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酶-超声波辅助提取蓝莓果渣中花青素的工艺研究

2015-07-11 10:42:20
[导读]以蓝莓果渣为原料,采用单因素试验法对提取工艺条件进行优化,确定了酶-超声波辅助提取蓝莓果渣中花青素的最佳工艺条件为:纤维素酶,温度50 ℃,酶用量5 mg·g-1,料液比1:10,超声波震荡培养提取功率200 W,时间20 min,然后补充加入乙醇,使得体系中乙醇浓度为40%,超声波强化提取时间10 min。

  结果表明,酶辅助超声波提取法具有时间短、溶剂用量小、效率高等优点,可用于蓝莓花青素资源的最大化应用。

  蓝莓(Vaccinium vitisidaea)为杜鹃花科(Ericaceae)越橘属(Vaccinium. spp)多年生落叶或常绿灌木。蓝莓原产北美洲,是地球上少有的真正蓝色食物之一。蓝莓果实集营养保健于一身,果皮中富含的活性物质—花青素,具有很强的抗氧化、抗肿瘤、增强心血管功能等作用。此外,蓝莓花青素对改善人的弱视具有专一的功效。蓝莓适于鲜食,更适于加工成果汁饮料、果酒饮品等。据报道只有13%~23%的花青素在于巴氏杀菌的蓝莓果汁中,而大约42%存留在果渣中;我国的蓝莓商品化主要为初级加工产品,生产过程中产生大量的废弃果渣。因此,为了更加充分利用蓝莓花青素资源,有必要对蓝莓果渣中花青素的提取工艺进行研究,从而获得一种高效、节能、安全的蓝莓果渣中花青素提取方法。

  目前,蓝莓中花青素的提取方法有水提取、有机溶剂提取、超临界流体提取和酶辅助提取等方法。水提法成本低,但提取率差,原料利用率不高,资源浪费严重;有机溶剂易对环境及操作者产生危害;超临界流体法虽提取率高,但因设备昂贵,普及受限制。已经报道的酶辅助提取方法较多,但多在强酸性条件下实施,对于蓝莓资源深入应用有极大的制约。为此,本研究以超声波为动力,利用酶解方法提取蓝莓果渣中花青素。本法操作简便,提取效率高,为蓝莓资源充分利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 原料

蓝莓购自大兴安岭地区加格达奇市。

1.2 仪器与试剂

多功能匀浆机,SHIMADZU UV-2550 型紫外可见分光光度仪,电子天平,DK-9821 电子恒温水浴锅,SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵,RE-52AA 旋转蒸发仪水浴槽。纤维素酶(30 U·mg-1)、果胶酶(5 U·mg-1)及中性蛋白酶(15 U·mg-1)(上海贺宝化工有限公司);95%食用酒精(哈尔滨市酿酒厂);其他试剂均为分析纯试剂。

1.3 酶-超声波辅助提取工艺参数单因素优化试验

精确称取蓝莓果渣5 g,加入水于匀浆机中匀浆2 min,将匀浆液转移到具塞三角瓶中,以超声波为动力,分别考察加入酶的不同类别(果胶酶、纤维素酶、中性蛋白酶及不同复合酶)、超声波功率(50、100、150、200 和250 W)、不同温度条件(30、40、50 和60 ℃)、酶用量(2、5、8、10 和15 mg·g-1)、培养提取时间(10、15、20、25、30和50 min)对果渣中花青素提取的影响,从而确定最优的提取条件。然后,向体系中补充加入95%的食用酒精,进一步超声波强化提取,提取液经离心、过滤后定容,测定花青素含量。

1.4 酶-超声波辅助提取工艺参数正交试验优化

上述单因素试验结果表明,采用纤维素酶-超声波辅助提取蓝莓果渣最合适,超声波最适功率为200 W,随后补充加入乙醇至40%浓度强化提取10 min,在此条件下以酶辅助提取温度(A)、酶用量(B)、料液比(C)和酶培养时间(D)为考察因素,对提取工艺采用L9 正交表进行正交试验研究,从而确定最佳的提取条件。

3 结论

花青素又称花色素,是一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素,属黄酮类化合物,花青素作为一种天然食用色素,具有安全、无毒、资源丰富、药理作用显著的特点,在食品、化妆、医药等方面有着巨大的应用潜力。试验结果表明,纤维素酶辅助提取花青素的效果最好,其最佳工艺条件为:温度50℃,酶用量5mg·g- 1,以料液比1: 10 加入水培养提取20min,然后补充加入乙醇,使得体系中乙醇浓度为40%,强化提取10 min,所得蓝莓果渣中花青素的提取率为4.12%。但在使用酶- 超声波辅助培养提取过程中,需要注意的是花青素的提取率并不是随着超声波功率的增加而提高。功率过高反而会造成提取率的下降。酶-超声波辅助提取蓝莓果渣中花青素的方法是一个利用现代生物技术和物理技术进行试验的方法,具有提取率高、工艺简单、条件温和等特点,其应用前景广阔。


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