刘雪可，孟龙月，辛欣

（1.延边大学工学院，吉林 延吉 133002；2.延边大学地理与海洋科学学院，吉林 延吉 133002）

我国东北地区是蓝靛果的主要产地之一，而加工后的蓝靛果果渣大多被直接丢弃或者用作堆肥，这不但会造成资源浪费，还会带来生态环境污染问题[1-3]。然而研究发现，蓝靛果果渣中含有的花色苷含量远高于果汁中的含量[4-5]。花色苷作为自然界中分布最为广泛的水溶性天然色素之一，是由花青素与糖以糖苷键连接而成的类黄酮物质[6-8]，花色苷作为植物中的类黄酮物质，对植物的生长起着至关重要的作用，目前随着研究水平的提高，人们逐渐发现合成色素对人体健康存在危害，因而花色苷作为天然食品着色剂引起了人们的广泛关注[9-12]。

在花色苷的提取过程中，提取方法的优劣对花色苷提取率高低及花色苷质量好坏具有很大影响，高效的提取工艺不仅对环境友好，还可以极大地改善提取效率[13]。如今常见的花色苷提取方法一般是传统的溶剂提取、超声辅助提取、微波辅助提取、酶法提取等[14-15]。与传统的溶剂浸提法相比，超声波、微波的空化效应及电离辐射使蓝靛果果渣组织产生摩擦与撕裂，使其组织细胞生热破裂从而加速花色苷在溶剂中的溶解，可以提高花色苷的提取率同时也可极大地缩短提取时间[16-18]。本文以期通过优化蓝靛果果渣花色苷提取工艺，为工厂化批量生产花色苷降低难度，同时实现果渣的高价值利用。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

蓝靛果果渣：吉林省汪清县东北红豆杉生物科技有限公司；乙酸（分析纯）：天津市鼎盛鑫化工有限公司；无水乙醇、盐酸（均为分析纯）：天津市科密欧化学试剂有限公司；乙酸钠、氯化钾（均为分析纯）：上海阿拉丁生物科技股份有限公司。

SHB-ⅢA型真空泵：上海豫康科教仪器设备有限公司；JE1002型电子分析天平：上海蒲春计量仪器有限公司；HJ-2A型磁力搅拌器：金坛区西城新瑞仪器厂；JP-020型超声清洗机：深圳市洁盟清洗设备有限公司；EG7KCGW3-NA型微波炉：九阳股份有限公司；UV-2550型紫外可见分光光度计：日本岛津公司。

1.2 试验方法

1.2.1 原料预处理

取冷冻储存的蓝靛果果渣于烧杯中解冻，研磨后通过真空泵抽滤，除去水分，于密封袋中贮存、备用。

1.2.2 单因素试验

称取蓝靛果果渣0.5g，在提取温度50℃的条件下，研究乙醇（含有 0.1%HCl）体积分数（20%、30%、40%、50%、60%）、固液比[1∶40、1∶50、1∶60、1∶70、1∶80（g/mL）]、提取时间（1、2、3、4、5 min）、微波功率（70、210、350、560、700W）这4个因素对蓝靛果果渣花色苷提取量的影响。

1.2.3 正交试验设计

选取单因素固液比、乙醇体积分数、提取时间，以蓝靛果果渣花色苷提取量为指标，采用正交试验优化超声-微波辅助提取蓝靛果果渣中花色苷的工艺条件，正交试验因素水平见表1。

表1 正交试验因素水平Table 1 Factor and level of orthogonal test

1.2.4 花色苷含量的测定和提取量的计算

花色苷的含量采用pH值示差法进行测定[19-22]，同时用乙酸钠和KCl分别配制pH4.5和pH1.0的缓冲液。

根据耿然等[21]的方法再结合比尔定律计算花色苷的提取量。

C/（mg/g）=（An-A1）× V × n × M/（ε × m）

式中：C 为花色苷的提取量，mg/g；An、A1分别为pH1.0、pH4.5时花色苷吸光度；V为提取液总体积，mL；n稀释倍数；M为矢车菊-3-葡萄糖苷相对分子质量，449；ε为矢车菊-3-葡萄糖苷消光系数，29 600；m为样品初始质量，g。

1.3 数据处理

本研究采用Origin制图软件绘制各影响因素下花色苷提取量的变化曲线。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 固液比对蓝靛果果渣中花色苷提取量的影响

固液比对蓝靛果果渣中花色苷提取量的影响见图1。

图1 固液比对蓝靛果果渣中花色苷提取量的影响Fig.1 Effect of solid-to-liquid on yield of anthocyanin in Lonicera caerulea residue

由图1可知，花色苷提取量随溶剂体积的增大呈先升高后降低的趋势。当固液比在1∶60（g/mL）时花色苷的提取量达到最大，之后蓝靛果果渣与溶剂间的传质逐渐趋于平衡，继续增大溶剂体积不仅不能提高花色苷在溶剂中的提取量，反而会因引入新的杂质导致花色苷提取量降低，故而选择1∶60（g/mL）为最佳固液比。

2.1.2 乙醇体积分数对蓝靛果果渣中花色苷提取量的影响

乙醇体积分数对蓝靛果果渣中花色苷提取量的影响见图2。

图2 乙醇体积分数对蓝靛果果渣中花色苷提取量的影响Fig.2 Effect of ethanol volume fraction on yield of anthocyanin in Lonicera caerulea residue

由图2可知，花色苷在溶剂中的提取量随着乙醇体积分数的增加整体呈先上升后降低的趋势，在乙醇体积分数为50%时花色苷提取量最大。可能是由于乙醇体积分数为50%时表现出来的极性与蓝靛果果渣中花色苷的极性较为接近，更利于花色苷溶出。

2.1.3 微波功率对蓝靛果果渣中花色苷提取量的影响

微波功率对蓝靛果果渣中花色苷提取量的影响见图3。

图3 微波功率对蓝靛果果渣花色苷提取量的影响Fig.3 Effect of microwave power on yield of anthocyanin in Lonicera caerulea residue

由图3可知，当功率小于350 W时，花色苷提取量随微波功率增大而提高，在350 W之后随微波功率增大反而降低。这是因为低功率时，超声波与微波的空化效应、机械效应及电离辐射作用等有利于蓝靛果细胞的破裂，加速了花色苷在溶剂中的溶解。在功率高于350 W后超声波与微波的热效应等加速了花色苷结构的破坏，导致花色苷提取量下降。因此，微波功率为350 W时对花色苷的提取较为有利。

2.1.4 提取时间对蓝靛果果渣中花色苷提取量的影响

提取时间对蓝靛果果渣中花色苷提取量的影响见图4。

图4 提取时间对蓝靛果果渣花色苷提取量的影响Fig.4 Effect of extraction time on yield of anthocyanin in Lonicera caerulea residue

由图4可知，与一些传统方法相比，超声-微波辅助提取工艺大大缩短了花色苷的提取时间，在5 min的提取时间内，花色苷提取量随着提取时间延长整体呈先上升后降低的趋势，在2 min时达到最大值。这是因为超声波与微波的作用加速了花色苷的溶解，但随着提取时间的延长花色苷的结构可能被破坏，导致提取量下降，故而最佳提取时间为2 min。

2.2 正交试验优化蓝靛果果渣中花色苷的提取工艺结果

超声-微波辅助提取蓝靛果果渣中花色苷工艺的正交试验结果如表2所示。

表2 优化超声-微波辅助提取花色苷正交试验结果及极差分析Table 2 Optimization results of orthogonal test and range analysis of ultrasonic-microwave assisted extraction

由极差结果分析可知，各因素对花色苷提取量影响的大小顺序为提取时间>固液比>乙醇体积分数，提取时间影响最显著，根据k值可得最佳组合为A3B1C2，即超声-微波辅助提取花色苷的最佳工艺参数为提取时间 2 min、固液比 1∶70（g/mL）、乙醇体积分数 30%。在最优工艺参数条件下进行验证试验，可得花色苷提取量为9.37 mg/g，优于正交试验各组合。

3 结论

本文利用超声-微波辅助提取蓝靛果果渣的花色苷，并通过单因素试验和正交试验分析得出最佳提取工艺参数为提取时间2 min、乙醇体积分数30%、固液比 1∶70（g/mL）、微波功率 350 W，此条件下花色苷提取量为9.37 mg/g。本研究为从果渣中提取花色苷工艺的探究提供一定的理论参考。