李雷鹏 马晓倩

(东北林业大学，哈尔滨，150040) (辽宁美术职业学院)

超声波是一种弹性波，他能产生并传递强大的能量［1］。大能量的超声波作用在液体里，在震动处于稀疏状态时，超声波在植物组织细胞里比电磁波穿透更深，停留时间更长，并产生空化作用，使植物细胞破裂。此外，超声波还有利于植物中的有效成分转移、扩散及提取［1］。落叶灌木红瑞木(Cornus alba)春可观花、夏可观果、秋叶变红;枝条越冷越红，冬季枝条变血红色，和瑞雪衬托，红装素裹分外美丽，为冬季少有的观皮树种。是重要的绿化用材，同时还有很好的药用价值。本试验通过对红瑞木红色素提取工艺参数的遴选，旨在为落叶灌木红瑞木红色素的开发和利用提供有益的参考。

1 材料与方法

红瑞木采摘于东北林业大学试验林场，采后烘干，粉碎成40目颗粒。

超声提取红瑞木红色素工艺流程：红瑞木叶片→干燥→粉碎→提取→抽虑→定容→测定。

对红瑞木色素提取，采用单因素试验进行。确定最佳的单因素条件然后，通过正交试验确定最佳的提取工艺条件，同时比较用超声提取法和其它提取方法提取红色素的差异［2］。

在紫外-可见光谱下进行全光谱(800～200 nm)扫描，确定红色素的最大吸收峰处的波长。根据朗伯-比尔定律A=εbc，即A=Kc，以实验测定的最大吸收波长下的吸光度A来代表色素提取液(pH≤3)的浓度。A越大，表明色素提取率越高。分光光度计测试时，以蒸馏水作为空白对照进行测定［2-3］。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

提取溶剂选择：准确称取10份红瑞木叶片粉末各1 g，依次加入蒸馏水、不同体积比的乙醇水溶液和不同体积比的乙醇-盐酸(0.1 mol·L-1)溶液、丙酮各20 mL。在温度40℃、功率250 W、时间30 min提取条件下，进行超声提取，测定其吸光度。

时间选择：准确称取8份红瑞木叶片的粉末各1 g，加入20 mL乙醇体积比为30%的盐酸(0.1 mol·L-1)溶液，在温度40℃、功率250 W、料液质量比(提取物红瑞木粉末与提取液盐酸乙醇溶液之比)为1∶20提取条件下，超声提取5、10、15、20、30、45、70、90 min，测定吸光度。

温度选择：准确称取5份红瑞木叶片的粉末各1 g，加入20 mL的乙醇体积比为30%的盐酸(0.1 mol·L-1)溶液。在功率250 W、时间30 min、料液质量比1∶20及温度分别为30、40、50、60、70 ℃提取条件下，进行超声提取，测定吸光度。

料液比选择：在温度40℃、功率250 W、时间30 min超声提取条件下，选用溶剂乙醇体积比为30%的盐酸(0.1 mol·L-1)溶液，料液质量比(g ∶mL)分别为1 ∶15、1 ∶20、1 ∶30、1 ∶40、1∶50时进行超声提取，测得吸光度。

红瑞木色素溶液提取率确定：全光谱扫描(200～800 nm)，以实验测定的最大吸收波长524 nm下的吸光度A524代表红瑞木红色素提取液(pH≤3)的浓度。

溶剂的选择试验结果见表1。由表1可以看出，乙醇体积比为50%的HCl溶液提取效果最好。但是，乙醇体积比为30%的HCl溶液A值与乙醇体积比为50%时的HCl溶液A十分接近，且乙醇体积比超过50%以后有叶绿素被提取出来，影响红色素的纯化。当乙醇体积比达到70%时，色素还会发生乙酰化，且溶液中杂质含量会增加。综合考虑，选择乙醇体积比为30%的HCl溶液。

温度选择的试验结果见表2。由表2可见：当提取温度为30、40、50、60、70℃时，A值分别为1.010、1.101、1.610、1.516、1.489。由试验结果可以看出，色素提取率随温度升高而呈上升趋势，当温度达到50℃时为最高值;当温度继续升高，提取液就会出现明显的浑浊，可能是由于高温条件下杂质进一步产生。且持续高温加热也对色素产生不利影响，使其变得不稳定而造成色素的损失。所以正交试验选用50℃左右的温度作为提取温度。

表1 红瑞木红色素提取溶剂选择

表2 红瑞木红色素提取溶剂的温度选择

时间选择的试验结果见表3。由表3可见：当提取时间为 5、10、15、20、30、45、70、90min时，A值分别为1.401、1.421、1.490、1.516、1.589、1.601、1.589。由试验结果可以看出，随着时间的增加，色素的吸光度值变化的比较平稳，这说明时间对提取率的影响变化不是很大。当时间超过70 min后，色素的提取率有下降的趋势，所以在时间的选择上以70 min前后为好。

表3 红瑞木红色素提取时间选择

料液比选择的实验结果见表4，由表4可见：料液比为1 ∶10、1 ∶15、1 ∶20、1 ∶30、1 ∶40、1 ∶50时，A值分别为0.701、0.721、0.750、0.826、0.909、0.951。由试验结果可以看出，色素提取率受料液比影响很大，料液比每增加一级吸光度值都会出现明显的提高。但在实际生产中，为了节约原料考虑，还是要采用适中的料液比例，这样既保证了色素提取率，又可以有效减少杂质产生，从而有效降低成本。因此，本实验采用料液比最大一级为1∶50。

表4 红瑞木红色素提取料液比选择

2.2 正交试验

按照正交试验设计L9(34)，将单因素试验中优选的提取条件，即超声水浴温度、超声功率、超声提取时间、料液比4个因素分成3个水平(见表5)，考察对超声提取花青素的影响［6-8］。9组试验所测定的吸光度分别为1.308、1.070、1.048、1.072、1.656、1.401、1.190、1.062、1.639，吸光度越高，色素提取率越高。从正交试验极差分析(见表6)和正交试验方差分析(见表7)可知，本实验所设计的4个因素对红色素提取率有着不同程度的影响，其中D(料液比)的影响效果最为显著，各因素影响效果大小依次为：D＞A＞B＞C。即料液比对提取率影响最大，提取温度、提取功率和提取时间影响相对较小。从正交试验结果看，超声提取的最佳工艺组合为A2B3C3D1，即：温度60℃、功率250 W、料液比1∶30提取条件下，超声提取70 min，提取率最大。

表5 试验因素与水平

表6 正交试验极差分析

表7 正交试验方差分析

3 结论

红瑞木红色素提取工艺：选择乙醇与盐酸体积比为30%的盐酸(0.1 mol·L-1)乙醇溶液作为提取溶剂，各因素影响效果大小依次为：D＞A＞B＞C。确定最佳工艺组合为A2B3C3D1，即：温度60℃、功率250 W、料液比1∶30提取条件下，超声提取70 min，提取率最大。

［1］马晓倩，刘晓东，李雷鹏，等.超声波提取切花菊红色素的工艺［J］.东北林业大学学报，2007，35(10)：35-36.

［2］王振宇，杨谦.CO2超临界—超声波联用技术萃取花色苷工艺［J］.东北林业大学学报，2005，33(1)：83-84.

［3］马迎杰，周宝利，程孙亮，等.超声波提取番茄果实中类胡萝卜素条件的优化［J］.植物生理学通讯，2005，41(5)：659-661.

［4］徐建国，田呈瑞，胡青平.超声波提取桑椹红色素的工艺研究［J］.山西农业大学学报：自然科学版，2005，25(4)：380-382.

［5］顾红梅，张新中，将小萍.紫薯中花青素的超声提取工艺［J］.化学研究与应用，2004，16(3)：404-405，408.

［6］彭子模，马晓东，吕海英，等.紫叶小檗叶片红色素提取方法的研究［J］.生物学杂志，2001，18(4)：25-27.

［7］唐春红，幸宏伟.红色非洲菊色素的提取及稳定性研究［J］.食品科技，2003(8)：59-62.

［8］汪茂田，谢培山，王忠东，等.天然有机化合物提取分离与结构鉴定［M］.北京：化学工业出版社，2004.