CN105732742A - 一种黑米花色苷的提取方法 - Google Patents

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黄汝辉
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Abstract

本发明公开一种黑米花色苷的提取方法。本发明通过单因素改变乙醇浓度、pH、温度和时间及正交试验来确定出最佳的黑米花色苷的提取条件，以提高黑米花色苷的提取效果，提高黑米花色苷的提取率。然后将正交试验得到的最佳条件用于三级逆流法提取黑米花色苷，效果更好，提取率更高。该试验方法符合绿色、低碳的环保理念，其中的试验材料都可以回收利用，降低试验研究成本，减少环境污染，数据容易检测，试验结果差异明显，可以直观得出规律。

Description

一种黑米花色苷的提取方法
技术领域
本发明涉及食品加工领域，尤其涉及一种黑米花色苷的提取方法。
背景技术
黑米是一种药、食兼用的大米，属于糯米类。黑米是由禾本科植物稻经长期培育形成的一类特色品种。黑米外表墨黑，营养丰富，食用价值高，有“黑珍珠”和“世界米中之王”的美誉。黑米是一种健康的食物，亦具有显著的药用价值，有滋阴补肾，健脾暖肝、补益脾胃，益气活血，养肝明目等疗效。经常食用黑米，有利于防治头昏、目眩、贫血、白发、眼疾、腰膝酸软、肺燥咳嗽、大便秘结、小便不利、肾虚水肿、食欲不振、脾胃虚弱等症。黑米按占干物质计，含粗蛋白质8.5-12.5%，粗脂肪2.7-3.8%，碳水化合物75-84%，粗灰分1.7-2%。黑米所含锰、锌、铜等无机盐比大米高1-3倍；更含有大米所缺乏的维生素C、叶绿素、花青素、胡萝卜素及强心甙等特殊成分。研究发现，黑米的最有效的成分是存在于黑米皮中的花色苷。花色苷又称花色素，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，多以糖苷的形式存在，称为花色苷。花色苷广泛存在于植物的花、果实、茎、叶和根器官的细胞液中，使其呈现由红、紫红到兰等不同颜色。花色苷类物质除了赋予植物丰富的色彩外，还具有抗氧化、抗炎、降血脂以及抑制肿瘤生成等生理功能，同时花色苷也是一种较为安全的天然色素。另外花色苷还具有养肝明目的作用，对预防近视和视力的维护具有积极良好的作用。
目前对花色苷的研究主要集中在两个方面:一是对各类植物中花色苷的种类数量的研究；二是对花色苷的药理学研究，而对花色苷的提取方法研究较少。目前普遍通过浸提法对花色苷进行提取，但是该方法存在提取率低和提取工艺不环保的问题。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种黑米花色苷的提取方法，旨在解决现有花色苷提取方法提取率低和提取工艺不环保的问题。
本发明的技术方案如下：
一种黑米花色苷的提取方法，其中，包括步骤：
A、将黑米进行碾磨，得到黑米皮，并将黑米皮溶于乙醇中，得到黑米皮溶液；
B、首先确定从黑米皮溶液中提取黑米花色苷需优化的参数，然后通过单因素试验，确定出提取黑米花色苷的优化参数；接着通过正交试验，确定出提取黑米花色苷的最优参数；其中，所述参数包括乙醇浓度、溶液pH、温度和时间；
C、然后在确定出的提取黑米花色苷的最优参数下采用避光三级逆流法提取黑米花色苷。
所述的黑米花色苷的提取方法，其中，所述步骤A中，所述乙醇的用量为40~60mL，黑米皮的用量为0.1~0.5g。
所述的黑米花色苷的提取方法，其中，所述步骤B中，按体积百分数计，优化参数中，乙醇浓度为40~65%的含水乙醇。
所述的黑米花色苷的提取方法，其中，所述步骤B中，优化参数中，溶液pH为3~7。
所述的黑米花色苷的提取方法，其中，所述步骤B中，优化参数中，温度为30~70℃。
所述的黑米花色苷的提取方法，其中，所述步骤B中，优化参数中，时间为30~150min。
所述的黑米花色苷的提取方法，其中，所述步骤B中，最优参数为：乙醇浓度为45%的乙醇，溶液pH为3，温度为40℃。
有益效果：本发明通过单因素改变乙醇浓度、溶液pH、温度和时间及正交测试，可确定出较佳的及最佳的黑米花色苷的提取条件，从而利于提高黑米花色苷的提取效果，提高黑米花色苷的提取率。然后，在最佳的黑米花色苷的提取条件下采用三级逆流法提取花色苷，以进一步提高黑米花色苷的提取效果。
附图说明
图1为乙醇浓度对黑米花色苷吸光值的影响关系示意图。
图2为温度对黑米花色苷吸光值的影响关系示意图。
图3为pH值对黑米花色苷吸光值的影响关系示意图。
图4为提取时间对黑米花色苷吸光值的影响关系示意图。
具体实施方式
本发明提供一种黑米花色苷的提取方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种黑米花色苷的提取方法，其中，包括步骤：
A、将黑米进行碾磨，得到黑米皮，并将黑米皮溶于乙醇中，得到黑米皮溶液；
所述步骤A中，将黑米进行碾磨，得到黑米皮。黑米皮是黑米中含有花色苷最多的部位。本发明所述黑米皮的制取采用精米机脱皮的方法。优选地，所述乙醇的用量为40~60mL，黑米皮的用量为0.1~0.5g。
B、首先确定从黑米皮溶液中提取黑米花色苷需优化的参数，然后通过单因素试验，确定出提取黑米花色苷的优化参数；接着通过正交试验，确定出提取黑米花色苷的最优参数；其中，所述参数包括乙醇浓度、溶液pH、温度和时间；
优选地，所述步骤B中，按体积百分数计，优化参数中，乙醇浓度为40~65%的含水乙醇。该不同浓度的含水乙醇可由蒸馏水与无水乙醇调配得到。优化参数中，溶液pH为3~7，温度为30~70℃，时间为30~150min。
更优选地，所述步骤B中，最优参数为：乙醇浓度为45%的乙醇，溶液pH为3，温度为40℃。在该提取组合条件下，黑米花色苷的提取效果更好，黑米花色苷的提取率更高。更优选地，在上述组合条件下，同时采取三级逆流法提取黑米花色苷时，本发明的黑米花色苷的提取效果达到最佳，提取率达到最高。三级逆流技术是固相物料和溶剂运动方向相反，连续定量加入固相物料和溶剂，导出残留物和提取液的连续分离技术。采取三级逆流法提取黑米花色苷具有溶剂用量少，提取时间短和提取效率高的优点。
C、然后在确定出的提取黑米花色苷的最优参数下采用避光三级逆流法提取黑米花色苷。
所述步骤C中，根据测得的吸光度的值，可判断出黑米花色苷的提取效果。吸光度值越大，说明黑米花色苷的提取量越大，黑米花色苷的提取效果越好，提取率越高。
本发明通过严格控制乙醇浓度、溶液pH、温度和时间等黑米花色苷提取条件，以提高黑米花色苷的提取效果，提高黑米花色苷的提取率。然后将得到的较佳条件用于三级逆流法提取黑米花色苷，以进一步提高提取效果，进一步提高黑米花色苷的提取率。本发明方法符合绿色、低碳的环保理念，其中的材料均可回收利用。
本发明的最大改进之处在于：本发明测试了乙醇浓度、pH、温度和时间四个因素对黑米花色苷提取率的影响，通过单因素改变乙醇浓度、pH、温度和时间及正交测试，可确定出较佳的及最佳的黑米花色苷的提取条件，从而利于提高黑米花色苷的提取效果，提高黑米花色苷的提取率。然后，采用三级逆流法提取花色苷，以进一步提高黑米花色苷的提取效果。下面通过具体的实施例对乙醇浓度、溶液pH、温度和时间四个参数对黑米花色苷提取率的影响进行详细说明。
实施例1
乙醇浓度对黑米花色苷提取率的影响
检测黑米花色苷在乙醇体积浓度分别为0%，45%，50%，55%，60%，65%6个浓度梯度中的吸光度。
用蒸馏水与无水乙醇调配出上述不同乙醇浓度的提取溶剂，取50mL调配出的乙醇溶剂倒入烧杯中，加入0.1g黑米皮，用柠檬酸调节溶液pH=4，在室温下避光静置提取上层液体30min后，用离心机在3000r/min条件下对上层液体离心5min。然后以蒸馏水为空白对照，用可见分光光度计在530nm波长下测离心后液体的吸光度并记录数据。每个乙醇浓度重复做3次实验。
结果如图1所示：在乙醇浓度为40~65%的情况下，吸光度较大，说明在相同时间内，相同温度，相同pH的条件下，用浓度为40~65%的乙醇提取黑米花色苷的提取量是较大的，提取率较高。在乙醇浓度为50%的情况下，吸光度是最大的，说明在相同时间内，相同温度，相同pH的条件下，用50%的乙醇提取黑米花色苷的提取量是最大的，提取率最高。
实施例2
温度对黑米花色苷提取率的影响
检测黑米花色苷在30℃，40℃，50℃，60℃，70℃5个温度梯度中的吸光度。
取50mL体积浓度为50%的乙醇溶剂倒入烧杯中，加入0.1g黑米皮，用柠檬酸调节溶液pH=4，利用数显恒温水浴锅调节不同的温度，将烧杯放入水浴锅中避光静置提取上层液体30min后，用离心机在3000r/min条件下对上层液体离心5min，然后以蒸馏水为空白对照，用可见分光光度计在530nm波长下测离心后液体的吸光度并记录数据。每个温度梯度重复做3次实验。
结果如图2所示：温度在30~70℃的情况下，吸光度是较大的，说明在相同时间内，相同乙醇浓度，相同pH的条件下，在30~70℃的情况下提取黑米花色苷的提取量是较大的，提取率较高。温度在50℃的情况下，吸光度是最大的，说明在相同时间内，相同乙醇浓度，相同pH的条件下，在50℃的情况下黑米花色苷的提取量是最大的，提取率最高。
实施例3
pH对黑米花色苷提取率的影响
检测黑米花色苷在3，4，5，6，75个pH梯度中的吸光度。
取50mL体积浓度为50%的乙醇溶剂倒入烧杯中，加入0.1g黑米皮，用柠檬酸调节溶液的pH，在室温下避光静置提取上层液体30min后，用离心机在3000r/min条件下对上层液体离心5min，然后以蒸馏水为空白对照，用可见分光光度计在530nm波长下测离心后液体的吸光度并记录数据。每个pH梯度重复做3次实验。
结果如图3所示：pH=3~7的情况下，吸光度是较大的，说明在相同时间内，相同乙醇浓度，相同温度的条件下，在pH=3~7的情况下提取黑米花色苷的提取量是较大的，提取率较高。pH=4的情况下，吸光度是最大的，说明在相同时间内，相同乙醇浓度，相同温度的条件下，在pH=4的情况下提取黑米花色苷的提取量是最大的，提取率最高。
实施例4
时间对黑米花色苷提取率的影响
检测黑米花色苷提取30min，60min，90min，120min，150min的吸光度。
取150mL体积浓度为50%的乙醇溶剂倒入烧杯中，加入0.3g黑米皮，用柠檬酸调节溶剂pH=4，在室温下避光静置提取，每30min抽取部分上层液体，用离心机在3000r/min条件下对上层液体离心5min后，以蒸馏水为空白对照，用可见分光光度计在530nm波长下测离心后液体的一次吸光度并记录数据。每个时间点检测3次。
结果如图4所示：在提取温度、pH和乙醇浓度不变的情况下，在20~150min内随着时间的增加，吸光度会不断增加，说明在20~150min时黑米花色苷提取量较大，20~150min时黑米花色苷提取率较高。在提取温度、pH和乙醇浓度不变的情况下，随着时间的增加，吸光度会不断增加，在120min达到最大，说明在120min时黑米花色苷提取量达到最大值，提取率达到最高。
实施例5
乙醇浓度、温度和pH三个因素对黑米花色苷提取率的影响
正交实验
根据上述单因素的测量结果，取乙醇浓度、温度和pH为正交试验的因素，乙醇浓度取45%、50%和55%三个水平；温度取40℃、50℃和60℃三个水平；pH取3、4和5三个水平（见表1）。
表1、正交试验的因素水平表
将三种因素采用正交方式组合，得9种组合（见表2）
表2、正交试验方案
按表2将乙醇浓度、温度和pH三个水平组合提取花色苷，取黑米皮0.1g，溶剂取50mL，采用避光静置提取30min，用离心机在3000r/min条件下对上层液体离心5min后，以蒸馏水为空白对照，用可见分光光度计在530nm波长下测离心后液体的一次吸光度并记录数据。每个组合重复3次试验。
结果见下表3和表4：判断出最优组合是A1B1C1，其吸光度是2.208，是所有组合中最高的。可以通过分析来验证。
Rj越大，表示该因素的水平变化对实验指标的影响越大，因此这个因素就越重要。比较A，B，C3个因素的Rj值的大小，可以看出C因素即pH值为最重要的因素，然后依次为B因素即温度、A因素即乙醇浓度。这3个因素对提取率的影响程度为：C>B>A
A，B，C均为重要因素，按照各因素的最优水平选出最优组合A1B1C1，即乙醇浓度为45%、提取温度为40℃、pH为3是提取黑米花色苷的最优组合。
表3、正交测试的结果
表4、正交测试的结果分析
实施例6
三级逆流法提取
总体流程：根据正交测试的结果，取50mL体积浓度为45%的含水乙醇倒入到烧杯中，加入0.5g黑米皮，并用柠檬酸调节pH=3，在40℃下避光，用三级逆流提取的方法反复提取，即设三个提取槽，利用样品与溶剂的浓度梯度，每个样品分别在三个提取槽中各浸提一次，每步骤提取时长为30min。收集合并黑米皮的各次提取液，3000r/min条件下离心5min后，以蒸馏水为空白对照，取上层液体稀释5倍，用可见分光光度计在530nm下测吸光度。重复抽取检测3次。
结果显示三级逆流法提取的黑米皮花色苷溶液经5倍稀释后，吸光度为2.25，与传统提取工艺的最佳组合的吸光度相当，提示三级逆流法可以更有效地提取黑米中的花色苷，提取率提高至原来的5倍。。
因此，本发明提供的黑米花色苷的提取方法，在单因素测试的结果中，当其他条件不变时，用体积浓度为50%的乙醇提取黑米花色苷效果是最好的，在50℃的情况下提取黑米花色苷效果是最好的，在pH=4的情况下提取黑米花色苷效果是最好的。当采用正交测试时，由于各因素相互作用，乙醇体积浓度45%、提取温度40℃、pH=3提取黑米花色苷的效果最好，提取率最高。
将正交测试得到的最佳条件用于三级逆流法提取黑米花色苷，效果更好，提取率更高。
综上所述，本发明提供的一种黑米花色苷的提取方法，本发明通过单因素改变乙醇浓度、pH、温度和时间及正交试验来确定出最佳的黑米花色苷的提取条件，以提高黑米花色苷的提取效果，提高黑米花色苷的提取率。然后将正交试验得到的最佳条件用于三级逆流法提取黑米花色苷，效果更好，提取率更高。该方法符合绿色、低碳的环保理念，其中的试验材料都可以回收利用，降低试验研究成本，减少环境污染，数据容易检测，试验结果差异明显，可以直观得出规律。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种黑米花色苷的提取方法，其特征在于，包括步骤：
A、将黑米进行碾磨，得到黑米皮，并将黑米皮溶于乙醇中，得到黑米皮溶液；
B、首先确定从黑米皮溶液中提取黑米花色苷需优化的参数，然后通过单因素试验，确定出提取黑米花色苷的优化参数；接着通过正交试验，确定出提取黑米花色苷的最优参数；其中，所述参数包括乙醇浓度、溶液pH、温度和时间；
C、然后在确定出的提取黑米花色苷的最优参数下采用避光三级逆流法提取黑米花色苷。
2.根据权利要求1所述的黑米花色苷的提取方法，其特征在于，所述步骤A中，所述乙醇的用量为40~60mL，黑米皮的用量为0.1~0.5g。
3.根据权利要求1所述的黑米花色苷的提取方法，其特征在于，所述步骤B中，按体积百分数计，优化参数中，乙醇浓度为40~65%的含水乙醇。
4.根据权利要求1所述的黑米花色苷的提取方法，其特征在于，所述步骤B中，优化参数中，溶液pH为3~7。
5.根据权利要求1所述的黑米花色苷的提取方法，其特征在于，所述步骤B中，优化参数中，温度为30~70℃。
6.根据权利要求1所述的黑米花色苷的提取方法，其特征在于，所述步骤B中，优化参数中，时间为30~150min。
7.根据权利要求1所述的黑米花色苷的提取方法，其特征在于，所述步骤B中，最优参数为：乙醇浓度为45%的乙醇，溶液pH为3，温度为40℃。
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