桑椹洗水中花青素的提取及品质测评
引言
桑椹所含花青素色价高、抗氧化能力强，是一种理想的营养强化剂和着色剂[1]。桑椹最大加工品为桑椹汁。为了去除生长过程和收获环节原料沾带的杂质及微生物，桑椹汁加工前需对原料进行有效清洗。花青素易极溶于水，更易溶于乙醇等亲水有机溶剂，因此，桑椹清洗水呈浓重的紫黑色，表明桑椹果实中的一部分花青素已溶于清洗水。在以往的研究中发现，盐酸、柠檬酸等溶液对花青素具有一定的保护作用[2]。由于桑椹汁加工中原料需经历灭酶、浓缩、杀菌等诸多强热处理以及冗长的加工过程，产品中的花青素损失、劣化严重。如能在热处理以前的清洗过程提取分离出部分花青素，既避免了有效成分的破坏，又可获得高品质的副产品，使桑椹资源合理、充分地利用。为此，依据桑椹汁加工流程，设想在不影响主产品产量和品质的前提下，通过选择对桑椹花青素溶出效率高的浸提介质和对原料整体性破坏较小清洗方法，在桑椹汁加工前分离出部分高品质花青素。
1 实验材料、流程及检测方法
1.1 实验材料
桑椹为北京大兴区产，品种为黑珍珠。采集完熟果实并剔除烂果及杂质，低温贮藏。
1.2 实验试剂和主要仪器
无水乙醇、盐酸、氢氧化钠、柠檬酸、柠檬酸钠购于北京化学试剂公司；AB-8 大孔树脂购于南开大学化工厂；ZFQ85A 旋转蒸发器，上海医械专机厂；SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵，郑州长城科工贸有限公司；JA1003N 电子天平，上海精密科学仪器有限公司；GZX-9023MBE 数显鼓风干燥箱，上海博讯实业有限公司医疗设备厂；PHS-25 型酸度计，上海精密科学仪器有限公司紫外—可见分光光度计，北京普析仪器有限公司。高效液相色谱，安捷伦科技有限公司
1.3 实验流程
依据主要产品为桑椹浓缩汁的加工流程，在清洗水中提取桑椹花青素的试验工艺流程确定为：桑椹果实——强化清洗——洗水精滤——上柱吸附——解吸——浓缩脱溶——干燥——花青素粗提物为了保持桑椹鲜果的完整性，避免因破损造成的糖和酸的溶出损失，增加花青素浸提量，提高浸提液中花青素含量，降低果胶等胶体物质进入，清洗过程将采用对原料损伤较轻的模拟移动床逆流淋浸原理，以阶段浸泡、逆流阶段浸泡、逆流淋洗为浸提单元组合浸提流程。
并尝试使用蒸馏水及对花青素具有良好溶出和保护效果，且对主产品生产无明显不利影响的柠檬酸和乙醇溶液为浸提介质。在吸附分离工序将比较、优选分离花青素常用的AB-8、D101、NKA、X-5 中的优者为吸附介质[3]。
1.4 实验方法
清洗介质：5%柠檬酸溶液、5%乙醇溶液、蒸馏水。
清洗方法：以1:1 料水比循环喷淋5min、浸泡2min、逆流淋浸（3 级以上，2min/级）。
精滤介质：0.45μm 微滤膜。
吸附介质：大孔树脂AB-8、D101、NKA、X-5。
吸附解吸参数：上样流量2BV/h，0.1%HCL 的80%乙醇洗脱[4]。
色价的测定[5]：用分光光度计测定10g/L 色素溶液在最大吸收波长处的吸光值后，依据郎伯—比尔定律计算色价。桑椹色素的色价E1cm1%（λmax）为：E1cm1%（λmax）=色素溶液的浓度A×稀释倍数/色素重量（g）总花色苷的测定[6]：pH 示差法：A = (A510– A700)pH 1.0 – (A510 – A700)pH 4.5。总花色苷(mg/100g 鲜桑椹)：TAC = (A × MW × DF×1000 )/ε 其中，MW 为分子量，以矢车菊-葡萄糖苷计算，449.2g/mol。DF 为稀释倍数。ε 为 摩尔吸收率为26900。1 为比色皿光程为1cm。
花青素检测方法：高效液相色谱法。色谱柱：安捷伦C18（4.6×250mm），填料5μm。
HPLC 分析条件：流动相A 为5%甲酸，流动相B 为甲醇。流速是1mL/min，柱温30℃，检测波长520nm，进样量10μL。洗脱梯度为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 结果与讨论
2.1 桑椹花青素的吸光光谱图
由图可知，桑椹花青素在可见光区的最大吸收波长为520nm，故选用520nm 为检测桑椹花青素的检测波长。
2.2 吸附树脂的试验选择
由可知，在试验测试的4 种树脂中， AB-8 大孔树脂对桑椹花青素的吸附效果最好，其吸附率达到70.67%。所以，选定AB-8 大孔树脂为分离桑椹花青素的吸附介质。
2.3 桑椹的强化清洗流程的确定
分别测定喷淋、浸泡和逆流淋浸洗水的吸光度后发现，逆流淋浸得到洗水的吸光度远远高于其他两种清洗流程。5%柠檬酸浸提效率优于另外两种介质，且对花青素有一定保护作用，尽管清洗后桑椹表面残留少量柠檬酸，但对随后进行的主产品生产无不利影响。对逆流淋浸浸次数及浸泡时间试验比较后，选定了以5%柠檬酸为介质的3 级逆流淋浸强化清洗流程。洗水中花青素可达含量0.455g/L。
2.4 原料成分变化
以 5%柠檬酸为介质对完整桑椹鲜果进行3 级逆流淋浸后，果穗完整，颜色无可感察到的变化，由于果穗表面柠檬酸残留，酸度增加＜1%，糖度无变化。由于集中采收会造成部分鲜果的开放性损伤，清洗后总酸、总糖下降在＜2%左右。
2.5 产物品质分析
采用本次试验选定提取分离方法，正在桑椹洗水中分离出桑椹质量 ‰花青素粗提物，其中花色苷含量为14.37%，色价为156。
以前进行的研究认为[5]，桑椹花青素的主要成分为矢车菊-3-葡萄糖苷Ｃ3Ｇ和矢车菊-3-芸香苷Ｃ3Ｙ。桑椹花青素粗提物HPLC 谱图。可见谱图只有两个非常突出的峰，比照标准品谱图可知，本次试验得到的桑椹花青素粗提物的两种主要成分也为矢车菊-3-葡萄糖苷Ｃ3Ｇ和矢车菊-3-芸香苷Ｃ3Ｙ。
3 结论
1．对桑椹汁加工前进行强化清洗，可兼顾桑椹汁的正常生产和洗水中数量可观的花青素的回收。
2．以5%柠檬酸为清洗介质对桑椹进行3 级逆流淋浸可在洗水中回收桑椹质量 ‰的花青素粗提物，其色价为156，花色苷含量为14.37%，花色苷主要为矢车菊-3-葡萄糖苷Ｃ3Ｇ和矢车菊-3-芸香苷Ｃ3Ｙ。
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参考文献
[1]季更生，曹阳等.桑椹红色素的研究现状与进展[J].安徽农业科学.2007, 35(28):8777-8790
[2]霍琳琳.桑椹红色素的提取纯化及结构初步鉴定.[D].浙江大学.2006
[3]刘学铭等.D101A 大孔吸附树脂吸附和分离桑椹红色素的研究[J]食品发酵工业,2002,28(1) :19-21
[4]田呈瑞,徐建国,胡青平.桑椹红色素纯化的动态吸附条件研究.西北植物学报,2005,25(6): 1166-1170.
[5]霍琳琳，苏平，吕英华.分光光度法测定桑椹总花色苷含量的研究[J]酿酒2005,32(4),88-89
[6]杨兆艳. pH 示差法测定桑椹红色素中花青素的含量[J].食品科技2007(4),201-203
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