转心乌马铃薯薯皮花青素的提取工艺研究

苏成付++刘欣

摘要：转心乌马铃薯（Solanum tuberosum L.）薯皮富含花青素，通過单因素试验，探索不同试验条件对转心乌花青素提取的影响。结果表明，适合提取转心乌马铃薯薯皮花青素的最佳条件为浓度65%、pH 1的酸化乙醇作为提取液，料液比1∶20（g∶mL），提取温度50 ℃，提取时间2.0 h。

关键词：马铃薯（Solanum tuberosum L.）；转心乌；花青素；提取工艺

中图分类号：S532；Q946.83+6 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）03-0523-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.03.033

Optimization of the Extraction of Anthocyanin from Solanum tuberosum L.cv. Zhuanxinwu

SU Cheng-fu， LIU Xin

（Department of Life Science， Liupanshui Normal University， Liupanshui 553004， Guizhou，China）

Abstract： Solanum tuberosum L.cv. Zhuanxinwu contains rich anthocyanin in its skin. Single factor experiments were carried out to study the influence on anthocyanin extraction under different experiment condition. The results showed that the optimality condition of anthocyanin extraction in skin of Solanum tuberosum L.cv. Zhuanxinwu is using acidic ethanol with pH 1， concentration 65% and solvent ratio 1∶20（g∶mL） as extracted liquid， 50 ℃ as extraction temperature， two hours as extraction time.

Key words： Solanum tuberosum L.cv. Zhuanxinwu； anthocyanin； extraction technology

马铃薯（Solanum tuberosum L.）是一种易消化吸收、营养丰富的作物，是世界十大营养食品之一[1，2]。转心乌是盛产于贵州、云南等高寒地区的一种特别的马铃薯，当地俗称乌洋芋。与普通马铃薯相比，转心乌含有大量花青素[3]。花青素是一种水溶性色素，属黄酮类物质，具有抗氧化[4]、抗突变[5]、抗衰老、保护肝脏、预防心血管疾病[6-9]、减轻眼疲劳、增加人体免疫力等作用，是一种天然色素[10]。长期食用具有养眼护眼、健脾利湿、降糖降脂等功效[11]。现代企业生产时添加的食品色素多采用天然色素[12]。花青素不但具有着色作用，且安全性高[13]，还具有增强人体营养、保健等功效。所以提取工艺越来越受到重视并且机械化程度也越来越高。

由于花青素的营养食用价值高，国内外研究多数是利用茶叶、葡萄子、葡萄皮等提取，鲜见关于马铃薯中提取花青素的报道。目前，花青素提取工艺的方法有9种，分别为有机溶剂提取法、碱提取法、超临界二氧化碳流体萃取法、微波技术辅助萃取法、超声波技术辅助萃取法、分子蒸馏技术、双水相萃取技术、酶法提取法、膜分离法[14]。马铃薯花青素的提取亦可参照这些方法。目前，制备花青素的途径有3种，化学合成法、生物合成法和植物提取法，其中植物提取法是最经济可靠的[15]。由于花青素易溶于酸性溶剂[16]，所以转心乌马铃薯花青素的提取方法主要是溶剂提取法，多用酸化溶液提取。除了对提取液的选择，花青素提取工艺还涉及多种因素，不同的提取溶液体积分数、料液比、提取温度、提取时间、pH等因素都对花青素的提取效率均有影响[17]。本试验从提取剂种类、提取液体积分数、料液比、pH、提取温度及提取时间等因素对转心乌马铃薯的提取工艺进行研究，以期有效利用转心乌马铃薯色素，为花青素利用奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

试验材料为转心乌马铃薯薯皮，如图1所示。甲醇、乙醇、丙酮、盐酸、氢氧化钠均为国产分析纯；HH.S21-6型水浴锅（北京长源实验设备厂）、DZKW-D型水浴锅（河北省黄骅航天仪器厂）、电子天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司）、722型可见分光光度计（上海箐华科技仪器有限公司）。

1.2 试验方法

预处理试验材料，削取转心乌马铃薯的薯皮，放在4 ℃的冰箱中，备用。

1.2.1 花青素的测定 由于花色苷的种类多样，花色苷的检测一般以矢车菊素-3-葡萄糖苷作为花色苷标准，采用520 nm波长[14]，测得的花色苷含量以矢车菊素-3-葡萄糖苷计算。本研究中花色苷含量测定波长采用520 nm，花青素含量高低以吸光度进行衡量。

1.2.2 提取剂选择 称取转心乌马铃薯薯皮6份，每份1 g，在研钵中研磨成泥，分别加入30 mL酸化甲醇、酸化乙醇、1%盐酸、丙酮、95%乙醇、去离子水，50 ℃提取1 h，过滤，3 000 r/min离心15 min，测定上清液的吸光度，重复3次。

1.2.3 单因素试验

1）提取液体积分数对花青素提取效果的影响。称取转心乌马铃薯薯皮7份，每份1 g，分别加入体积分数为5%、20%、35%、50%、65%、80%、95%的pH为1的酸化乙醇溶液各30 mL，50 ℃提取1 h，过滤，3 000 r/min离心10 min，测定上清液520 nm处吸光度。

2）提取液pH对花青素提取效果的影响。称取转心乌马铃薯薯皮7份，每份1 g，加入體积分数为65%的乙醇溶液各30 mL，其pH分别为1、2、3、4、5、6、7，50 ℃提取1 h，过滤，离心，测定上清液吸光度。

3）料液比对花青素提取效果的影响。称取转心乌马铃薯薯皮7份，每份1 g，加入体积分数为65%、pH为1的酸化乙醇溶液，其料液比分别为1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1∶60、1∶100（g∶mL，下同），50 ℃提取1 h，过滤，离心，测定上清液吸光度。

4）提取温度对花青素提取效果的影响。称取转心乌马铃薯薯皮7份，每份1 g，加入体积分数为65%、pH为1的酸化乙醇各20 mL，分别置于20、30、40、50、60、70、80 ℃的温度中提取1 h，过滤，离心，测定上清液吸光度。

5）提取时间对花青素提取效果的影响。称取转心乌马铃薯薯皮7份，每份1 g，加入体积分数为65%、pH为1的酸化乙醇各20 mL，在50 ℃下分别提取0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5 h，过滤，离心，测定上清液吸光度。

以上不同单因素试验结果取3次试验平均值。

2 结果与分析

由图2可知，对转心乌马铃薯薯皮花青素提取效果最好的是酸化甲醇，酸化乙醇次之。由于甲醇有毒，对人体有害，不考虑作为食物色素的提取，所以本试验选择酸化乙醇作为提取剂。

由图3可知，提取液体积分数对转心乌马铃薯薯皮花青素提取效果的影响中，在乙醇体积分数低于65%时，花青素的吸光度随着乙醇体积分数的增加而增加，当乙醇体积分数超过65%时，花青素的吸光度逐渐减少，由此说明当乙醇体积分数在65%时，提取花青素的含量最多，所以选择65%的乙醇作为花青素的提取液较为理想。

由图4可知，提取液pH对转心乌马铃薯薯皮花青素提取效果的影响中，当提取液pH等于1时，花青素的吸光度最大，且随着提取液pH的增加而减小，说明当提取液pH为1时，提取的花青素含量最多，所以pH为1的酸化乙醇作为花青素的提取液最为理想。

由图5可知，料液比对转心乌马铃薯薯皮花青素提取效果的影响中，花青素的吸光度在开始时随着料液比的增加而增加，当料液比达到1∶20时吸光度最大，之后随着料液比的增加，花青素的吸光度反而下降，在料液比超过1∶40后变化较小，由此可见，在料液比为1∶20时，提取的花青素含量最多，说明提取液料液比为1∶20时提取花青素的效果最佳。

由图6可知，提取温度对转心乌马铃薯薯皮花青素提取效果的影响中，当温度低于50 ℃时，花青素的吸光度随着温度的升高而增加，而当温度超过50 ℃后，花青素的吸光度随着温度的升高而减小，表明提取温度为50 ℃时，提取的花青素含量最多，说明提取花青素的最佳温度为50 ℃。提取时间对花青素提取效果的影响中，随着提取时间的增加，花青素含量也增加，但当时间超过2.0 h时，花青素的含量变化较小。由此可见，提取时间为2.0 h提取效果最好（图7）。

3 小结与讨论

本试验以转心乌马铃薯为原料，探究提取其花青素的最佳工艺。在对提取液进行选择时，提取效果最佳的是酸化甲醇，但由于甲醇对人体有伤害，一般不作为食用色素的提取剂，所以选择了仅次于酸化甲醇的酸化乙醇溶液作为提取剂。在试验过程中，通过单因素试验分析了提取液体积分数、料液比、pH、提取时间、提取温度对转心乌马铃薯花青素提取效果的影响，得到转心乌马铃薯花青素的最佳提取工艺为提取液乙醇体积分数65%，料液比1∶20，pH 1，提取温度50 ℃，提取时间2.0 h。

转心乌马铃薯盛产于高寒地区，在六盘水当地十分常见，因其口感好，经济实惠而受到广大消费者的喜爱。人们在食用马铃薯时通常喜欢弃其薯皮，经试验表明，转心乌马铃薯的薯皮富含丰富的花青素，花青素对人体健康起重要作用，所以可开发薯皮作为一种新的色素资源，它具有资源丰富易得、性价比高、提取工艺简单等优点。

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