浸提法提取黑米色素工艺研究

吕 玥，雷钧涛

(1.长春中医药大学，吉林 长春 130117；2.吉林医药学院,吉林 吉林 132013)

黑米是名贵珍稀稻种，属于籼米或粳米，根据颜色不同，可分为黑、紫、红双色等品系[1]。黑米营养丰富，含有蛋白质、维生素C、人体所必需的氨基酸以及钙、铁、锌等矿物元素。其色素也具有极高的药用价值，素来就有“药米”“长寿米”“补血米”的美誉。

黑米色素为花色苷色素[2]，属植物多酚类化合物，主要为花青素-3-鼠李葡萄糖苷和花青素-3-葡萄糖苷[3]，易溶于水、甲醇、乙醇等极性较大的溶剂，已用于食品的着色[4]。本研究采用浸提法，对影响黑米色素的提取因素进行研究，并确定了其最佳提取工艺，为黑米色素的后续开发研究奠定理论基础[5]。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

黑米，吉林市售。黑米除杂，粉碎，过50目筛得黑米粉，备用。

蒸馏水、甲醇、无水乙醇，均为分析纯。

AK-1000A型500克摇摆式中药粉碎机；TD20002型电子天平；R201D型恒温水浴锅；SHZ-D(Ⅲ)型循环水式真空泵；80-1台式电动离心机；98-1-B型电子调温电热套；UV-1800紫外可见分光光度计。

1.2 提取工艺流程

黑米粉末→浸提(蒸馏水、甲醇、乙醇)→抽滤→离心→上清液浓缩→干燥→膏状色素粗品。吸光度测定最大吸收波长为490 nm。

1.3 实验方法

采用浸提法提取黑米色素。以吸光度为考察指标，分别考察浸提温度、浸提时间、料液比各单因素在不同水平下对色素提取效果的影响，利用正交试验法确定黑米色素提取的最佳工艺。

2 结果与分析

2.1 不同提取剂对黑米色素提取效果的影响

准确称取3份黑米粉末各5 g，按料液体积质量比30∶1(mL/g)分别加入到蒸馏水、甲醇、无水乙醇提取剂中，于室温回流浸提60 min。提取液3000 r/min离心15 min，取上清液。观察颜色可见，水、乙醇浸提液为暗紫色，甲醇浸提液为紫红色。表明提取剂不同对于黑米色素的提取效果也有不同，以水、乙醇为提取剂时颜色较甲醇更深。结合经济因素，选择蒸馏水为浸提溶剂。

2.2 单因素试验

2.2.1浸提温度对黑米色素提取效果的影响

准确称取7份黑米粉末各5 g，按料液比1∶30(g/mL)加入蒸馏水，分别于30、40、50、60、70、80、90 ℃的水浴锅中回流浸提60 min。浸提液在490 nm处测吸光度，结果浸提温度在30～80 ℃范围内时，温度对黑米色素提取影响较为显著。随着温度的升高，吸光度值也逐渐增大，80 ℃时达到峰值，随后下降。因此，初步选择80 ℃为最佳浸提温度。

2.2.2料液比对黑米色素提取效果的影响

准确称取6份黑米粉末各5 g，分别按料液比1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶40(g/mL)加入蒸馏水，于80 ℃水浴锅中回流浸提60 min。浸提液在490 nm处测吸光度。结果料液比在1∶10～1∶15(g/mL)时，吸光度值随料液比的增大而增大，1∶15(g/mL)达到峰值，在1∶15～1∶40(g/mL)时，吸光度值逐渐下降。因此，初步选择1∶15(g/mL)为最佳料液比。

2.2.3浸提时间对黑米色素提取效果的影响

准确称取6份黑米粉末各5 g，按料液比1∶15(g/mL)加入蒸馏水，分别于80 ℃水浴锅中回流浸提10、30、60、90、120、150 min。浸提液在490 nm处测吸光度。结果浸提时间在10～30 min时，浸提时间越长，吸光度值越大，30 min达到峰值，此后，吸光度值急剧下降，120 min后下降减缓。因此，初步选择30 min为最佳浸提时间。

2.3 正交试验

通过单因素试验，初步确定了浸提温度、料液比及浸提时间，为得到最佳提取工艺，以上述3个因素为考察对象，以浸提液吸光度值为指标，按L9(34)正交表进行正交试验。因素水平设计见表1，正交试验结果见表2。

由表2可见，各考察因素对黑米色素提取效果影响的主次顺序为:A>C>B，即浸提温度>料液比>浸提时间。方差分析结果为PA=0.015，PC=0.021，均小于0.05，PB=0.111>0.05。可认为浸提温度、料液比条件下各水平间总体均数不等。因此，最佳工艺组合为A3B2C2，即浸提温度90 ℃，料液比1∶15(g/mL)，浸提时间30 min。在此工艺条件下进行验证试验，3次测得吸光度平均值为0.679。

表 1 因素水平表

表 2 正交试验结果

3 讨 论

本研究通过单因素试验和正交试验，优化黑米色素提取工艺，最终确定最佳提取工艺为:以蒸馏水浸提，浸提温度90 ℃，料液比1∶15(g/mL)，浸提时间30 min。此条件下黑米色素吸光度平均值为0.679。

黑米色素是一种无毒无害的天然色素。周培剑[4]等利用黑米花色苷色素对丝织品进行同浴染色，获得较好的染色效果。说明黑米色素可作为一种不错的染色剂原料，用于纺织品、头发的染色。其染色工艺还有待研究。