紫玉米花青素的浸提技术研究

杜红,王洪涛,王悦,谭松祥,汤芳

摘要：本文将乙酸作为核心提取物，结合四因素三水平的正交试验设计了具体的浸提试剂浓度、温度、时间不同物料配比，对于紫玉米青花素的提取效率。经过实验对比，确定了乙酸溶液作为浸提溶剂的酸碱度控制在2.5，需要在60℃的温度下连续加热60分钟，物料的配比需要控制在1:15，第2次的提水率能够达到80%，有着较高的提取效果。

关键词：紫玉米；花青素；浸提技术

随着我国食品安全发展体系的不断成熟，天然色素的食品，消费要求也在显著提升天然色素中的绝大部分成分，来源于食物中的固有成分，具备生理保健作用以及营养价值，同时也可以具备一定的抗氧化作用，其中花青素是较为常见的天然色素，对于人体较为有利，同时有较多的自然产品可以提取的花青素。本文则是从紫玉米的研究角度，分析花青素的具体提取工艺，意在能够打造更为简单经济的提取方法，其具体过程及结果如下。

1资料及方法

1.1基础资料

本次实验主要选择当前市场上较为常见的紫玉米，其具体品种可以结合不同区域的实际产量，以及当前市面上最为流行的紫玉米类型为主；另外提取材料涉及了98%浓度的浓硫酸，95%浓度的浓盐酸，另外还包括柠檬酸、酒石酸、冰醋酸、草酸、磷酸、乙醇等相关提取试剂。

实验设备主要为紫外分光光度计、多功能粉碎机、电热恒温水蒸气、电子天平。

1.2提取方法

首先提取剂的选择主要通过最佳提取剂选择试验来进行选择，整个试验围绕着四因素、三水平正交试验为主，其中浸提试剂浓度、试验温度、时间以及物料配比作为主要的变量因素来衡量最佳的提取条件。在最佳提取条件下需要进行多次的浸提十堰来确定最大的提取量，并且通过每次提取的总效率进行对比，定位最佳的提取工艺。

1.3实验标准

在开展第N次提取的过程中，总提取率为：第N次提取量/最大体质量×100，第N次的总体提取率为第1次到第N次的总和[1]。最终的结果由国际通用统计软件进行计算。

2结果

2.1提取试剂的最佳选择

首先实验对象为实验过程中所选择的酸液。具体实验过程为：姜子玉米通过高速旋转粉碎机进行粉碎，将其分成9份子鱼米粉每份为0.2克放置在5毫升的容器中，在9个容器中分别加入酸碱度为3的盐酸、乙酸、柠檬酸等相关酸液10毫升。在电热恒温水蒸气中进行加热，加热温度为60℃连续加热一小时。然后分别过滤提取液进行定容，检测提取液的最大吸收峰值，其具体结果如图1所示。

图1：不同酸液下的波长吸光度

由于吸光度和溶液的浓度以及液体的厚度的乘积为正比关系，那么某一物质在某一个波长下的光吸收值和密度也成正比关系，因此可以从图一中总结出：不同提取剂在各自的波长下得到的光吸收值有一定的差异性，但是都在500nm的位置达到了最高，因此后续的一系列实验都选择波长510nm作为吸收波长；

从最终的提取效率角度来看，单纯利用酸液进行提取吸光度的大小次序可从图1中得到。其中没食子酸最大，硫酸最低。因此采用没食子酸进行提取的效果最好。但是从具体的市场价格乃至其他影响因素角度来看，没食子酸以及酒石酸的成本较高，柠檬酸虽然应用领域较多，但是使用之后会遗留下较难去除的酸味[2]，因此通过具体的提取效率以及成本和其他因素对比，最终选择乙酸作为浸提提取剂。

2.2酸醇配比的定位

选择经过研磨处理之后的紫玉米粉共2份，每份为0.2克，将其放入到50毫升的容器中，依次加入浓度不同的乙醇10毫升，浓度分别为20%、40%。通过连续一小时的60摄氏度恒温加热进行提取，检测提取液中的吸光度值，本次实验的主要目的是分析乙酸与不同浓度的乙醇之间进行配比得到的结果，与单纯利用乙酸进行提取得到的结果是否具有差异性。

因此具体的检测结果如表1所示。

表1：不同配比结果下的吸光度

浸提剂	乙酸：20%乙醇			乙酸：40%乙醇
	1:3	1:1	3:1	1:3	1:1	3:1	1:0
吸光度A520	0.106	0.113	0.110	0.103	0.10	0.106	0.117

由此可见，配比效果与单纯使用乙酸的效果之间的差距并不明显，因此为了节约成本，可以单纯地利用乙酸作为浸提试剂。

2.3提取条件的选择

提取条件中的定量因素为510nm的光吸收值，利用正交试验检测提取液在该数据时的具体结果。其实际数值见表2。

表2：正交试验下的提取条件

试验号	因素				提取液的吸光度（510nm)
	水浴温度/℃ A	浸提剂pH值 B	物料比 C	水浴时间/min D
1	1(50)	1(2)	1(110)	1(30)	0.301
2	2(60)	1	3(1:20)	3(90)	0.353
3	3(70)	1	2(1:15)	l	0.319
4	1	2(2.5)	2	2(60)	0.334
5	2	2	2	2	0.563
6	3	2	3	3	0.349
7	1	3(3)	3	3	0.241
8	2	3	1	1	0.281
9	3	3	1	2	0.322

结合统计结果来看，实验中所涉及的4个变量因素，对于花青素的提取产生的影响有一定的差异性，其中物料对色素提取的影响最大已经呈现出了极显著的结果，提取时间以及温度对于色素也有一定的影响，但是其最终的结果为显著水平，酸碱度对于色素的显著不够明显。

有以上几项实验的结果可知，利用pH2.5乙酸作为提取试剂，物料比例控制在1:15反应时间为60分钟，加热温度控制在60℃，这时的提取效果最佳。

2.4提取工艺的选择

提取工艺主要考虑多次提取下的色素总体提得率，其中涉及了第2次提取，为了避免资源浪费，同时让提取工艺的效果最大化，需要检测多次提取的实际效果。综合具体结果来看，二次浸提的提取率达到了80%，这满足当前大部分工艺生产的实际要求，能够有效提取紫玉米中的花青素，同时不会造成资源浪费。

3讨论

本次实验选择酸性溶液作为主要的提取试剂，可以有效破坏植物细胞膜同时溶解玉米红色素，在提取的过程中利用酸性溶剂有着较强的提取效果。本次实验选择相同浓度的乙酸作为比较，最终结果发现，盐酸和硫酸的效果最好，但是由于硫酸和盐酸为强酸，在相同浓度下酸碱度远远低于乙酸，因此其中的H＋的浓度便会影响最终的提取效果，本文依托相同的酸碱度作为标准，来对比不同酸液的实际提取效果，能够有效排除H＋对最终提取结果产生的影响[3]。后期的实验将乙酸作为提取标准，最终的提取液颜色均为红色，能够检测的吸光度分值均达到了510nm。因此比较不同酸液在510nm处位置的吸光度，能够发现乙酸的峰值最高，代表其提取效果最好。考虑到乙酸的市面价格较低，且无毒，容易挥发，有助于进行色素液纯化，作为常规的浸提提取液试剂，有一定的应用价值。

同时试验结果表明，不同浓度的乙酸和乙醇相结合的效果并没有单独使用乙酸的效果明显，因此单独使用乙酸可以作为最佳的色素提取试剂。另外通过政教实验确定了具体的提取条件，分析了温度、时间、物料比例以及浸提试剂酸碱度对于最终提取效果产生的影响。

结束语：

建立在四因素、三条件的基础上进行分析，确定了pH2.5乙酸溶液产生的效果最好需要将温度控制在60℃连续加热60分钟进行提取物料配比以1:15为准。这种提取条件经过多次证明，可以在第2次提取的过程中达到80%的提取效率，而单次提取的水浴加热时间只需要60分钟，能够有效提升提取速度，同时不会对提取率造成影响。

参考文献：

[1]王卓垚,张晗,孙权,阮燕晔,孙景伟.高花青素专用型玉米优势及产业发展前景[J].新农业,2022(16):9-10.

[2]杨文竹,陈茹梅.花青素玉米的育种进展[J].中国农业科技导报,2022,24(08):18-24.

[3]王晓婷,康明丽,宋丽君,闫家荫.大孔吸附树脂法纯化黑玉米花青素工艺[J].食品工业,2022,43(05):19-24.