作者：郑晓敏
人们越来越重视食品添加剂的安全性，合成色素的使用种类和数量已经大幅度下。因此开发和应用天然色素已成为世界食用色素发展的总趋势。
国内外对花色苷的功能已有相关报道。花青素主要存在于植物细胞中，在保健食品应用中，这一类植物色素具有降低血脂,增强人体免疫机能等作用。天然花青素类具有低毒的优点，同时还具有一定的保健功能，其鲜明的色调和优秀的安全性得到大家的一致认可。在国内，人们在食用茄子时大多将茄子皮丢弃，这不仅造成资源浪费，也给环境带来负担。试验旨在探究紫茄皮花色苷的最佳提取工艺，为今后对紫茄皮的综合开发利用提供可行性依据。
1材料与方法
1.1原料
新鲜的紫色长茄：市售。
1.2试剂
无水乙醇，甲醇，维生素C（购自阿拉丁），蔗糖，葡萄糖，盐酸，氢氧化钠均为分析纯。
1.3仪器与设备
722G可见分光光度计：上海精密科学仪器有限公司制造；TDL-5-A飞鸽牌台式离心机：上海安亭科学仪器厂制造；GA92-IID超声波粉碎机：无锡市上佳生物技术有限公司；DGC-9140A电热鼓风干燥箱：上海森信实验仪器有限公司；AR323CN电子天平：奥豪斯
仪器有限公司监制；RE-852旋转蒸发仪：巩义市英峪予华仪器厂；FD-I冷冻干燥机：北京德天佑科技发展有限公司；FW80高速万能粉碎机：天津市泰斯特仪器有限公司。
1.4工艺
1.4.1 超声波提取紫茄皮花色苷工艺流程
新鲜紫茄洗净并均匀削皮一茄皮45℃恒温干燥72 h_粉碎（60目筛选）一称重一密封冷藏-+提取剂溶f一超声波反复浸提一离心一取上清液一浓缩一冷冻干燥
1.4.2单因素试验工艺
称0.5 9紫茄皮粉加入适量酸化乙醇配成溶液，以超声波功率、超声波时间、液料比值和乙醇体积分数为四个自变量进行超声波辅助提取单因素试验。提取后经冷却离心，取上清液记录体积并定容，测吸光度并记录。研究超声波提取紫茄皮花色苷最佳工艺条件。
1.5紫茄皮中花色苷含量测定方法
称取0.5 9紫茄皮粉，按上述流程提取紫茄皮花色 苷，取提取液1 mL定容至10 mL，测定535 nm下吸光度，按公式(l)计算紫茄皮粉中花色苷含量
式中：V-花色苷溶液定容体积，mL；N-稀释倍数；98.2-花色苷色素在535 nm处的平均消光系数；M-紫茄皮粉质量，g。
1.6响应面法试验因素水平设计
在单因素试验结果的基础上，采用SAS软件应用Box-Behnke.n设计，以超声波功率(A)、超声波时间(B)、液料比值(C)、乙醇体积分数(D)为响应变量，编码水平一1，0和l。以紫茄皮花色苷含量(Y)为响应值，采用响应曲面法对紫茄皮花色苷提取工艺进行优化。响应面试验因素编码及水平设计见表l。
1.7紫茄庋花色苷稳定性试验方法
1.7.1 温度对紫茄皮花色苷稳定性影响
配制花色苷溶液250 mL，测出初始吸光度彳。，再取15支试管分别加入10 mL配制的溶液，将试管均分为5组编号，分别在40℃，50℃，60℃，70 0C和80oC水浴锅中恒温水浴th。1 h后取出冷却，测吸光度彳。其中保存率的计算参照杨朝霞的方法，公式
如下：
式中：A-处理后的吸光度；Ao-处理前的吸光度。1.7.2 pH对紫茄皮花色苷稳定性影响
取8个相同锥形瓶编号，分别加入等量紫茄皮粉末并充分溶解，分别调节pH为2，3，4，5，6，7，8和9，观察提取液颜色变化。测出各初始吸光度Α再将每个锥形瓶中的溶液分装3个相同的试管(各10mL)并编号，40℃恒温水浴th后同时取出冷却，测量吸光度彳。
1.7.3光照条件对紫茄皮花色苷稳定性影响
配制花色苷溶液500 mL，测出初始吸光度再取6个相同100 mL锥形瓶并编号，分别加入60 mL溶液。将锥形瓶均分为两组，一组置于室外阳光下持续光照，另一组置于室内黑暗壁橱中。两组溶液均每隔th测量1次吸光度爿，持续Sh。
1.7.4食品添加剂对紫茄皮花色苷稳定性影响的测定
取5个相同100 mL锥形瓶编号，分别加入适量食品添加剂并充分溶解，其中配制蔗糖溶液浓度0，2%，4%，6%和8%，配制葡萄糖溶液浓度0，2%，4%，6%和8%，抗坏血酸溶液浓度0，1%，1.5%，2%和2.5%。再分别加入等量紫茄皮粉末充分溶解。测初
始吸光度彳。。将溶液分装3个相同试管（各10 mL），40℃恒温水浴th后同时取出，测量吸光度À，
2结果与分析
2.1单因素试验
2.1.1超声波时间对紫茄皮花色苷提取的影响
以0.1% HCI-700-/o乙醇水溶液为酸化提取剂，液料比值为30 mL．g“，超声波功率为300 W提取紫茄皮花色苷，探究超声波时间分别为1，3，5，7和9 min时，其对紫茄花色苷提取效果的影响。试验结果如图1所示。
由图可得，在1-3 min内，随着时间增加花色苷含量增加；在3-9 min内，随着时间增加花色苷含量减少。可能是起初细胞内吸收水分，热量增加而汽化，从而使细胞壁结构发生变化，有益于胞内物质溶出。因此起初随着时间的增加，花色苷含量增加；但随着时间的继续增加，持续高温破坏了花色苷的结构，花色苷发生热降解，加之光照及氧化作用，导致花色苷稳定性下降，花色苷含量逐渐减少。因此，最佳超声波提取花色苷时间为3 min。
2.1.2提取剂浓度对紫茄皮花色苷提取的影响
以超声波功率为300 W，超声波时间3 min，液料比值为30 mL．g“，提取剂为0.1%HCI-Xo-/o乙醇提取紫茄皮花色苷，探究当髟分别为70，75，80，85和90时其对紫茄花色苷提取效果的影响。试验结果如图2所示。
由图可得，随着乙醇体积分数的增加，花色苷含量先增加后降低，当乙醇体积分数为85%，提取的花色苷含量最大。可能是由于随着乙醇体积分数升高，花色苷中的糖苷在高浓度的乙醇中的溶解度下降，并且随着乙醇体积分数的增加导致溶液极性的改变使提
取液中杂质的含量增加，导致花色苷含量降低。因此，最佳乙醇提取浓度可选为85%。
2.1.3超声波功率对紫茄皮花色苷提取的影响
以0.1% HCl-850-/o乙醇水溶液为酸化提取剂，液料比值为30 mL．g。1，超声波时间为3 min等为条件辅助提取紫茄皮花色苷，探究超声波功率分别为60，100，140，1 80和220 W时其对紫茄花色苷提取效果的影响。试验结果如图3所示。
由图可得，随着超声波功率的增加，提取的花色苷含量先略有增加后降低，最后趋于平稳，由此可见超声波功率对花色苷提取量的影响较小。原因推测为超声波产生的水合渗透作用对紫茄外皮细胞具有强烈的破壁作用，因此超声波功率增加可以加速花色苷的提取。但超声波功率过高时产生的剧烈振动，会造成花色苷中的糖苷分离，从而导致花色苷含量降低。基于能源及提取率考虑，最佳超声波提取功率为100 W，
2.1.4液料比值对紫茄皮花色苷提取的影响
以0.1% HCl-85%乙醇水溶液为酸化提取剂，超声波功率为100 W，超声波时间为3 min等为条件辅助提取紫茄皮花色苷，探究液料比值分别为22，26，30，34和38 mL．g。1时其对紫茄花色苷提取效果的影响，测定其吸光度。试验结果如图4所示。
由图可得，随着液料比值的增加，花色苷提取量逐渐增加，当液料比值为34 mL．g一，达到最大值，当液料比值超过34 mL．g一后，提取的花色苷含量有所下降。原因为液料比值的增加使更多的花色苷溶解于提取剂中，但液料比值过高可能会导致花色苷的水解，花色苷含量反而下降。因此，最佳的液料比值为
2.2响应面分析
2.2.1 Box-Behnken试验设计
选取超声波功率(A)，超声波时间(B)，液料比值(C)和乙醇体积分数(D)4个因素作
为自变量，以紫茄皮花色苷提取含量为响应值。Box-Benhnken试验设计与结果如表2所示。
2.2.2方差分析及显著性检验
应用软件Design-Expert 8.05进行回归分析，分析结果如表3所示。对各因素进行回归拟合之后，得
由表3可知，回归方差分析显著性检验表明，该模型回归极显著(p<0.000 1)，失拟项不显著
(p=0.093 8>0.05)，该模型具有统计学意义。模型的变异系数CV=1.87%，模型变异较小；模型的确定系数R2=0.978 6．调整确定系数R2。。．=0.957 2，说明模型拟合度较好，可用来对超声波提取紫茄皮花色苷的工艺参数进行初步分析和预测。分析结果还表明，方程的一次项中B，C，D，交互项BD，BC，二次项C2，D2是极显著项，二次项A2以及交互项CD是显著项，其他为非显著项。由此可见，超声波时间与乙醇体积分数的交互作用以及超声波时间与液料比值的交互作用对响应值的影响极显著。
从各因素影响程度分析，各因素的F值可以反映出各因素的影响大小，F值越大，对响应值影响越大。从表3可知，FA=1.93，FB=202.00，Fc=85.55，FD=58.47。由图5与图6及表3的分析，各因素对紫茄皮花色苷含量影响大小顺序为：超声波时间>液料比值>提取剂浓度>超声波功率。
2.2.3最优工艺条件确定与模型验证
通过Design-Exper 8.05软件对回归方程进行计算，得到提取紫茄皮花色苷最佳工艺条件为：超声波功率180.00 W，超声波时间5.00 min，液料比值30.00 mL．g-l，乙醇体积分数85.070-/0，在此条件下，茄子皮花色苷含量为5.185 9 mg/g。基于条件可操作性考虑，将最佳提取工艺条件修正为：超声波功率1 80 W，超声波时间5 min，液料比值30 mL．g。1，乙醇体积分数85%，经三次验证性试验，得到紫茄皮花色苷含量为5.184 l mg/g．与预测值5.185 9 mg/g相偏差为0.034 08%。说明通过响应面优化后的提取条件参数可靠，具有一定的实践指导意义。
2.3紫茄皮花色苷稳定性试验方法
2.3.1 温度对紫茄皮花色苷稳定性影响的测定
分析图7可得，当温度大于40℃，随着温度升高，紫茄皮花色苷保存率大幅降低。可能是因为高温增加花色苷的不稳定性，使其结构发生变化。因此紫茄皮花色苷不耐高温，适宜在低于40℃的环境中保存，此时花色苷基本能够保持原来的性质稳定存在。
2.3.2 pH对紫茄皮花色苷稳定性影响的测定
分析图8和9可得，pH在2~7间，随着pH的增大，酸度减弱，紫茄皮花色苷保存率缓慢下降。当pH>7，紫茄皮花色苷保存率急剧下降。在酸性条件下，紫茄皮花色苷主要以红色的吡喃型阳离子结构存在，色素溶液颜色强度较高；中性条件下主要以无色的查尔酮结构存在，色素溶液颜色强度降低；碱性条件下主要以褐绿色醌式结构存在，色素溶液颜色强度增加。因此，紫茄皮花色苷稳定性受pH影响较大，适宜在酸性条件下保存和使用。
、
2.3.3光照条件对紫茄皮花色苷稳定性影响的测定
分析图10可得，在黑暗条件下，紫茄皮花色苷保存率略有下降，降解率小于10%。而在光照条件下， 紫茄皮花色苷大幅下降可见光照加速了花色苷的降解，而在黑暗条件下花色苷较稳定。可能是长期光照下，花色苷生成在C2位上被水解后开环的C4羟基的中间产物，进而生成了查耳酮，而查尔酮转变成取代的苯甲酸及2，4，6-三羟基苯甲醛等一些产物，从而导致花色苷被降解并且使其颜色消退。因此，光照能显著促进花色苷的降解，在黑暗条件下有利于紫茄皮花色苷的稳定保存。
2.3.4食品添加剂对紫茄皮花色苷稳定性影响的测定
2.3.4.1 蔗糖对紫茄皮花色苷稳定性影响的测定
蔗糖是人类基本的食品添加剂之一，是一种典型的非还原糖，是光合作用的主要产物。探究不同浓度蔗糖对紫茄皮花色苷稳定性的影响，以浓度分别为0，2%，4%，6%和8%进行了试验，结果见图11。
由图可得，当浓度在0-2%之间，随着浓度升高紫茄皮花色苷保存率降低；当浓度在2%-80-/0之间，随着蔗糖浓度的升高紫茄皮花色苷保存率基本无变化。可见蔗糖对花色苷有较弱的降解作用。在低浓度下，蔗糖浓度与花色苷降解速度成正相关；但在大于2%的蔗糖浓度下，蔗糖浓度的变化对花色苷的降解速度影响不大。
2.3.4.2葡萄糖对紫茄皮花色苷稳定性影响的测定
葡萄糖是最广泛的一种甜味添加剂，也是一种常见的还原糖。探究不同浓度葡萄糖对紫茄皮花色苷稳定性的影响，以浓度分别为0，2%，4%，6%，8%进行了试验，结果见图12。
由图可得，随着浓度的升高，紫茄皮花色苷保存率略有平缓上升。可能是随着浓度升高，水分活度降低，花色苷生成假碱式结构的速度减慢；或者是与花色苷发生糖化配基反应，而生成稳定的络合物。从而提高了花色苷的结构稳定性。试验说明在一定范围内葡萄糖对紫茄皮花色苷有较弱的保护作用。
2.3.4.3抗坏血酸对紫茄皮花色苷稳定性影响的测定
抗坏血酸在生物体内是一种抗氧化剂，可保护身体免于自由基的威胁。探究不同浓度抗坏血酸对紫茄皮花色苷稳定性的影响，以浓度分别为0，1.0%，
1.5%，2.0%和2.5%进行了试验，结果见图13。
由图可得，在小于1%的低浓度时，抗坏血酸对紫茄皮花色苷基本无影响。当浓度大于1%，随着抗坏血酸浓度的增加，紫茄皮花色苷的保存率缓慢下降。试验说明在较高浓度（大于l%）时，抗坏血酸对紫茄皮花色苷有较弱的降解作用。
3结论
试验以紫茄皮为原料，酸化乙醇为提取剂，探究超声波提取条件对紫茄皮花色苷含量的影响并以响应面法对工艺进行优化，同时也研究了温度，光照，pH以及一些常见食品添加剂对紫茄皮花色苷稳定性的影响。试验得到的最佳工艺条件为：超声波功率为180W，超声波时间5 min，乙醇体积分数85%，液料比值30 mL．g-l，该条件下的紫茄皮花色苷含量为5.184 1mg/g。其稳定性研究结果表明：紫茄皮花色苷不耐高温，在光照、碱性、加热等条件下稳定性较差；在一定浓度的研究范围内，蔗糖和抗坏血酸对紫茄皮花色苷有较弱的降解作用，而葡萄糖对紫茄皮花色苷有较弱的保护作用。
4摘 要
研究以紫茄皮为试验对象，酸化乙醇为提取剂，采用超声波辅助提取紫茄皮花色苷，并优化提取的最佳工艺。在单因素试验的基础上，利用Box-Behnkeni~计方法和响应面法优化紫茄皮花色苷的提取条件。试验表明：当超声波功率18()w、超声波时间5min、乙醇体积分数850A、液料比值30 mL' g-l时，得到最佳工艺条件，该条件下的紫茄皮花色苷含量为5.184 1 mg/g。其稳定性研究结果表明：紫茄皮花色苷不耐高温，在光照、碱性，加热等条件下稳定性较差：在一定浓度的研究范围内，蔗糖和抗坏血酸对紫茄皮花色苷有较弱的降解作用，而葡萄糖对紫茄皮花色苷有较弱的保护作用。
