超声波酶法复合提取黑豆皮中花色苷工艺优化_宋岩

17conditions for anthocyanins extraction from purple sweet potato using response surface methodology (RSM) [J]. Food Science and Technology, 2008, 41(1): 155-160.[15] 童洋,肖国民,潘晓梅. 响应面法优化螺旋藻中叶绿素的超声提取工艺[J]. 化工学报, 2009, 60(11): 2813-2819.[16] 毕春慧,沈莲清. 响应面分析法优化雷丸多糖提取工艺的研究[J]. 食品科技, 2010, 35(8): 217-221.[17] 王明艳,张小杰,王涛,等. 响应面法优化香椿叶多糖的提取条件[J]. 食品科学, 2010, 31(4): 25-29.超声波酶法复合提取黑豆皮中花色苷工艺优化宋岩，于国萍*，吴昊，窦超然，周璇东北农业大学食品学院（哈尔滨 150030）摘要为高效地获得花色苷色素，通过单因素试验确定酶解条件、超声温度、料液比和超声功率对提取黑豆皮中花色苷效果的影响。

以提取液中花色苷质量分数为指标，首先原料经酶解处理，酶解条件为酶用量10 μg/g、酶解温度50 ℃、酶解时间45 min、pH 4.0；在酶解的基础上再进行超声波处理。

试验确定超声波酶法复合提取黑豆花色苷最佳工艺为：料液比1∶30，超声时间为30 min，超声温度50 ℃，超声功率280 W，此时花色苷质量分数4.95 mg/g.关键词黑豆皮；花色苷；超声；果胶酶Ultrasonic-Enzyme Compound Method Extraction of Anthocyanins from BlackSoybean HullsSong Yan, Yu Guo-ping *, Wu Hao, Dou Chao-ran, Zhou XuanNortheast Agricultural University College of food Science (Harbin 150030)Abstract In order to effectively extract anthocyanins pigments with the ultrasonic-enzyme and single factor method were applied to study the effects of enzymatic conditions. And ratios of the extraction liquids, material/liquid ratio, temperature and ultrasonic power on the total anthocyanin content of the extract were studied. The anthocyanins content in extraction liquids was as the index to obtain an optimum procedure for the extraction of anthocyanins from black soybean hulls. The enzymatic condition of emzyme dosage was 10 μg/g, the emzyme temperature was 50 ℃, the emzyme time was 45 min, and the pH was 4.0. The optimal conditions for extraction of anthocyanins pigments were found to be: the material/liquid ratio 1∶30, the extraction duration 30 min, the ultrasonic temperature 50 ℃, the ultrasonic power 280 W. The anthocyanin content was 4.95 mg/g with the optimum conditions.Keywords black soybean hulls; anthocyanin; ultrasonic-assisted; pectinase现在随着消费者的关注，越来越多的研究者开始从植物中提取天然产物来代替人工合成的物质。

花色苷就是存在植物中很好的一种天然产物，其化学性质稳定，着色力强、色泽鲜艳、价格低廉可以应用在食品、健品和生物制药领域[1-2]。

黑豆，为豆科植物大豆的黑色种子[3]。

其主要成份是飞燕草素-3-葡萄糖苷和矢车菊素-3-葡萄糖苷[5]，具有色泽鲜艳、染色优良，还具有改善肝脏功能、防御身体过氧化[6]、防止动脉硬化、提高视力以及抗氧化[7-9]等生物学功效，所以以黑豆皮为原料开发其新的提取工艺，为挖掘、开发新的天然色素，为农副产品的综合利用开辟出一条新路，具有良好的社会效益与经济效益[10-12]。

超声波具有“空化现象”、“机械振动”以及“热效应”等特性。

使提取介质中的微小气泡压缩、爆裂，击碎被提取原料的细胞壁，加速天然成份的溶出[13-14]。

而果胶酶作用于植物细胞，使得细胞间质与细胞壁中的果胶等物质发生降解，使得细胞壁的致密结构发生破坏，减小细胞间质和细胞壁等传质屏障对有利成分从胞内向提取溶质里扩散的阻力，从传质角度促使有利成分的溶出[15]。

本试验主要研究超声波果胶酶复合辅助提取黑豆皮中花色苷工艺及影响因素，通过单因素分析得到最佳条件，进一步为黑豆花色苷的功效研究与利用提供基础。

1 材料与方法1.1 材料与试剂黑豆，市售；果胶酶，上海兰季科技发展有限公司提供。

其余试剂，均为分析纯。

18*通讯作者1.2 仪器与设备KQ-400KDE型高功率数控超声波清洗器：昆山市超声仪器有限公司；紫外可见分光光度计：北京普析通用仪器有限责任公司；离心机：北京医用离心机厂；电子天平：北京赛多利斯仪器系统有限公司；pH 计：梅特勒-托利多仪器有限公司；真空干燥箱：上海一恒科技有限公司。

1.3 方法1.3.1 黑豆皮预处理黑豆精选去杂，进行人工脱皮，保留黑豆皮，经干燥处理后粉碎、过60目筛备用。

1.3.2 黑豆皮中花色苷提取效果的评价参考Fuleki等的方法[15]并加以改进，将适量提取液用相应的溶剂定容至一定体积，于535 nm处测吸光度（A 535 nm），如式（1）：（1）式中，MF ，种皮花色苷质量分数，mg/g；V ，定容体积，mL；N ，稀释倍数；98.2，花色苷在535 nm 处的平均消光系数；m ，大豆种皮质量，g。

1.3.3 酶解条件确定1.3.3.1 pH对果胶酶超声提取花色苷效果的影响准确称取1.00g黑豆皮，分别溶于pH为1，2，3，4，5，6的30 mL 体积分数为70%的乙醇溶液中，加入10 μg果胶酶在50 ℃恒温水浴锅中酶解30min、45min、60 min，后用1 mol/L盐酸溶液调pH至2.0之后超声温度在50 ℃，功率为240 W，超声提取30 min，之后在3 000 r/min下离心20 min，吸取上清液1 mL，稀释到25 mL，用紫外-可见分光光度计在535 nm波长下测定吸光度，计算花色苷质量分数。

1.3.3.2 酶用量对超声提取花色苷效果的影响准确称取1.00 g黑豆皮，均溶于30 mL的70%提取溶液中，用1 mol/L盐酸溶液调pH至4.0，分别加入6 μg，8 μg，10 μg，12 μg，14 μg的果胶酶在50 ℃恒温水浴锅中酶解30 min、45 min、60 min，其余同pH 试验，在535 nm波长下测定吸光度，计算花色苷质量分数。

1.3.3.3 酶解温度对超声提取花色苷效果影响准确称取1.00 g黑豆皮，均溶于30 mL的70%提取溶液中，用1 mol/L盐酸溶液调pH至4.0，分别加入10 μg的果胶酶在30 min、40 min、50 min、60 min、70 ℃恒温水浴锅中酶解30 min、45 min、60 min，其余同pH试验，在535 nm波长下测定吸光度，计算花色苷质量分数。

1.3.4 最佳提取次数的确定通过采用1.3.3试验确定酶解条件，之后超声提取，超声温度控制在50 ℃，功率为240 W，超声提取30 min，之后在3 000 r/min下离心20 min，吸取上清液1 mL，稀释到25 mL。

用紫外-可见分光光度计在535 nm波长下测定吸光度，在将滤渣同样提取，合并上清液，计算多次提取花色苷的总含量。

1.3.5 超声提取单因素试验考查单因素提取温度、提取功率和料液比分别在不同提取时间下对黑豆提取物中花色苷的影响。

试验中用花色苷质量分数最为评价指标。

1.3.6 数据处理所有的试验数据结果，至少做三次平行试验取其平均值，测定的数值平均差异都根据Tukey's HSD检验（p ＜0.05）。

2 结果与讨论2.1 酶解条件对黑豆提取物中花色苷效果的影响2.1.1 pH对黑豆提取物中花色苷效果的影响图1 pH对提取物中花色苷含量的影响由图1可知，提取物中花色苷的含量在pH 1.0~4.0时随着pH的升高而增加，而当pH＞4.0时，花色苷的含量却是随着pH的升高而降低的。

果胶酶在pH 4.0时提取花色苷的量能达到最大。

这是因为酶都是有它的最适pH的，在这最适范围内，果胶酶的活力能达到最大值，而低于或是高于此范围，酶自身结构就会受到破坏从而使它的活力降低。

2.1.2 果胶酶用量对提取物中花色苷效果的影响图2 果胶酶用量对提取物中花色苷含量的影响由图2可知，果胶酶用量从（6~10） μg/g时花色苷的提取量有着比较大的增长，当酶用量加至10 μg/g时，花色苷的提取量也是增加的，但增加幅度开始减弱。

这可能是因为在一定范围内，酶量较低，酶解反应不完全，随着酶量增加，酶解反应速率逐渐达到最佳值，后当酶量继续增加时，酶解反应速率不再增加。

最适酶用量10 μg/g。

2.1.3 提取温度对果胶酶提取花色苷效果的影响由图3可知，随着提取温度的增加而增大的。

在1950 ℃时花色苷的提取量达到最大。

可知，果胶酶的活性应该是随着温度的增加而使反应速率加大了，但温度的过高会破坏果胶酶的结构。

图3 酶解温度对提取物中花色苷含量的影响果胶酶提取黑豆中花色苷最适酶解条件：温度50 ℃，酶解时间45 min，pH 4.0，酶用量10 μg/g。

2.2 超声条件对花色苷效果的影响2.2.1 不同提取次数对黑豆皮中花色苷提取效果的影响图4 提取次数对黑豆皮提取物中花色苷含量的影响本试验浸提三次时提取液即为无色，计算含量。