紫薯花青素提取工艺和抗氧化活性研究

摘要 采用超声波辅助提取技术获得紫薯花青素，通过试验优选最佳提取工艺并分析其抗氧化活性。采用L9（34）正交试验，以花青素浸提量为考察指标，优选最佳提取工艺；以水杨酸捕获法分析花青素对·OH自由基的清除能力。结果表明，紫薯花青素超声浸提的最佳工艺为乙醇体积分数80%、提取时间20 min、提取温度25 ℃、料液比1∶20。此工艺条件简单方便，稳定性好，可用于工业化生产。紫薯花青素稳定性好，抗氧化活性強，安全性高。

关键词 紫薯；花青素；提取工艺；抗氧化活性；水杨酸捕获法

中图分类号 TS264.4 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）13-0239-02

Abstract Purified anthocyanin was obtained by ultrasonic assisted extraction.The optimum extraction process was optimized and its antioxidant activity was analyzed.The optimal extraction process was optimized by using L9（34） orthogonal test and taking anthocyanin extractire amount as index，and the extraction ability of anthocyanin to ·OH free radical was analyzed by salicylic acid capture method.The results showed that the optimum extraction conditions were as follows：the volume fraction of ethanol was 80%，the extraction time was 20 min，the extraction temperature was 25 ℃，and the ratio of material to liquid was 1∶ 20.This process conditions are simple and convenient，with good stability，can be used for industrial production.Solanum tuberdsm anthocyanin have good stability，strong antioxidant activity and high safety.

Key words Solanum tuberdsm；anthocyanin；extraction process；antioxidant activity；salicylic acid capture method

花青素（Anthocyanidin），属类黄酮化合物。花青素存在于植物细胞的液泡中，可由叶绿素转化而来，是一类水溶性天然色素。在植物细胞液泡不同的pH值条件下使花瓣呈现不同的颜色。在酸性条件、碱性条件下分别呈红色（或紫色）、蓝色，其颜色的深浅与花青素的含量呈正相关性，可用分光光度计快速测定[1-2]。花青素结构中含有多个酚羟基，可作为羟基供体，是一种自由基清除剂，已成为天然抗氧化剂开发的重要对象。

紫薯的薯肉呈紫色至深紫色。紫薯富含硒元素和花青素，是花青素的主要原料之一。由于紫薯花青素特有的酰化基团，对光、热等的敏感度下降[3-4]，较之一般无酰化基团的花青素，紫薯花青素具有更好的耐光性和耐热性。本文以紫薯花青素为研究对象，采用超声波辅助技术进行提取，对其超声波提取工艺及条件进行优选试验，并分析紫薯中花青素的抗氧化活性，以期为紫薯的开发利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为紫薯，购自西安市长安区何家营菜市场。试验试剂有二氯甲烷、1，8-二羟基蒽醌、硫酸亚铁三水合醋酸钠、乙醇、醋酸镁、甲醇、TPTZ（2，4，6-三吡啶基-S-三嗪）、盐酸、铁粉、冰醋酸、三氯化铁，均为分析纯，购置于西安化学试剂厂。试验仪器有BILON-650CT超声波提取机（上海比郎仪器制造有限公司）、CJJ-931磁力搅拌器（江苏环宇科学仪器厂）、UV-2550 紫外分光光度计（日本岛津）、RE-5210旋转蒸发仪（上海亚荣生化仪器厂）。

1.2 试验方法

1.2.1 花青素提取工艺。取新鲜紫薯清洗晾干，切成1～3 mm的薄片置于40 ℃干燥箱中，低温烘干4 h。粉碎后过40目筛，备用。在100 mL烧杯中放入5.0 g紫薯粉，并加入一定量的75%乙醇浸润，密封，电磁搅拌[5-6]。然后调超声波功率为100 W，在一定温度下用超声波提取一定时间，趁热抽滤，抽滤结束后取过滤样品离心（3 000 r/min）10 min，得到澄清的花青素上清液，将上清液稀释10倍，放入紫外分光光度计中，在波长为530 nm条件下测定吸光度[7-9]，3次重复，记录试验结果，取平均值。

1.2.2 花青素标准曲线的绘制。准确配制质量浓度为0.50 mg/mL的花青素标准溶液，分别吸取0、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.50 mL置于10支10 mL具塞比色管中，各加入甲醇溶液至1.0 mL，然后加入正丁醇-盐酸溶液（体积比为95∶5）6.0 mL和2%（质量分数）硫酸铁铵溶液（临用时配制）0.2 mL，摇匀后，置沸水浴中加热40 min，然后迅速冷却，在波长为530 nm下测定花青素标准溶液吸光度，得到标准曲线方程。

1.3 正交试验设计

试验选择4个因素，即乙醇体积分数（A）、超声时间（B）、超声温度（C）、料液比（D），每个因素设置3个水平，以花青素的浸提量（mg/g）为考察指标，进行L9（34）正交试验，如表1所示。

1.4 紫薯花青素抗氧化作用分析

·OH是一种毒性强、难清除的氧自由基，会损伤机体组织器官的生物功能。试验中采用水杨酸捕获法[10-11]，即利用Fenton反应产生高活性的·OH自由基，能与水杨酸结合并生成有色物质，但若在反应体系中加入抗氧化物质（·OH自由基清除剂），则与水杨酸结合的·OH自由基数量减少，從而减少有色物质生成量[11-12]。将不同浓度的紫薯提取物分别加在Fenton反应体系中，并监测吸光度的变化，计算·OH自由基的清除率，可以体现出抗氧化物质的活性。

2 结果与分析

2.1 标准曲线

以花青素标准液的浓度（mg/mL）为横坐标，在530 nm处吸光度为纵坐标，绘制标准曲线，如图1所示。可以看出，花青素在0.005～0.030 mg/mL的浓度范围内线性良好，所得回归方程为y=40.66x+0.08，R2=0.998 5。

2.2 正交试验结果

如表2所示，各个因素及其交互作用对结果影响的主次顺序为超声时间（B）>料液比（D）>超声温度（C）>乙醇体积分数（A）。最优组合为A2B3C1D4，即超声波辅助提取紫薯花青素的最优提取条件为提取剂中乙醇体积分数80%、提取时间20 min、提取温度25 ℃、料液比1∶20，该试验条件下所得提取液的浸提量为0.71 mg/g[11]。

2.3 紫薯花青素的抗氧化活性

BHT的化学名称为2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚，中文名为抗氧化246，是食品加工常用的一种化学合成的抗氧化剂。试验中将不同浓度的紫薯花青素与BHT的抗氧化活性进行比较，结果如图2所示。2种物质均能较强地清除由Fenton反应所产生的·OH自由基，紫薯花青素与BHT的抗氧化活性相当，而紫薯花青素具有更高的安全性[11-12]。

3 结论

超声波辅助提取技术具有快捷方便和安全性高的优点。研究中利用超声波提取法，以花青素的浸提量为评价指标，确定其最佳提取工艺条件为乙醇体积分数80%、提取时间20 min、提取温度25 ℃、料液比1∶20[11]。经同时选取常见的、毒性强、难清除的·OH自由基为对象，考察紫薯花青素的抗氧化能力，结果发现紫薯花青素的抗氧化活性与BHT的抗氧化活性相当[11-12]，但紫薯花青素具有更高的安全性。这为天然抗氧化剂的研究开发提供了理论依据[13-16]。

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