圣女果果肉色素提取工艺研究

张 燕，张洪斌，史云峰，赵牧秋

（1.海南热带海洋学院海洋科学技术学院，海南三亚 572022；2.海南热带海洋学院生命科学与生态学院，海南三亚 572022）

圣女果（Lycopersivonesculentum Mill.）属茄科番茄属植物，为一年生草本植物，又称樱桃番茄，是海南热带主要经济作物之一。圣女果是营养价值较高的蔬菜型水果之一，其果皮含有芦西，果实中富含较为丰富的矿物质、糖类、蛋白质、维生素和天然有机酸等多种营养物质。圣女果富含的天然有机酸（如柠檬酸等），具有软化血管、保护维生素不被氧化等作用[1]。

圣女果果实中还含有一种独特的类胡萝卜素即番茄红素，可以作为天然食用红色素[2]，目前的文献对番茄红素的理化性质及生理功能研究较多[3-9]，但对圣女果色素的提取研究较少。试验采用有机溶剂浸提法对圣女果果肉色素提取工艺进行研究，旨在为圣女果色素的开发提供理论依据，进一步提高圣女果的经济利用价值。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜圣女果，呈红色、椭圆形；

乙酸乙酯、无水乙醇、氯仿、丙酮，均为分析纯；蒸馏水。

1.2 仪器

DS-1型高速组织捣碎机，上海精科实业有限公司产品；SHB-Ⅲ型循环水式多用真空泵，郑州长城科工贸有限公司产品；RE-52型旋转蒸发器，上海亚荣生化仪器厂产品；FA2204B型电子天平，上海精科天美科学仪器有限公司产品；DK-98-Ⅱ型电热恒温水浴锅，天津市泰斯特仪器有限公司产品；722N型可见分光光度计；4℃冰箱；移液枪；超净工作台。

1.3 方法

1.3.1 提取工艺流程

圣女果→洗净去皮去籽→粉碎→有机溶剂浸泡→抽滤→浓缩→提取液。

1.3.2 有机溶剂选择

称取5份20 g的圣女果果肉，捣碎后分别加入60 mL的蒸馏水、乙酸乙酯、无水乙醇、丙酮、氯仿中搅拌混匀；均在电热恒温水浴锅中浸泡（35℃，1 h），取出冷却10 min。抽滤、浓缩（50℃，8 min） 获得提取液；稀释20倍后定容，在白色背景下观察其颜色；选择最佳有机溶剂。

1.3.3 最大吸收波长的确定

称取1份20 g的圣女果果肉，捣碎后加入60 mL的无水乙醇并在电热恒温水浴锅中浸泡（35℃，1 h），取出冷却10 min；经抽滤、浓缩（50℃，20 min）获得提取液；稀释20倍后定容，用可见分光光度计进行扫描，确定最大吸收波长。

1.3.4 单因素试验

（1）提取液质量分数对圣女果果肉色素提取效果的影响。称取5份20 g的圣女果果肉，捣碎后分别加入60 mL等体积的75%，80%，85%，90%，95%乙醇溶液，搅拌混匀；静置（室温，1 h），经抽滤、浓缩（50℃，20 min） 获得提取液；稀释20倍后定容，于波长340 nm处测溶液吸光度。

（2）提取温度对圣女果果肉色素提取效果的影响。称取5份20 g的圣女果果肉后捣碎，分别加入60 mL的85%乙醇，在电热恒温水浴锅中分别于35，40，45，50，55℃条件下浸泡1 h，取出冷却10 min；经抽滤、浓缩（50℃，20 min）获得提取液。稀释20倍后定容，于波长340 nm处测溶液吸光度。

（3）提取时间对圣女果果肉色素提取效果的影响。称取5份20 g的圣女果果肉后捣碎，分别加入60 mL的85%乙醇，在45℃电热恒温水浴锅中设置提取时间分别为0.5，1.0，1.5，2.0，2.5 h，取出冷却10 min。抽滤、浓缩（50℃，20 min）获得提取液。稀释20倍后定容，于340 nm测溶液吸光度。

（4）料液比对圣女果果肉色素提取效果的影响。称取5份20 g的圣女果果肉后捣碎，分别加入60 mL的85%乙醇，分别于料液比2∶1，1∶1，1∶2，1∶3，1∶4（g∶mL） 在45℃电热恒温水浴锅中浸泡1.5h，取出冷却10min；经抽滤、浓缩（50℃，20min）获得提取液；稀释20倍后定容，于波长340 nm处测溶液吸光度。

1.3.5 正交试验设计

根据单因素试验结果，对提取液质量分数、提取温度、提取时间、料液比4个因素，各设置3个水平，按L9（34）正交设计进行圣女果果肉色素提取工艺参数的优化。

正交试验因素与水平设计见表1。

1.3.6 应用软件

Word 2010、正交设计助手Ⅱv3.1。

2 结果与分析

2.1 有机溶剂的选择

表1 正交试验因素与水平设计

5种色素液颜色的比较见表2。

表2 5种色素液颜色的比较

由表2可知，5种溶剂中，丙酮和无水乙醇对圣女果色素的提取效果最好。考虑到丙酮易挥发且具有低毒性，试验过程会危害到健康；无水乙醇无毒易获取且成本低。此次试验溶剂的使用量较多，考虑到成本与安全等因素，故选用无水乙醇作为此次提取圣女果果肉色素的最佳提取溶剂。

2.2 最大吸收波长的确定

用可见分光光度计对圣女果果肉色素提取稀释液进行扫描，发现最大吸收峰在波长340 nm处，故选用340 nm作为圣女果果肉色素的最大吸收波长。

最大吸收波长的确定见图1。

图1 最大吸收波长的确定

2.3 单因素试验

2.3.1 提取体积分数对圣女果果肉色素提取效果的影响

5种提取体积分数对圣女果果肉色素的提取效果见图2。

图2 5种提取液质量分数对圣女果果肉色素的提取效果

由图2可知，提取液质量分数在75%～85%内，圣女果果肉色素的吸光度逐渐增加；当超过85%提取液质量分数后其吸光度逐渐降低。说明提取液质量分数的高低均会影响圣女果果肉色素提取量，故选用85%乙醇作为圣女果果肉色素的最佳提取液质量分数。

2.3.2 提取温度对圣女果果肉色素提取效果的影响

5种提取温度对圣女果果肉色素的提取效果见图3。

图3 5种提取温度对圣女果果肉色素的提取效果

由图3可知，在35～45℃范围内，随提取温度升高，其吸光度显著增加；超过45℃后，随提取温度增高，吸光度反而降低，说明较高温度影响了色素稳定性，因此选45℃作为提取圣女果果肉色素的最佳提取温度。

2.3.3 提取时间对圣女果果肉色素提取效果的影响

5种提取时间对圣女果果肉色素的提取效果见图4。

图4 5种提取时间对圣女果果肉色素的提取效果

由图4可知，在0.5～1.5 h范围内，随提取时间推移吸光度明显增加，说明色素溶解需要一定时间，在1.5 h达到动态平衡。1.5 h后随撮时间延长，色素的吸光度逐渐降低，说明提取时间过长会影响色素稳定性而降低提取量。因此，选1.5 h作为提取圣女果果肉色素的最佳提取时间。

2.3.4 料液比对圣女果色素提取效果的影响

5种料液比对圣女果果肉色素的提取效果见图5。

图5 5种料液比对圣女果果肉色素的提取效果

由图5可知，在料液比2∶1～1∶2范围内，随料液比增加，吸光度逐渐增大；之后，随料液比增加，吸光度逐渐降低。说明料液比在1∶2（g∶mL）时其吸光度最高，细胞中的色素大部分已被提取出来。因此，选1∶2（g∶mL） 作为提取圣女果果肉色素的最佳料液比。

2.4 正交试验结果

通过L9（34）正交设计表，对提取体积分数、提取温度、提取时间、料液比4个因素在3个不同水平上进行优化试验。

正交试验结果见表3。

表3 正交试验结果

由表3正交试验结果可知，提取温度、提取液质量分数、提取时间、料液比的极差分别为0.288，0.050，0.197，0.321，各因素对圣女果果肉色素提取的影响主次顺序为料液比＞提取温度＞提取时间＞提取液质量分数；从试验数据分析得出的最佳提取工艺组合为A1B3C1D1，即提取温度为40℃，提取液质量分数为90%，提取时间为1 h，料液比为1∶1（g∶mL），在此条件下色素提取得率高。

2.5 圣女果果肉色素最佳提取条件验证

在提取温度为40℃，提取液质量分数为90%，提取时间为1 h，料液比为1∶1（g∶mL） 条件下，对圣女果果肉色素液进行提取，在波长340 nm处测得溶液吸光度为1.186，高于表3中的最大吸光度，说明此条件为圣女果果肉色素提取的最佳工艺条件。

3 结论

以圣女果果肉为提取原料，研究了提取温度、提取液质量分数、提取时间、料液比对圣女果果肉色素提取效果的影响。通过正交试验可知各因素对圣女果果肉色素提取的影响主次顺序为料液比＞提取温度＞提取时间＞提取液质量分数，圣女果果肉色素提取的最佳工艺条件为提取温度40℃，提取液质量分数90%，提取时间1 h，料液比1∶1（g∶mL），吸光度为1.186。这为圣女果果肉色素的开发利用提供科学依据。

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