桑葚花色苷提取及稳定性

黄茜，李建凤,

1.内江师范学院化学化工学院（内江 641100）；2.“果类废弃物资源化”四川省高等学校重点实验室（内江 641100）

桑葚，又名桑椹子、桑果、桑泡儿等，是桑树的成熟果实，为桑科植物桑树的果穗。农人喜欢食用其成熟的鲜果。桑葚味甜汁多，是人们常食的水果之一[1-2]。桑葚含有丰富的酚类物质和色素，能显著提高抗氧化酶活性，具有延缓衰老、抗记忆力衰退的功能。桑葚所含有的花色苷作为天然色素，可用于果酒[3-5]、果醋[6]、果汁[7]等饮品，可改善外观、增强食欲。目前提取花色苷的方法主要有酶法[8-10]、微波法[11-14]、超声波法[15-17]、内部沸腾法[18]等。酶法提取率较高，但酶容易受到温度、pH、金属离子等环境因素的影响；微波法提取速度快，但也难以避免高温对花色苷的破坏；超声波法较为温和，对花色苷破坏较小，但提取过程发出刺耳的噪声，对实验操作者产生一定的影响。内部沸腾法是预先向原料中加入少量的低沸点溶剂并充分浸透原料，然后加入高温高沸点溶剂，使低沸点溶剂在原料组织内部产生沸腾，加速有效成分扩散，实现快速提取[1-20]。内部沸腾法提取条件温和、可控，提取率高，提取时间短。试验采用内部沸腾法对桑葚花色苷进行提取，优化其提取工艺，并对花色苷的稳定性进行研究，以期为桑葚花色苷的提取及应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

桑葚干，产自四川内江；去离子水，自制；无水乙醇，分析纯。

1.2 仪器与设备

紫外-可见分光光度计（752型，上海精密科学仪器有限公司）；DL-1万用电炉（北京中兴伟业仪器有限公司）；HDFT-100100 g手提式高速粉碎机（温岭市林大机械有限公司）；H-6水浴锅：科密仪器仪表（镇江）有限公司；YY91046-1999台式低速离心机（中国江苏金坛市医疗仪器厂）；JA2003A电子天平（上海精天电子仪器有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 桑葚花色苷的提取

1.3.1.1 原料处理

首先取出一定量的桑葚干，将其置于手提式高速粉碎机中粉碎，取0.30～0.45 mm粉末置于密封袋中，备用。

1.3.1.2 桑葚花色苷的提取

称取1 g桑葚干粉末，将其置于一洁净的三角瓶中，然后加入10 mL一定体积分数的乙醇溶液，摇匀浸泡30 min，使乙醇溶液充分渗透到桑葚干粉末中；随后立即加入一定量一定温度的热水并将三角瓶置于同温度的恒温水浴锅中，乙醇在桑葚粉末内部产生沸腾，提取一定时间后，置于4000 r/min转速的离心机中离心10 min，离心后保留上清液。

1.3.1.3 桑葚花色苷的测定

将上述上清液转移至洁净的50 mL容量瓶中，加入去离子水定容，塞好瓶塞，摇匀，即得待测液；将待测液用紫外可见分光光度计在539 nm处测定其吸光度。

1.3.1.4 试验设计

在乙醇体积分数60%、提取温度70 ℃、提取时间5 min、液料比20∶1（mL/g）的基础上，进行单因素试验，研究乙醇体积分数、提取温度、提取时间、液料比对桑葚花色苷提取的影响。根据单因素试验结果，优化试验以乙醇体积分数、提取温度、提取时间、液料比为变量，各变量取4个水平，以正交表L16(44)安排试验，试验因素及水平设计见表1。

表1 正交设计因素及水平

1.3.2 桑葚花色苷稳定性

1.3.2.1 放置时间对桑葚花色苷的影响

取2 g桑葚干粉末，在最佳提取工艺条件下提取得到桑葚花色苷提取液，分装于10个塑料瓶中，密闭后室温下阴凉处放置，每隔24 h（1 d）取出一瓶桑葚花色苷提取液测定其吸光度，考察放置时间对桑葚花色苷稳定性的影响。

1.3.2.2 温度对桑葚花色苷的影响

取2 g桑葚干粉末，在最佳提取工艺条件下提取得到桑葚花色苷提取液，分装于10个比色管中，分别置于55，60，65，70，75，80，85，90，95和100 ℃的恒温水浴锅保持60 min，取出冷却至室温测定其吸光度，考察温度对桑葚花色苷稳定性的影响。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 乙醇体积分数对桑葚花色苷提取的影响

从图1可知：随着乙醇体积分数的增加，桑葚花色苷提取液吸光度升高。乙醇体积分数较小时，桑葚花色苷提取液吸光度随着乙醇体积分数的增加而迅速升高。乙醇体积分数超过70%后，桑葚花色苷提取液吸光度随着乙醇体积分数的增加而上升趋势放缓，桑葚花色苷提取液吸光度在乙醇体积分数90%时取得最大值。乙醇体积分数较小时，加入热水后可能不能产生内部沸腾或沸腾不厉害，导致桑葚花色苷提取量较小。随着乙醇体积分数的增加，内部沸腾变得更剧烈，因而桑葚花色苷提取量逐步增大。另外可能是桑葚花色苷更易溶于乙醇，表现出提取量随着乙醇体积分数的增加而增大，因而最佳乙醇体积分数在90%左右。

图1 乙醇体积分数对桑葚花色苷提取的影响

2.1.2 提取温度对桑葚花色苷提取的影响

由图2可知：桑葚花色苷提取量随着提取温度的变化而变化。在80 ℃左右桑葚花色苷提取液吸光度达到最大值，继续升高提取温度，吸光度呈迅速下降趋势。在低温时随着提取温度的升高，内部沸腾加剧，分子运动速率加快，桑葚花色苷提取量增大。当提取温度超过80 ℃时，可能由于高温下桑葚花色苷不稳定，花色苷分解导致桑葚花色苷提取液吸光度迅速下降，因而最佳提取温度在80 ℃左右。

图2 提取温度对桑葚花色苷提取的影响

2.1.3 提取时间对桑葚花色苷提取的影响

由图3可知：随着提取时间的增加，桑葚花色苷提取液吸光度升高。当提取时间为6 min时，吸光度达到最大，继续延长时间桑葚花色苷提取液吸光度略有下降。桑葚中的花色苷由内扩散到外需要一定的时间，当提取时间较短时，花色苷不能完全扩散浸出，因此花色苷的提取不完全，导致吸光度较低，即提取量较低；当提取时间达到6 min时，扩散达到平衡，此时的提取液吸光度最高。继续延长提取时间，桑葚花色苷在热溶液中的稳定性较差，易发生氧化分解，导致吸光度略有下降，因而最佳提取时间在6 min左右。

图3 提取时间对桑葚花色苷提取的影响

2.1.4 液料比对桑葚花色苷提取的影响

由图4可知：桑葚花色苷提取量随着液料比的增加而变化。当液料比为25∶1（mL/g）时，桑葚花色苷提取吸光度达到最大值。提取花色苷的过程是桑葚细胞内外花色苷浓度逐渐平衡的过程，当液料比最小时，细胞内的花色苷浓度最大，随着液料比的增大，花色苷存在于细胞内的浓度减小，花色苷的提取量逐渐增大。当液料比为25∶1（mL/g）时，吸光度最大，即此时的花色苷提取效果最好。液料比继续增大，导致溶液的极性增大，不利于花色苷的溶出，因而表现出桑葚花色苷提取液吸光度略有下降的趋势，因而最佳液料比在25∶1（mL/g）左右。

图4 液料比对桑葚花色苷提取的影响

2.2 正交试验

正交试验安排及试验结果见表2，极差分析结果见表3。从表3可以看出：A乙醇体积分数的极差最大，说明桑葚花色苷在乙醇中有较好的溶解性，乙醇体积分数对桑葚花色苷提取影响最为显著；D液料比极差大小排第二，液料比主要影响扩散平衡时溶液的浓度以及溶液最终的极性，液料比对桑葚花色苷提取影响也较为显著；B提取温度极差大小排第三、C提取时间极差大小排第四，说明在设定的温度范围和提取时间范围内，这两个因素对桑葚花色苷提取影响相对较小。

表2 试验安排及结果

表3 极差分析结果

2.3 最优工艺条件与验证

由表3可知，桑葚花色苷提取工艺优组合为A3B2C3D2，即乙醇体积分数90%、提取温度75 ℃、提取时间7 min、液料比25∶1（mL/g）。为验证最佳工艺条件是否正确，在最佳提取条件下分别进行4次平行试验，得到的结果分别为1.733，1.746，1.748和1.738，平均值为1.741，试验重现性好，而且色素的收率高，说明试验得出的色素最佳提取工艺是正确的。

2.4 桑葚花色苷稳定性试验结果

2.4.1 放置时间对桑葚花色苷的影响

由图5可知，桑葚花色苷提取液的吸光度随着放置时间的延长而下降。在放置的前6 d，吸光度随着放置天数的增加下降较少，而从第7天开始桑葚花色苷提取液的吸光度随着放置时间的延长而迅速下降，到第9天桑葚花色苷提取液的吸光度下降约50%，之后吸光度下降速度略微放缓。以上说明桑葚提取液中的花色苷在提取后放置的前6 d中还比较稳定，在第7～第9天桑葚花色苷分解较快，之后桑葚花色苷分解速度放缓直至分解完全。结果表明，用桑葚花色苷制作的糕点最好将保质期设在6 d以内，即在6 d内应该被销售和食用完毕。

图5 放置时间对桑葚花色苷稳定性的影响

2.4.2 温度对桑葚花色苷的影响

由图6可知，桑葚提取液的吸光度随着温度的升高而下降。在80 ℃前吸光度下降缓慢，说明80 ℃以下桑葚花色苷相对较为稳定。当温度高于80 ℃后，桑葚提取液的吸光度随温度的上升而迅速下降，说明桑葚花色苷在温度高于80 ℃的条件下被大量破坏。结果表明，用桑葚干泡茶时，水温控制在70～80 ℃较为合适。

图6 温度对桑葚花色苷稳定性的影响

3 结论

以乙醇溶液作为提取溶剂，采用内部沸腾法对桑葚花色苷进行提取，运用单因素试验和正交试验对提取工艺进行优化，结果发现在乙醇体积分数90%、提取温度75 ℃、提取时间7 min、液料比25∶1（mL/g）的条件下，桑葚花色苷的提取效果最佳。进一步对桑葚花色苷稳定性进行研究，结果发现室温下阴凉处放置6 d以内或80 ℃以下恒温1 h，桑葚花色苷较为稳定。室温下阴凉处放置时间超过6 d或80 ℃以上恒温1 h，桑葚花色苷会遭到大量的破坏。此次试验对桑葚花色苷的提取、保存及应用具有一定的参考价值。