是一种纯天然色素[1-2]，且含量较高，食用紫马铃薯具有降低血脂、胆固醇和血糖等作用[3-4]，还能抗癌[5]、保肝、清除自由基和抗衰老等[6-7]，可谓天然的保健食品。因此，研究紫马铃薯中花青素的提取工艺和稳定性具有重要意义。

1 紫马铃薯花青素提取工艺

花青素易溶于有机溶剂，传统的花青素是利用酸和甲醇、乙醇等极性溶液或者极性溶液组合进行提取。但花青素的稳定性效率并不高，因此通过新型提取方法可加速物质的溶出、减少溶剂的消耗、降低温度、缩短时间，具有周期短、效率高的优势。

1.1 溶剂（乙醇）浸提法

花青素在水和乙醇等极性溶剂中易溶，因此提取花青素常用溶剂浸提法，也是常规提取花青素的方法。

1.1.1 提取过程

取一定量紫马铃薯薯肉加入提取剂中，一定温度下水浴一段时间后，离心过滤，测定一定波长下的吸光度值，计算提取液中花青素含量。花青素含量计算方法多为pH示差法。

1.1.2 常用提取剂

Harborne等[8]用甲醇盐酸抽提马铃薯花青素;Lewis等[9]用15%的乙酸甲醇溶液提取花青素;LUIS E等[10]和Kyu-Ho Han等[11]分别用丙酮和氯仿溶液、5%乙酸和70%乙醇溶液组合进行提取;Jokioja等[12]用水、乙醇、乙酸作为溶剂进行提取;Andre等用0.1%盐酸甲醇溶液作为花青素的提取剂;崔阔澍等[13]用体积比为1∶1的盐酸和乙醇浸提;童丹等[14]用0.5%盐酸乙醇作为提取溶剂;杨玲等[15]分别用柠檬酸-磷酸氢二钠溶液和1.5 mol·L-1和HCl-95%乙醇两种溶液提取，两种不同的提取液得到的紫罗兰马铃薯花青素提取含量不同，也影响了紫马铃薯花青素的稳定性。

1.1.3 提取方法的優化

1）将紫马铃薯薯肉粉末放入提取液中浸泡1 h，优化了溶剂提取法[16]。Lachman等[17]通过提高酸和丙酮的含量，减少均质化的处理时间，提取效率也有所提高。

2）提取液（乙醇）体积分数60%，料液比1∶30（g∶mL），提取温度60 ℃，提取时间2 h，pH值为1，提取量为1.27 mg·g-1[18]。

3）响应面分析法优化提取条件：增大乙醇体积分数，增加料液比，缩短提取时间，响应面分析法优化提取条件，提取量为1.13 mg·g-1[19]。

4）增大乙醇体积分数，料液比、提取温度、提取时间都相对降低，提取量反而相对提高[20]。

不同品种的紫马铃薯花青素含量存在明显差异，提取时间、提取温度、料液比、乙醇浓度等影响因素对紫马铃薯花青素的提取含量有影响，优化乙醇浸提法研究成果比较如表1所示。

1.2 超声提取法

超声提取法是把薯肉和提取液放入三角瓶中，用锡箔纸封口后再放入超声波清洗器中进行提取的方法。

1）利用（95%乙醇，0.1 mol·L-1盐酸）溶剂浸提法、超声波破碎法及液氮-丙酮提取紫马铃薯中的花青素，结果表明超声波破碎法所得花青素的量比溶剂浸提法高[21]。

2）采用料液比1∶400，提取时间5 min，提取温度35 ℃，提取功率350 W的超声辅助提取法提取紫马铃薯皮和肉的花青素[22]。

3）超声优化正交实验，所用超声功率400 W，乙醇浓度70%，不同的马铃薯品种（系）使用的提取时间和提取量有差异[23]。

4）超声波辅助提取法[24]，采用复合试验优化单因素试验的方法，结果表明，液料比28∶1、超声波功率380 W、提取时间18 min、提取温度47 ℃是超声提取紫马铃薯中花青素较好的条件，在此条件下花青素提取量为602 mg·kg-1[25]。

5）料液比增加至1∶50（2.5 g/100 mL柠檬酸溶液）、超声功率升至400 W、提取温度45 ℃、提取时间10 min提取条件下的提取量为1.362 mg·g-1[26]。

6）采用3.0%乳酸作为提取液，低功率、大料液比并延长提取时间的超声提取法提取紫马铃薯花青素，提取量可达1.40 mg·g-1[27]。不同提取条件下的超声提取法研究成果比较如表2所示。

1.3 其他提取方法

1.3.1 微波辅助提取法

微波辅助提取法是将薯肉和提取液放入微波萃取器中，利用微波对细胞膜产生的生物效应，使细胞壁破裂、花青素流出，并溶解于细胞周围的提取液中。

微波辅助提取紫马铃薯花青素，进行正交试验获得最佳提取工艺条件为70%乙醇溶液、料液比1∶20、浸提温度30 ℃、微波作用时间30 s，此条件下在提取液中的花青素含量为20.317 37 μg·mL-1[28-29]。

1.3.2 加压溶剂提取法

准确称取一定量紫色马铃薯粉，利用加压溶剂、通过高压反应釜通入高纯氮气的加压方法，可防止花青素被氧化。

使用加压溶剂提取，乙醇浓度为77%，67 ℃条件下，25 min，料液比例为1∶58，得到的花青素量为200.13 mg/100 g[24]。

同时使用加压溶剂提取法和超声辅助提取法提取得到的花青素，加压溶剂法更高。齐美娜[30]采用加压溶剂提取法萃取紫色马铃薯中的花青素，含量平均值为（197.83±3.69）mg/100 g。

1.3.3 脉冲电场辅助提取法

利用脉冲电场（PEF）处理，分别以水和乙醇为溶剂，提取紫色马铃薯花青素，40 ℃、480 min后，乙醇为溶剂的未处理样品的提取率与水为溶剂的PEF处理样品相似，说明更加清洁安全的水可以代替乙醇[31]。

2 紫马铃薯花青素稳定性研究

目前，对于紫马铃薯花青素稳定性的研究较少。王亚云等[16]的实验结果显示，酸性条件对紫马铃薯花青素的稳定至关重要，氧化剂和还原剂对紫色马铃薯花青素稳定性的维持没有正面的作用，Mg2+、Mn2+、Cu2+可起到一定辅色作用，苯甲酸钠的影响不显著[32]。于文娟等[33]的实验结果表明，紫马铃薯花青素在30 ℃、pH为3条件下稳定性较好，葡萄糖和海藻糖对其稳定性的维持具有显著作用，散射光不利于紫马铃薯花青素保持稳定。杨玲等[34]的实验结果显示，紫马铃薯花青素受pH影响明显，Fe2+使色素稳定性下降，而Al3+对其具有较强的增色作用，并且紫马铃薯花青素对抗坏血酸、Na2SO3和H2O2较敏感。杨晓辉等[35]研究了pH、温度、贮藏条件对紫马铃薯花青素的影响，结果显示花青素在低pH下稳定，在60 ℃以上时降解速度加快，光照长会降低原花青素含量。低温、避光条件可减少花青素的损失。倪勤学等[28]对紫马铃薯花青素稳定性的研究表明，随pH的增加，紫马铃薯花青素热稳定性下降，氧化剂对花青素的破坏作用最大，Mg2+、Ca2+对花青素的破坏作用也较大。

紫马铃薯花青素在低pH、温度不高于60 ℃条件下稳定性好，氧化剂、还原剂、光照都会对紫马铃薯花青素起破坏作用，葡萄糖、海藻糖可提高其稳定性，苯甲酸钠对其稳定性影响不大。制取过程中应避免氧化剂、还原剂的干扰，富含花青素的制品的贮存条件最好选择低温、避光条件，应用紫马铃薯花青素制作的食品可适当添加葡萄糖、海藻糖以提高其保质期。

3 结论

影响紫马铃薯花青素提取量的因素比较多，提取时间、提取剂、光照、温度、pH等条件的不同都会影响紫马铃薯花青素提取率，通过优化实验条件，这几种较优条件组合使用可以得出最佳提取条件，从而得到最高的提取量。提取剂最常用的是乙醇溶液，盐酸也较为常用。另外，为追求得到更接近天然状态的花青素，可在提取前做初步提取，初步提取劑可选用有机弱酸，如柠檬酸和酒石酸等，也可使用丙酮等中性溶剂。应用超声、微波、加压等方法进行辅助提取，提取量则显著高于溶剂浸提法。

紫马铃薯富含花青素，其营养价值和应用前景广阔。但目前紫马铃薯花青素的相关研究还不充分，在紫薯、葡萄、蓝莓等植物中的花青素提取分离纯化及稳定性研究较全面。马铃薯作为世界五大粮食之一，而紫马铃薯比普通马铃薯抗病性更强、产量更高，以紫马铃薯作为原料开发新型产品，对天然花青素的研究加以重视、开发和利用，充分发挥其经济效益，天然花青素一定会对人类健康起到积极的作用。

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（责任编辑：刘 昀）