CN109678836A - 一种紫薯花青素的提取及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适用于现场快速提取及检测紫薯花青素组分的方法，包括以下步骤：将紫薯切丝，加入提取溶剂，于真空度为0.09‑0.1MPa，温度为0‑4℃的条件下提取1‑2h，得提取液；将所述提取液于80‑120℃中水解20‑40min，静置分离30‑60min，上清液即为紫薯花青素组分提取液。本发明提供的提取花青素的方法操作简便快捷，成本低廉，对仪器和环境要求低，提取过程避免了空气和温度对花青素活性的影响，且通过本发明提供的双波长分光光度法，可以快速、准确地同步测定紫薯中花青素中矢车菊素和芍药素的含量。

Description

一种紫薯花青素的提取及检测方法

技术领域

本发明涉及植物有效成分提取技术领域，尤其涉及一种紫薯花青素的快速提取及检测方法。

背景技术

花青素具有抗氧化清除自由基、抗突变等生理功能，在食品、化工、化妆品及医药行业均具有较高的应用价值。虽然紫薯中的花青素种类和花青素含量低于蓝莓、黑枸杞等作物，但因其产量高、成本低，依旧是提取花青素的最佳原料。另外紫薯中的花青素只含有矢车菊素和芍药素，成分简单，易于分离。

目前，紫薯花青素常见的提取方法包括：溶剂提取法、加压溶剂萃取法、水溶液提取法和微生物发酵提取法等。但是，这些方法大多操作比较繁琐，需要较长工艺时间，提取成本较高。并且，当前我国紫薯加工多以初级、粗放型加工为主，往往要求对原料中花青素能够实现快速提取、低成本提取，现有技术均不能满足这样的生产要求。

紫薯因其品种不同，薯块中含有的矢车菊素和芍药素的含量也不尽相同，而矢车菊素和芍药素的价格也相差数倍，这就给紫薯的采购定价造成了难度。目前紫薯产区采购现场仅靠肉眼判断紫薯花青素含量高低。传统分光光度法只能测定花青素的总量，无法分别测定紫薯中的矢车菊素和芍药素的单独含量；高效液相色谱检测的精确度较高，但是检测时间长，检测成本高，只适合少量抽检，面对紫薯产区每天上百个待测样以及流动的环境，液相色谱法就显得力不从心。

发明内容

针对现有紫薯花青素的提取率低，以及无法快速测定紫薯花青素中各组分含量的问题，本发明提供一种紫薯花青素的提取及检测方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

一种紫薯花青素的提取方法，包括以下步骤：

将紫薯切丝，加入提取溶剂，于真空度为0.09-0.1MPa，温度为0-4℃的条件下提取1-2h，得提取液；将所述提取液水解，静置分离，得紫薯花青素提取物。

目前常见的常压、高压、超高压等方法无法避免氧化和高温对于花青素的破坏。相对于现有技术，本发明提供的紫薯花青素的提取方法，充分考虑花青素易氧化、怕高温、见光易分解的特点，采用减压低温渗透的方式提取花青素，一方面通过减压方式除去了整个提取系统中的氧气，避免了花青素被氧化；另一方面，在真空度为0.09-0.1MPa的条件下，可使紫薯液泡因自身压力而充分涨破，有利于提取液渗入原料内部，提高了提取效率，同时，液泡破裂使得原料内外渗透压一致，从而使得紫薯花青素在一次提取中充分溶出，无需二次提取，简化了提取工艺；同时，将提取温度控制为0-4℃，避免了花青素由于提取温度高而失去生物活性问题的出现。本发明提供的提取花青素的方法操作简便易行，成本低廉，对仪器和环境要求低，提取过程避免了空气和温度对花青素活性的影响，显著提高了紫薯中花青素的提取率。

优选的，紫薯采用鲜样，且将洗净的紫薯鲜样切成直径为1-3mm的细丝。

传统方法都是将紫薯制成干粉或匀浆，该过程中紫薯不可避免的会受到机械剪切力、切割过程高温或者烘干过程高温、氧化对花青素的影响。本发明创造性的采用紫薯鲜样切丝，最大程度的减小了切割过程机械剪切力和机械升温对紫薯中花青素的影响，同时避免了干制过程中高温、氧化对紫薯中花青素的影响；还减少了原料处理过程对液泡的破坏，避免了花青素的渗出与附着损失。

切丝直径过小会使花青素附着损失增加；直径过大，不利于提取溶剂渗入液泡中，会延长提取时间，优选的切丝直径在保证花青素附着损失最小的前提下，有利于提取溶剂快速渗入液泡中，提高提取效率。

优选的，所述提取溶剂和紫薯的质量比为1:5-10。

优选的，所述提取溶剂为乙醇、浓盐酸和水的混合物，其中所述乙醇、浓盐酸和水的体积比为1:0.8-1.2:0.8-1.2。

更优选的，所述乙醇、浓盐酸和水的体积比为1:1:1。

本发明中所述浓盐酸的浓度为12mol/L。

花青素在植物体内通常与蛋白质、多糖等以氢键形成稳定的分子复合物，所以提取溶剂不但要求对花青素具有良好的溶解作用，还要求具有氢键断裂的作用。本发明优选的提取溶剂不但可以提高紫薯花青素的提取效率，还能使提取的花青素更加稳定；酸性环境虽然能增加花青素的稳定性，但是酸性太强会破坏花青素的糖苷键，优选的乙醇、盐酸和水的比例配合低温减压渗透提取，可尽可能减少提取过程中花青素的损失和生理活性的降低。

优选的，所述水解的温度为80-120℃，水解时间为20-40min。

更优选的，所述水解的温度为100℃，水解时间为30min。

优选的水解条件可将花青苷充分水解为花青素。

优选的，静置温度为0-4℃，静置时间为30-60min。

将水解后的提取液置于0-4℃条件下降温，可降低高温对花青素生物活性的影响。

传统方法无论是粉状样品还是匀浆样品，后期在固液分离过程中以及固体二次提取过程中都不可避免在过滤设备上产生附着损失，而本方法紫薯的切丝前处理能通过一次提取和简单静置实现固液分离，简化了提取工艺，减少了花青素由于在过滤设备上附着造成的损失。

优选的，提取过程中提取组件均采用棕色玻璃制品。

采用棕色玻璃制品可以避免提取过程中光照对花青素生物活性的影响。

本发明还提供了一种紫薯花青素的检测方法，所述方法包括如下步骤：

取上述方法提取的紫薯花青素，按照以下方程计算紫薯中矢车菊素和芍药素的含量：A_λ1＝35.70×C_矢+48.01×C_芍，A_λ2＝19.69×C_矢+27.35×C_芍；其中，λ₁为505-510nm，λ₂为535-540nm；A_λ1、A_λ2为提取的紫薯花青素分别在λ₁、λ₂波长处的吸光度；C_矢、C_芍分别为提取的紫薯花青素中矢车菊素和芍药素的浓。

本发明打破了只有液相色谱能分离检测花青素组分的技术壁垒，创造性的利用分光光度仪的双波长法，可以快速、准确地同步测定紫薯中花青素中矢车菊素和芍药素的含量。本发明提供的紫薯花青素的检测方法，操作简单、便捷，检测效率是传统高效液相色谱法的30-40倍，且对仪器和环境要求低，大大降低了测试成本，特别是针对紫薯产区收购现场定价检测任务，更具实际意义。

本方法提供的紫薯花青素的提取和检测方法，仅需要一台分光光度计、一台冰箱、一台真空泵、一个电磁炉即可实现对紫薯中花青素的高效提取和检测，仪器需求和仪器成本低，既能满足每天数百个的检测需求，又能适应简陋的实验环境，甚至可以实现车载移动检测，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。

实施例1(以济紫薯1号为例)

步骤一、将紫薯洗净，用切丝机将紫薯切成直径为2mm的细丝；

步骤二、将紫薯细丝转移至棕色玻璃制成的提取器中，按照物液比为1:8加入提取溶剂，提取溶剂为乙醇、盐酸和水的混合物，V_乙醇：V_盐酸：V_水＝1:1:1；

步骤三、将提取器抽真空至真空度为0.095MPa后，将提取器置于2℃条件下提取1h，得提取液；

步骤四、将提取液置于100℃条件下，水解30min，得水解液；

步骤五、将水解液置于2℃条件下，静置45min，打开提取器倒出提取液。

步骤六、将提取液分别测定507nm和539nm的吸光度，代入吸光度方程中计算花青素总量，具体结果如表1所示。

吸光度方程为：

A₅₀₇＝35.70×C_矢车菊素+48.01×C_芍药素①

A₅₃₉＝19.69×C_矢车菊素+27.35×C_芍药素②

表1

由上表可见，使用此方法检测结果与品种审定信息中提供数据之间变异系数＜5％，可做同一认定。

实施例2(以宁紫薯4号为例)

一种紫薯花青素的提取方法：

步骤一、将紫薯洗净，用切丝机将紫薯切成直径为3mm的细丝；

步骤二、将紫薯匀浆转移至棕色玻璃制成的提取器中，按照物液比为1:5加入提取溶剂，提取溶剂为乙醇、盐酸和水的混合物，V_乙醇：V_盐酸：V_水＝1:0.8:1.2；

步骤三、将提取器抽真空至真空度为0.09MPa后，将提取器置于0℃条件下提取2h，得提取液；

步骤四、将提取液置于80℃条件下，水解40min，得水解液；

步骤五、将水解液置于0℃条件下，静置60min，打开提取器倒出提取液。

步骤六、将提取液分别测定507nm和539nm的吸光度，代入实施例1的吸光度方程中计算花青素总量，具体结果如表2所示。

表2

由上表可见，使用此方法检测结果与品种审定信息中提供数据之间变异系数＜5％，可做同一认定。

实施例3(以徐紫薯2号为例)

一种紫薯花青素的提取方法：

步骤一、将紫薯洗净，用切丝机将紫薯切成直径为1mm的细丝；

步骤二、将粉碎后的紫薯转移至棕色玻璃制成的提取器中，按照物液比为1:10加入提取液，提取液为乙醇、盐酸和水的混合物，V_乙醇：V_盐酸：V_水＝1:1.2:0.8；

步骤三、将提取器抽真空至真空度为0.1MPa后，将提取器置于4℃条件下提取1.5h，得提取液；

步骤四、将提取液置于120℃条件下，水解20min，得水解液；

步骤五、将水解液置于4℃条件下，静置30min，打开提取器倒出提取液。

步骤六、将提取液分别测定507nm和539nm的吸光度，代入实施例1的吸光度方程中计算花青素总量，具体结果如表3所示。

表3

由上表可见，使用此方法检测结果与品种审定信息中提供数据之间变异系数＜5％，可做同一认定。

准确度验证

将已知浓度的矢车菊素和芍药素标准品混合，检测其在507nm和539nm的吸光度，按公式①和②计算矢车菊素浓度和芍药素浓度以及其与实际值的变异系数，结果如表4所示。

表4

由上表可以看出，本发明提供检测方法的检测值与标样配制实际值之间的变异系数均小于5％，可做同一认定。

将20个紫薯品种分别用本方法和高效液相色谱法检测，比较其矢车菊素浓度和芍药素浓度以及二者间变异系数，结果如表5所示。

高效液相色谱的检测条件为：色谱柱：C18柱，150mm*4.6mm*5μm；流动相A：1％甲酸水溶液；流动相B：1％甲酸乙腈溶液梯度洗脱；检测波长：530nm，柱温：35℃。

表5

由上表可以看出，本发明提供的双波长紫外分光光度法与HPLC法的检测检测结果之间的变异系数均＜5％，可做同一认定。

检测效率比较

对比本方法与常规方法的耗时情况，结果如表6所示。

表6

由上表可以看出，在样品前处理阶段，本方法前处理过程的效率比匀浆法提升5倍，比烘干制粉法提升24倍；在检测阶段，本方法比液相色谱法提升检测效率40倍，合并总过程提升效率至少200倍。

本发明λ₁为505-510nm，λ₂为535-540nm范围内的其他波长同样也能快速准确的检测紫薯花青素中矢车菊素和芍药素的含量。

综上所述，本发明提供的紫薯花青素的检测方法可以实现对紫薯中矢车菊素和芍药素同时、快速、准确的测定，大大降低了测试成本与仪器限制，特别是针对紫薯产区收购现场定价检测任务，更具实际意义。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种紫薯花青素的提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

将紫薯切丝，加入提取溶剂，于真空度为0.09-0.1MPa，温度为0-4℃的条件下提取1-2h，得提取液；将所述提取液水解，静置分离，得紫薯花青素提取物。

2.如权利要求1所述的紫薯花青素的提取方法，其特征在于，紫薯采用鲜样，且将紫薯鲜样切成直径为1-3mm的细丝。

3.如权利要求1所述的紫薯花青素的提取方法，其特征在于，所述提取溶剂和紫薯的质量比为1:5-10。

4.如权利要求1所述的紫薯花青素的提取方法，其特征在于，所述提取溶剂为乙醇、浓盐酸和水的混合物，其中所述乙醇、浓盐酸和水的体积比为1:0.8-1.2:0.8-1.2。

5.如权利要求4所述的紫薯花青素的提取方法，其特征在于，所述乙醇、浓盐酸和水的体积比为1:1:1。

6.如权利要求1所述的紫薯花青素的提取方法，其特征在于，所述水解的温度为80-120℃，水解时间为20-40min。

7.如权利要求6所述的花青素的提取方法，其特征在于，所述水解的温度为100℃，水解时间为30min。

8.如权利要求1所述的花青素的提取方法，其特征在于，静置温度为0-4℃，静置时间为30-60min。

9.一种紫薯花青素的检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

取权利要求1-8任一项所述方法提取的紫薯花青素，按照以下方程计算紫薯中矢车菊素和芍药素的含量：A_λ1＝35.70×C_矢+48.01×C_芍，A_λ2＝19.69×C_矢+27.35×C_芍；其中，λ₁为505-510nm，λ₂为535-540nm；A_λ1、A_λ2为提取的紫薯花青素分别在λ₁、λ₂波长处的吸光度；C_矢、C_芍分别为提取的紫薯花青素中矢车菊素和芍药素的浓度。