响应面法优化茄子皮色素的浸提工艺及稳定性研究_苏艳玲

响应面法优化茄子皮色素的浸提工艺及稳定性研究苏艳玲１，巫东堂２，杨艳君１（１．晋中学院生物科学与技术学院，山西晋中　０３０６００；２．山西农业科学院蔬菜研究所，太原　０３００３１）摘要：从实验中备选的浸提剂中选取４％的柠檬酸作为茄子皮红色素提取的溶剂，于５３０ｎｍ处测定吸光度值，在单因素试验基础上，选取６０℃为浸提温度；以物料粒度、料液比、浸提时间为自变量，通过响应面法优化提取工艺。

结果表明，最佳提取工艺条件：物料粒度７０目，料液比１∶３３．４７（ｇ／ｍＬ），浸提时间２．３８ｈ，此条件下茄子皮红色素吸光度的预测值为０．６８７，验证试验吸光度为０．６８１。

茄子皮红色素对酸（ｐＨ＜３）稳定；高温、氧化剂和还原剂存在时，色素易褪色；低浓度的一般食品添加剂对色素影响很小，高浓度的苯甲酸钠和蔗糖对色素影响很大。

关键词：茄子皮；红色素；响应面法；浸提工艺；稳定性中图分类号：ＴＳ２６４．４ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－９９７３．２０１３．０７．００７文章编号：１０００－９９７３（２０１３）０７－００２４－０７Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｅｇｇｐｌａｎｔ　Ｐｅｅｌ　Ｐｉｇｍｅｎｔ　ｂｙＲｅｓｐｏｎｓｅ　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｉｔｓ　ＳｔａｂｉｌｉｔｙＳＵ　Ｙａｎ－ｌｉｎｇ１，ＷＵ　Ｄｏｎｇ－ｔａｎｇ２，ＹＡＮＧ　Ｙａｎ－ｊｕｎ１（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉｎｚｈｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎｚｈｏｎｇ　０３０６００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｖｅｇｅｔａｂｌｅ，Ｓｈａｎｘｉ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｔａｉｙｕａｎ　０３００３１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：４％ｃｉｔｒｉｃ　ａｃｉｄ　ｉｓ　ｓｅｌｅｃｔｅｄ　ａｓ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｓｏｌｖｅｎｔ　ｏｆ　ｅｇｇｐｌａｎｔ　ｐｅｅｌ　ｒｅｄ　ｐｉｇｍｅｎｔ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ａｌｔｅｒｎａ－ｔｉｖｅ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｓｏｌｖｅｎｔｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｔｈｅ　ａｂｓｏｒｂａｎｃｅ　ｖａｌｕｅ　ｉｓ　ｍｅａｓｕｒｅｄ　ａｔ　５３０ｎｍ．Ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓｏｆ　ｓｉｎｇｌｅ　ｆａｃｔｏｒ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，６０℃ｉｓ　ｓｅｌｅｃｔｅｄ　ａｓ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｔｈｅ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｇｒａｎｕｌａｒｉｔｙ，ｍａｔｅｒｉａｌ－ｌｉｑｕｉｄｒａｔｉｏ　ａｎｄ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ　ａｒｅ　ｔａｋｅｎ　ａｓ　ｔｈｅ　ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　ｖａｒｉａｂｌｅｓ　ａｎｄ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ　ｉｓｕｓｅｄ　ｔｏ　ｏｐｔｉｍｉｚｅ　ｔｈｅ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｒｅｄ　ｐｉｇｍｅｎｔｓ　ｆｒｏｍ　ｆｒｅｓｈ　ｅｇｇｐｌａｎｔ　ｐｅｅｌｓ．Ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍａｌ　ｅｘ－ｔｒａｃｔｉｏｎ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ａｒｅ　ａｓ　ｆｏｌｌｏｗｓ：７０ｍｅｓｈｅｓ　ｏｆ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｇｒａｎｕｌａｒｉｔｙ，１∶３３．４７（ｇ／ｍＬ）ｏｆ　ｍａｔｅｒｉａｌ－ｌｉｑ－ｕｉｄ　ｒａｔｉｏ　ａｎｄ　２．３８ｈｏｆ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ．Ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅｓｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ　ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ　ａｎｄ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ａｂｓｏｒ－ｂａｎｃｅ　ｖａｌｕｅｓ　ｏｆ　ｅｘｔｒａｃｔｓ　ａｒｅ　０．６８７ａｎｄ　０．６８１ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｒｅｄ　ｐｉｇ－ｍｅｎｔ　ｉｓ　ｓｔａｂｌｅ　ｉｎ　ａｃｉｄｉｃ　ｓｏｌｖｅｎｔ（ｐＨ＜３），ｂｕｔ　ｕｎｓｔａｂｌｅ　ｉｎ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ　ｏｆｏｘｉｄａｎｔ　ａｎｄ　ｒｅｄｕｃｔａｎｔ．Ｌｏｗ－ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｆｏｏｄ　ａｄｄｉｔｉｖｅ　ｈａｓ　ｌｉｔｔｌｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｉｇｍｅｎｔ，ｗｈｉｌｅ　ｈｉｇｈ－ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｓｏｄｉｕｍ　ｂｅｎｚｏａｔｅ　ａｎｄ　ｓｕｃｒｏｓｅ　ｈａｖｅ　ｇｒｅａｔ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｉｇｍｅｎｔ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｅｇｇｐｌａｎｔ　ｐｅｅｌ；ｒｅｄ　ｐｉｇｍｅｎｔ；ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ；ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙ收稿日期：２０１３－０１－１５基金项目：山西省高校科技开发项目（２０１０１２６）作者简介：苏艳玲（１９７９－），女，山西榆次人，讲师，硕士，研究方向：果蔬加工及贮藏工程。

——４２ 在食品的感官性状中，色泽具有重要的作用，优良的色泽会激发人们的食欲和购买欲。

天然食品大都具有悦目的色泽，但这些色泽在加工过程中，因光、热、氧气及化学药剂等因素的影响，会出现变色或褪色现象，使食品感官质量下降［１］。

因此，人们就不可避免地添加食品色素。

食用色素按来源可分为天然和合成色素２大类，由于合成色素色泽鲜艳、性质稳定、成本低廉，因而在很长一段时间内几乎取代了天然色素［２］。

但随着现代医学、分析化学和毒理学的发展，大多数合成色素被证明有不同程度的毒性而对人体有害，甚至有致癌、致畸作用［３］，故天然食用色素因其安全可靠、种类繁多，且部分天然色素还有一定的营养和药理作用而日益受到人们的重视。

茄子（Ｓｏｌａｎｕｍ　ｍｅｌｏｎｇｅｎａ　Ｌ．）又名吊菜子、落苏、矮瓜，为１年生草本植物茄科的果实，在我国各地均有栽培和食用的普通蔬菜。

茄子是人们喜爱的蔬菜，茄子皮不仅无毒无害而且具有鲜亮的深紫色，其中含有的花青素可浸提作为天然食用色素，但茄子皮作为加工副产物常常被抛弃，对环境造成污染。

因此，从茄子皮中提取红色素，不仅为茄子的综合利用开辟了一条途径，而且可以变废为宝，减少环境污染，在保护环境的同时，又可实现一定的经济效益与生态效益。

对茄子皮红色素的研究以茄子皮红色素提取工艺及性质的研究居多，所报道的提取方法和所得色素的性质均有所不同［４－１０］。

在所研究的这些浸提条件中，只考虑了温度、时间、料液比、浸提溶剂等因素对提取率的影响，关于物料粒度的报道还未见。

本研究选用紫皮圆茄子的皮，通过单因素试验和响应面法对茄子皮色素浸提工艺进行优化，同时按照最优组合浸提茄子皮红色素做稳定性研究，为茄子皮红色素的开发及理化性质的研究提供理论依据。

１　材料与方法１．１　材料与仪器成熟、新鲜的茄子（采自山西晋中市东赵乡石羊坂节水农业温室），洗净去皮，自然晾干后放入烘箱干燥至含水量小于８％，粉碎过筛。

柠檬酸、无水乙醇、丙酮、苯、石油醚均为分析纯。

ＴＶ－１９０１紫外－可见分光光度计　北京普析通用仪器有限责任公司；７２２ｓ型可见分光光度计　上海棱光技术有限公司；ＤＺＫＷ－４型电热恒温水浴锅　北京中兴伟业仪器有限公司；ＤＨＸ－９１４３Ｂ型电热恒温鼓风干燥箱　上海福玛试验设备有限公司；ＦＡ１００４型电子分析天平　上海精科电子仪器有限公司；ＴＤＬ－４０Ｂ台式离心机　上海安亭科学仪器厂。

１．２　方法１．２．１　茄子皮色素的浸提工艺流程新鲜茄子→洗净、去皮→茄子皮烘干→粉碎过筛→浸提→４层纱布过滤→离心（４０００ｒ／ｍｉｎ，１０ｍｉｎ）→定容→测定吸光度。

１．２．２　茄子皮色素浸提溶剂的选择取等量的茄子皮分别加入无水乙醇、蒸馏水、４％柠檬酸、甲醇、丙酮、苯、石油醚溶剂２０ｍＬ中，充分振荡，室温下放置一段时间，观察溶液颜色。

１．２．３　茄子皮色素吸收波长的确定取１．００ｇ干茄子皮，按照色素浸提工艺流程浸提茄子皮色素，在ＵＶ／可见分光光度仪上于４４０～６００ｎｍ波长范围内进行扫描，测定其最大吸收波长。

１．２．４　单因素试验按照１．２．２的方法选出最适宜的浸提剂浸提茄子皮红色素，考察物料粒度、浸提温度、料液比、浸提时间对浸提效果的影响。

１．２．５　茄子皮红色素的稳定性选取温度、金属离子、氧化剂和还原剂及食品添加剂４个因子考察对茄子皮红色素稳定性的研究。

２　结果与分析２．１　茄子皮红色素浸提溶剂的选择取等量的、相同物料粒度的茄子皮加入２０ｍＬ下列溶剂后，观察溶液颜色，结果见表１。

表１　茄子皮在不同溶剂中的溶解情况Ｔａｂｌｅ　１Ｔｈｅ　ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅｇｇｐｌａｎｔｐｅｅｌ　ｉｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｏｌｖｅｎｔｓ浸提剂无水乙醇蒸馏水４％柠檬酸甲醇丙酮苯石油醚溶液颜色浅绿色淡红色红色浅绿色浅绿色无色无色 由表１可知，不同溶剂的茄子皮浸提液所得颜色不同。

苯、石油醚的浸提液为无色，说明了茄子皮红色素不溶于这２种有机溶剂中，且苯、石油醚都具—５２—有一定的毒副作用，故排除这２种试剂作为浸提剂的可能；无水乙醇、甲醇、丙酮的浸提液为浅绿色，蒸馏水和４％柠檬酸溶液的浸提液为红色，且在４％柠檬酸浸提液中的颜色最好，为深红色。

可见，茄子皮红色素在酸性条件下比较稳定，经试验证实茄子皮红色素在碱性条件下不稳定，颜色由红色逐渐转变为黄色，最后变为棕黄色，符合花色苷的性质［１１，１２］。

同时，通过测定４％柠檬酸的ｐＨ值在２左右，因此在参考前人的试验和表２的结果，本试验选用４％的柠檬酸作为浸提剂。

２．２　茄子皮红色素吸收波长的确定图１　茄子皮色素浸提液的吸收光谱Ｆｉｇ．１Ｔｈｅ　ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ｏｆ　ｅｇｇｐｌａｎｔ　ｐｅｅｌ　ｐｉｇｍｅｎｔ 由图１可知，茄子皮红色素的浸提液的吸收光谱在λ＝５３０ｎｍ处有最大光吸收值。

因此，选取λ＝５３０ｎｍ作为测定茄子皮红色素浸提液的特定波长。

２．３　单因素试验２．３．１　物料粒度对浸提效果的影响精确称取１ｇ不同粒度（１０，３０，５０，７０，９０目）的茄子皮于１００ｍＬ烧杯中，分别加入４％的柠檬酸水溶液２０ｍＬ，在４０℃条件下浸提２ｈ，过滤、离心、定容后测定吸光值。

图２　物料粒度对浸提效果的影响Ｆｉｇ．２Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｇｒａｎｕｌａｒｉｔｙ　ｏｎ　ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔ 由图２可知，随着物料粒度的增加，色素浸提液的吸光值也在增加，在超过５０目以后，物料粒度的影响逐渐不明显。

过细的原料不仅增加原料预处理的成本，给后续的液固分离带来困难，同时许多不溶性高分子如蛋白质、鞣质、糖类等的浸出量也相应增加，使色素浸提液中杂质较多，导致分离、提纯困难，工艺成本增加［１３］。

因此，本试验选取５０目为最佳浸提粒度。