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桑椹洗水中花青素的提取及品質測評
引言
桑椹所含花青素色價高、抗氧化能力強，是一種理想的營養強化劑和著色劑[1]。桑椹最大加工品為桑椹汁。為了去除生長過程和收獲環節原料沾帶的雜質及微生物，桑椹汁加工前需對原料進行有效清洗。花青素易極溶于水，更易溶于乙醇等親水有機溶劑，因此，桑椹清洗水呈濃重的紫黑色，表明桑椹果實中的一部分花青素已溶于清洗水。在以往的研究中發現，鹽酸、檸檬酸等溶液對花青素具有一定的保護作用[2]。由于桑椹汁加工中原料需經歷滅酶、濃縮、殺菌等諸多強熱處理以及冗長的加工過程，產品中的花青素損失、劣化嚴重。如能在熱處理以前的清洗過程提取分離出部分花青素，既避免了有效成分的破壞，又可獲得高品質的副產品，使桑椹資源合理、充分地利用。為此，依據桑椹汁加工流程，設想在不影響主產品產量和品質的前提下，通過選擇對桑椹花青素溶出效率高的浸提介質和對原料整體性破壞較小清洗方法，在桑椹汁加工前分離出部分高品質花青素。
1 實驗材料、流程及檢測方法
1.1 實驗材料
桑椹為北京大興區產，品種為黑珍珠。采集完熟果實并剔除爛果及雜質，低溫貯藏。
1.2 實驗試劑和主要儀器
無水乙醇、鹽酸、氫氧化鈉、檸檬酸、檸檬酸鈉購于北京化學試劑公司；AB-8 大孔樹脂購于南開大學化工廠；ZFQ85A 旋轉蒸發器，上海醫械專機廠；SHB-Ⅲ循環水式多用真空泵，鄭州長城科工貿有限公司；JA1003N 電子天平，上海精密科學儀器有限公司；GZX-9023MBE 數顯鼓風干燥箱，上海博訊實業有限公司醫療設備廠；PHS-25 型酸度計，上海精密科學儀器有限公司紫外—可見分光光度計，北京普析儀器有限公司。高效液相色譜，安捷倫科技有限公司
1.3 實驗流程
依據主要產品為桑椹濃縮汁的加工流程，在清洗水中提取桑椹花青素的試驗工藝流程確定為：桑椹果實——強化清洗——洗水精濾——上柱吸附——解吸——濃縮脫溶——干燥——花青素粗提物為了保持桑椹鮮果的完整性，避免因破損造成的糖和酸的溶出損失，增加花青素浸提量，提高浸提液中花青素含量，降低果膠等膠體物質進入，清洗過程將采用對原料損傷較輕的模擬移動床逆流淋浸原理，以階段浸泡、逆流階段浸泡、逆流淋洗為浸提單元組合浸提流程。
并嘗試使用蒸餾水及對花青素具有良好溶出和保護效果，且對主產品生產無明顯不利影響的檸檬酸和乙醇溶液為浸提介質。在吸附分離工序將比較、優選分離花青素常用的AB-8、D101、NKA、X-5 中的優者為吸附介質[3]。
1.4 實驗方法
清洗介質：5%檸檬酸溶液、5%乙醇溶液、蒸餾水。
清洗方法：以1:1 料水比循環噴淋5min、浸泡2min、逆流淋浸（3 級以上，2min/級）。
精濾介質：0.45μm 微濾膜。
吸附介質：大孔樹脂AB-8、D101、NKA、X-5。
吸附解吸參數：上樣流量2BV/h，0.1%HCL 的80%乙醇洗脫[4]。
色價的測定[5]：用分光光度計測定10g/L 色素溶液在最大吸收波長處的吸光值后，依據郎伯—比爾定律計算色價。桑椹色素的色價E1cm1%（λmax）為：E1cm1%（λmax）=色素溶液的濃度A×稀釋倍數/色素重量（g）總花色苷的測定[6]：pH 示差法：A = (A510– A700)pH 1.0 – (A510 – A700)pH 4.5。總花色苷(mg/100g 鮮桑椹)：TAC = (A × MW × DF×1000 )/ε 其中，MW 為分子量，以矢車菊-葡萄糖苷計算，449.2g/mol。DF 為稀釋倍數。ε 為 摩爾吸收率為26900。1 為比色皿光程為1cm。
花青素檢測方法：高效液相色譜法。色譜柱：安捷倫C18（4.6×250mm），填料5μm。
HPLC 分析條件：流動相A 為5%甲酸，流動相B 為甲醇。流速是1mL/min，柱溫30℃，檢測波長520nm，進樣量10μL。洗脫梯度為0-4 min，3-7.5% B；4-13 min，7.5-12.5% B；13-20min，12.5-25%B；20-35 min，25-30% B；35-40 min，30-40% B；40-60 min，40-100% B。
2 結果與討論
2.1 桑椹花青素的吸光光譜圖
由圖可知，桑椹花青素在可見光區的最大吸收波長為520nm，故選用520nm 為檢測桑椹花青素的檢測波長。
2.2 吸附樹脂的試驗選擇
由可知，在試驗測試的4 種樹脂中， AB-8 大孔樹脂對桑椹花青素的吸附效果最好，其吸附率達到70.67%。所以，選定AB-8 大孔樹脂為分離桑椹花青素的吸附介質。
2.3 桑椹的強化清洗流程的確定
分別測定噴淋、浸泡和逆流淋浸洗水的吸光度后發現，逆流淋浸得到洗水的吸光度遠遠高于其他兩種清洗流程。5%檸檬酸浸提效率優于另外兩種介質，且對花青素有一定保護作用，盡管清洗后桑椹表面殘留少量檸檬酸，但對隨后進行的主產品生產無不利影響。對逆流淋浸浸次數及浸泡時間試驗比較后，選定了以5%檸檬酸為介質的3 級逆流淋浸強化清洗流程。洗水中花青素可達含量0.455g/L。
2.4 原料成分變化
以 5%檸檬酸為介質對完整桑椹鮮果進行3 級逆流淋浸后，果穗完整，顏色無可感察到的變化，由于果穗表面檸檬酸殘留，酸度增加＜1%，糖度無變化。由于集中采收會造成部分鮮果的開放性損傷，清洗后總酸、總糖下降在＜2%左右。
2.5 產物品質分析
采用本次試驗選定提取分離方法，正在桑椹洗水中分離出桑椹質量 ‰花青素粗提物，其中花色苷含量為14.37%，色價為156。
以前進行的研究認為[5]，桑椹花青素的主要成分為矢車菊-3-葡萄糖苷Ｃ3Ｇ和矢車菊-3-蕓香苷Ｃ3Ｙ。桑椹花青素粗提物HPLC 譜圖。可見譜圖只有兩個非常突出的峰，比照標準品譜圖可知，本次試驗得到的桑椹花青素粗提物的兩種主要成分也為矢車菊-3-葡萄糖苷Ｃ3Ｇ和矢車菊-3-蕓香苷Ｃ3Ｙ。
3 結論
1．對桑椹汁加工前進行強化清洗，可兼顧桑椹汁的正常生產和洗水中數量可觀的花青素的回收。
2．以5%檸檬酸為清洗介質對桑椹進行3 級逆流淋浸可在洗水中回收桑椹質量 ‰的花青素粗提物，其色價為156，花色苷含量為14.37%，花色苷主要為矢車菊-3-葡萄糖苷Ｃ3Ｇ和矢車菊-3-蕓香苷Ｃ3Ｙ。
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參考文獻
[1]季更生，曹陽等.桑椹紅色素的研究現狀與進展[J].安徽農業科學.2007, 35(28):8777-8790
[2]霍琳琳.桑椹紅色素的提取純化及結構初步鑒定.[D].浙江大學.2006
[3]劉學銘等.D101A 大孔吸附樹脂吸附和分離桑椹紅色素的研究[J]食品發酵工業,2002,28(1) :19-21
[4]田呈瑞,徐建國,胡青平.桑椹紅色素純化的動態吸附條件研究.西北植物學報,2005,25(6): 1166-1170.
[5]霍琳琳，蘇平，呂英華.分光光度法測定桑椹總花色苷含量的研究[J]釀酒2005,32(4),88-89
[6]楊兆艷. pH 示差法測定桑椹紅色素中花青素的含量[J].食品科技2007(4),201-203
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