CN110903675A

CN110903675A - 一种纤维素酶协同超声波辅助提取红肉火龙果色素的方法

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Publication number: CN110903675A
Application number: CN201910679966.5A
Authority: CN
Inventors: 邓放明; 田艳; 段晓嫣
Original assignee: Hunan Agricultural University
Current assignee: Hunan Agricultural University
Priority date: 2019-07-26
Filing date: 2019-07-26
Publication date: 2020-03-24
Anticipated expiration: 2039-07-26
Also published as: CN110903675B

Abstract

本发明申请属于色素提取技术领域，具体公开了一种纤维素酶协同超声波辅助提取红肉火龙果色素的方法，包括以下步骤：(1)取无损伤的火龙果清洗、去除表面鳞片、凉干；(2)将步骤(1)中火龙果的果皮、果肉分离；(3)取步骤(2)中的果皮或果肉冻干，将冻干后的果皮或果肉粉碎过筛40目得粉末；(4)步骤(3)中的粉末，加入提取剂和辅助酶，使用超声处理提取色素，离心分离，取上清液；(5)步骤(4)中的上清液减压旋转蒸发去除溶剂、浓缩得到红色素粗提液。本发明主要用于提取火龙果色素，解决了现有火龙果色素提取技术中因火龙果色素溶出率低和耗时较长降低提取效率的问题，并降低了火龙果色素中的溶剂残留率。

Description

一种纤维素酶协同超声波辅助提取红肉火龙果色素的方法

技术领域

本发明属于色素提取技术领域，具体公开了一种纤维素酶协同超声波辅助提取红肉火龙果色素的方法。

背景技术

火龙果属于仙人掌科植物，植物性蛋白与膳食纤维含量丰富，常食可以改善便秘，糖尿病患者及高血脂症患者有辅助治疗作用。红心火龙果果皮和果肉色泽艳丽，富含甜菜苷类色素，是制备天然色素的优良资源。

目前，国内外火龙果色素主要采用溶剂提取法，所得的火龙果色素产品纯度不高，耗时较长，降低了提取效率；同时，在火龙果色素产品中存在提取剂残留、色素产品中含有果胶等问题，使得提取色素产品不合格。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纤维素酶协同超声波辅助提取红肉火龙果色素的方法，以解决现有技术中因火龙果色素溶出率低和耗时较长降低提取效率的问题，并降低了火龙果色素中的溶剂残留率。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：一种纤维素酶协同超声波辅助提取红肉火龙果色素的方法，包括以下步骤：

(1)取无损伤的火龙果清洗、去除表面鳞片、凉干；

(2)将步骤(1)中火龙果的果皮、果肉分离，将果皮切条、果肉打浆；

(3)取步骤(2)中的果皮或果肉冻干，将冻干后的果皮或果肉粉碎过筛40目得粉末；

(4)步骤(3)中的粉末，加入提取剂和辅助酶，使用超声处理提取色素，离心分离，取上清液；

(5)步骤(4)中的上清液减压旋转蒸发去除溶剂、浓缩得到红色素粗提液。

进一步，步骤(4)中使用的提取液为蒸馏水、乙醇、丙酮和/或甲醇，辅助酶为果胶酶或纤维素酶。

进一步，步骤(4)中使用的酶活力为2096U/mL的果胶酶用量为0.25-0.5mL，酶活力为2113U/mL的纤维素酶用量为0.2-1.25mL。

进一步，步骤(4)中使用的提取剂乙醇、丙酮和/或甲醇的浓度均为10％-50％。

进一步，步骤(4)中果皮或果肉与提取液的质量比为1:50-300。

进一步，步骤(4)中使用提取液的pH为2-10。

进一步，步骤(4)中超声波辅助处理条件为：功率50-400W，温度20-80℃，时间20-50min。

进一步，步骤(4)中离心转速为3800r，离心时间为15min。

本技术方案的工作原理及有益效果在于：

(1)发明人在实验过程中发现，超声波可与媒质产生相互作用，产生热作用、机械作用和空穴作用，在一定程度上破坏细胞壁结构，使细胞内物质快速溢出。从而细胞内成分更易进入溶剂；

(2)发明人在实验过程中发现，纤维素酶可以破坏火龙果果皮和果肉中的细胞壁，加快了细胞内色素物质的溢出，同时使提取溶剂能更快的溶取色素物质，可以提高火龙果果皮和果肉色素的提取得率。果胶酶处理对火龙果果皮和果肉色素提取得率的影响不明显。纤维素酶和果胶酶复合处理的火龙果果皮和果肉，其火龙果色素提取得率低于相同用量的纤维素酶组，说明两种酶无明显的协同作用；

(3)应用纤维素酶协同超声波辅助溶剂提取天然活性成分能够有效提高其提取得率、利于其生物活性的保留；

(4)本发明采用酶协同超声波辅助溶剂提取红肉火龙果果皮及果肉色素，应用响应面法优化其提取工艺条件，为火龙果色素的制备和火龙果资源的综合利用提供参考依据。

附图说明

图1是本发明一种纤维素酶协同超声波辅助提取红肉火龙果色素的方法实施例的不同酶种类对火龙果皮(a)及果肉(b)色素得率的影响；

图2是本发明中纤维素酶添加量对火龙果皮(a)、果肉(b)色素得率的影响；

图3是本发明中溶剂pH值对火龙果皮(a)、果肉(b)色素得率的影响

图4是本发明中乙醇浓度对火龙果皮(a)、果肉(b)色素得率的影响

图5是本发明中料液比对火龙果皮(a)、果肉(b)色素得率的影响

图6是本发明中超声功率对火龙果皮果(a)、果肉(b)色素得率的影响

图7是本发明中超声温度对火龙果皮(a)、果肉(b)色素得率的影响；

图8是本发明中超声时间对火龙果皮(肉)色素得率的影响；

图9是本发明中超声时间对火龙果皮(肉)色素得率的影响数据图；

图10是本发明中各因素交互作用对火龙果果皮色素得率的影响；

图11是本发明中各因素交互作用对火龙果果肉色素得率的影响示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

本发明中，提取色素均按以下步骤进行，一种纤维素酶协同超声波辅助提取红肉火龙果色素的方法，包括以下步骤：

(1)取无损伤的火龙果清洗、去除表面鳞片、凉干；

(4)步骤(3)中的粉末，加入提取剂和辅助酶，果皮或果肉与提取液的质量比为 1:50-300；本实施例中所用的提取液为蒸馏水、乙醇、丙酮和/或甲醇；辅助酶为果胶酶或纤维素酶；使用超声处理提取色素，将提取液离心，离心转速为3800r，离心时间为15min；离心后静置；本实施例中，超声功率为200W，超声作用时间为20-40min，超声温度为20-80℃。

(5)步骤(4)中的取上清液减压旋转蒸发去除溶剂、浓缩得到红色素粗提液。

本实施例中对酶-超声波法提取红肉火龙果果皮与果肉色素的单因素进行试验；具体如下：

(1)不同酶种类对红肉火龙果果皮与果肉色素提取效果影响的研究准确称取火龙果果皮(或果肉)冻干样品0.2500g，按料液比1:200(g/mL)溶解于pH 4.5的20％的乙醇中，按照空白组(不加酶)，a(0.25mL果胶酶)，b(0.25mL纤维素酶)，A(0.5mL果胶酶)，B(0.5mL纤维素酶)，a+b(0.25mL果胶酶+0.25mL纤维素酶)，A+B(0.5mL果胶酶+0.5mL纤维素酶)，在温度40℃,超声功率200W的条件下提取30min，离心取上清液，浓缩处理后定容至100mL，于538nm处测定吸光度A，计算火龙果红色素得率。

(2)酶添加量对红肉火龙果果皮与果肉色素提取效果影响的研究准确称取火龙果果皮(或果肉)冻干样品0.2500g，按料液比1:200(g/mL)溶解于pH 4.5的20％的乙醇中，分别添加0.2mL、0.25mL、0.5mL、0.75mL、1.0mL、1.25mL的最适辅助酶，在温度40℃，超声功率200W的条件下提取30min，离心取上清液，浓缩处理后定容至100mL，于538nm 处测定吸光度A，计算火龙果红色素得率。

(3)提取溶剂种类对红肉火龙果果皮与果肉色素提取效果影响的研究准确称取火龙果果皮(或果肉)冻干样品0.2500g，按料液比1:200(g/mL)分别加入pH值为4.5的蒸馏水、30％丙酮、30％甲醇、30％乙醇，添加0.5mL的纤维素酶，在温度40℃,超声功率200 W的条件下提取30min，离心取上清液，浓缩处理后定容至100mL，于538nm处测定吸光度A，计算火龙果红色素得率。

(4)浸提液pH对红肉火龙果果皮与果肉色素提取效果影响的研究准确称取火龙果果皮(或果肉)冻干样品0.2500g，按料液比1:200(g/mL)溶解于不同pH值的20％的乙醇，添加0.5mL纤维素酶，在温度40℃，超声功率200W的条件下提取30min，离心取上清液，浓缩处理后定容至100mL，于538nm处测定吸光度A，计算火龙果红色素得率。

(5)浸提液浓度对红肉火龙果果皮与果肉色素提取效果影响的研究准确称取火龙果果皮(或果肉)冻干样品0.2500g，按料液比1:200(g/mL)分别溶解于pH为4.5的1％、20％、40％、60％、80％的乙醇，添加0.5mL纤维素酶，在温度40℃，超声功率200W的条件下提取30min，离心取上清液，浓缩处理后定容至100mL，于538nm处测定吸光度A，计算火龙果红色素得率。

(6)料液比对红肉火龙果果皮与果肉色素提取效果影响的研究准确称取火龙果果皮 (或果肉)冻干样品0.2500g，分别按照料液比为1:50(g/mL)、1:100(g/mL)、1:150 (g/mL)、1:200(g/mL)、1:250(g/mL)、1:300(g/mL)溶解于pH值为4.5的20％的乙醇，添加0.5mL纤维素酶，在温度40℃，超声功率200W的条件下提取30min，离心取上清液，浓缩处理后定容至100mL，于538nm处测定吸光度A，计算火龙果红色素得率。

(7)超声功率对红肉火龙果果皮与果肉色素提取效果影响的研究准确称取火龙果果皮(或果肉)冻干样品0.2500g，按料液比为1:200(g/mL)加入pH值为4.5的20％的乙醇，添加0.5mL纤维素酶，分别在超声功率50W、100W、200W、300W、400W，温度40℃的条件下提取30min，离心取上清液，浓缩处理后定容至100mL，于538nm处测定吸光度 A，计算火龙果红色素得率。

(8)超声温度对红肉火龙果果皮与果肉色素提取效果影响的研究准确称取火龙果果皮(或果肉)冻干样品0.2500g，按料液比为1:200(g/mL)加入pH值为4.5的20％的乙醇，添加0.5mL纤维素酶，分别在超声温度20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、 80℃，超声功率200W的条件下提取30min，离心取上清液，浓缩处理后定容至100mL，于538nm处测定吸光度A，计算火龙果红色素得率。

(9)提取时间对红肉火龙果果皮与果肉色素提取效果影响的研究准确称取火龙果果皮(或果肉)冻干样品0.2500g，按料液比为1:200(g/mL)加入pH值为4.5的20％的乙醇，添加0.5mL纤维素酶，在温度40℃，超声功率200W的条件下分别超声10min、 20min、30min、40min、50min，离心取上清液，浓缩处理后定容至100mL，于538nm处测定吸光度A，计算火龙果红色素得率。

本实施例中对响应面优化酶协同-超声波同步辅助提取红肉火龙果果皮与果肉色素工艺的试验设计

根据单因素试验结果，应用Box-Behnken中心组合的实验设计原理，选取火龙果果皮(果肉)色素得率作为响应值，超声时间(A)、提取温度(B)、超声功率(C)和乙醇浓度(D)四个因素，在单因素试验的基础上采用四因素三水平的应面分析方法，因素与水平如表1。

表1酶-超声波辅助法提取火龙果果皮(肉)色素响应面试验因素水平表

本实施例中，对辅助酶进行测定，具体如下：

(1)纤维素酶活力的测定

参照NY/T 912-2004分光光度法。经测定，试验中所用纤维素酶稀释液活力为:2113 U/mL。

(2)果胶酶活力的测定

采用DNS比色法。经测定，试验中所用果胶酶稀释液活力为:2096U/mL。

(3)火龙果甜菜苷得率的计算

火龙果色素粗提取液定容至100ml，用紫外光分光光度计于538nm处测得相应吸光度 Aλ，按照公式(3)并计算总甜菜苷得率。

总甜菜苷含量＝A_λ×M_W×n×V×100/εL(mg/100g)

其中：A_λ——538nm处吸光值吸光值；MW——标准甜菜苷摩尔质量分数：550.46；m——火龙果干粉质量(g)；n——稀释因子；V——提取液体积；ε——标准甜菜苷摩尔消光系数：61600；

本实施例中，通过实验得出酶种类对火龙果果皮和果肉红色素提取效果的影响，结合图 1所示(CK:不加酶，a:0.25mL果胶酶，b:0.25mL纤维素酶，A:0.5mL果胶酶，B:0.5mL纤维素酶，a+b:0.25mL果胶酶+0.25mL纤维素酶，A+B:0.5mL果胶酶+0.5mL纤维素酶)，添加纤维素酶能提高火龙果果皮和果肉色素的提取得率。但添加果胶酶对火龙果果皮和果肉色素提取得率的影响不明显。另外，两种酶复合添加，火龙果色素提取得率低于相同用量的纤维素酶组，表明两种酶无明显的协同作用。图3中，CK:不加酶，a:0.25mL果胶酶，b:0.25 mL纤维素酶，A:0.5mL果胶酶，B:0.5mL纤维素酶，a+b:0.25mL果胶酶+0.25mL纤维素酶，A+B:0.5mL果胶酶+0.5mL纤维素酶。

本实施例中通过实验得出对纤维素酶添加量对火龙果果皮和果肉红色素提取效果的影响如图2所示，由图2可知：在一定范围内，火龙果果皮和果肉色素提取得率随纤维素酶用量的增加而增加，在酶添加量为0.7mL时，火龙果果皮色素提取得率已接近最大值；在酶添加量为0.5mL时，火龙果果肉色素提取得率达到最大值。

本实施例中通过实验得出溶剂种类对火龙果果皮和果肉红色素提取效果的影响；结果如图3所示，由图3可知：用蒸馏水、30％甲醇、30％乙醇、30％丙酮4种提取溶剂提取红肉火龙果果皮和果肉色素，提取得率有差异，30％丙酮作为提取溶剂，其提取效果略优于30％甲醇和30％乙醇，但差别不大，蒸馏水的提取效果最差，原因可能是极性有机溶剂有利于去除火龙果色素提取液中部分蛋白质和杂质。但丙酮和甲醇有一定毒性，对人体健康有危害，且乙醇价格相对便宜，因此，选取乙醇作为提取火龙果果皮(肉)红色素的提取溶剂比较合适。

本实施例中通过实验得出溶剂pH值对火龙果果肉(皮)红色素提取效果的影响，由图 4可以看出，不同pH值得乙醇溶剂提取火龙果果皮及果肉色素的提取得率不同。在酸性条件下火龙果色素提取得率大于其在碱性条件下的提取得率，在pH 4.0到6.0时，火龙果色素得率差别不大，pH为5时火龙果色素得率最高，可能是pH5.0时，纤维素酶的活性最佳；当pH≧8时，火龙果果皮及果肉色素提取得率大幅度下降，可能是在碱性条件下甜菜苷中的酚羟基转化成含酚盐阴离子的化合物，从而导致火龙果色素红色褪去。因此，在弱酸性条件下有利于火龙果红色素的提取。

本实施例中，通过实验得出乙醇浓度对火龙果果肉(皮)红色素提取效果的影响；图5可以看出，在一定范围内，乙醇浓度的增加可以提高火龙果色素的色素得率，当乙醇浓度为20％和40％时，火龙果果皮(肉)色素得率差别不大。但当乙醇浓度大于40％时，火龙果果皮(肉) 色素得率略有下降。可能是火龙果色素主要成分为水溶性色素，有机溶剂浓度过高不利于色素的提取；且纤维素酶为蛋白质，乙醇浓度过高影响酶活性。因此，提取火龙果果皮(肉) 色素乙醇的适宜浓度为20％。

本实施例中通过实验得出液料比对火龙果果皮和果肉红色素提取效果的影响，由图6可以看出，火龙果果皮色素与果肉色素得率随料液比的变化规律相似，当料液比在1:200 (g/mL)以下时，火龙果色素得率随着提取溶剂的增加而增加，可能是提取溶剂量过少，火龙果冻干粉末复水不完全，色素分子溶解不充分，导致提取不完全；料液比为1:200 (g/mL)时色素提取得率最高；而提取溶剂加入过多时，火龙果色素得率不再升高，甚至有略微下降。因此，选择1:200(g/mL)作为色素提取的适宜料液比。

本实施例中通过实验得出超声功率对火龙果果皮和果肉红色素提取效果的影响，由图7 可以看出，当超声功率为300W时，火龙果果皮及果肉色素得率均达到最大值，当功率小于 300W时，火龙果色素得率随超声功率增大而提高，当超声功率超过300W后，色素得率有所下降。因为超声波可与媒质产生相互作用，产生热作用、机械作用和空穴作用，在一定程度上破坏细胞壁结构，使细胞内物质快速溢出，但功率过高可能会破坏目标物分子结构。因此，选择300W的超声功率提取火龙果果皮及果肉色素比较适宜。

本实施例中通过实验得出超声温度对火龙果果皮和果肉红色素提取效果的影响，从图8 可以看出，超声温小于度40℃时，随温度的升高，火龙果果皮(肉)色素得率增加；当提取温度为40℃时火龙果果皮(肉)色素得率最大，但当温度大于40℃时，随温度的升高，火龙果果皮(肉)色素得率下降，当温度为80℃时，色素颜色变浅，说明火龙果红色素的热稳定性较差。因此，在室温条件下就可以较好的提取出火龙果果皮及果肉色素。

通过实验得出超声时间对火龙果果皮与果肉红色素提取效果的影响，从图11可以看出，当火龙果果皮提取时间为20min时，火龙果果肉提取时间为30min时，色素得率最大。

本实施例中通过实验得出响应面法优化酶-超声波辅助提取火龙果色素工艺结果，具体如下：

(1)Box-Behnken试验设计及结果结合前期单因素试验结果根据单因素试验结果，选取超声时间(min)、温度(℃)、超声功率(W)、乙醇浓度(％)为自变量，以火龙果色素得率(mg/100g)为响应值，利用Design Expert 8.0软件中的Box-Behnken设计四因素三水平响应面优化试验。试验设计及试验结果见表2。

表2酶-超声波法提取火龙果果皮色素响应面分析法试验设计及结果

(2)回归方程方差分析；对表2的试验数据进行多元二次回归拟合，得到应变量(Y火龙果果皮色素得率)对自变量(A超声时间、超声功率、C时间和D乙醇浓度)的关系为：

Y＝78.24+5.97A+0.82B+1.75C+2.51D-0.38AB+1.94AC+2.38AD-0.83BC-0.88BD+1.25CD-8. 49A²-8.12B²-5.51C²-5.98D²

为检测回归方程有效性，利用Design Expert8.0软件对其进行进一步分析。其中火龙果果皮色素得率的系数显著性结果见表3。

表3酶-超声波法提取火龙果果皮色素影响因素响应面回归模型的方差分析

***(极显著，P＜0.001)，**(非常显著，P＜0.01)，*(显著，P＜0.05)

从表3可知，模型P值﹤0.0001，该模型具有统计学意义。模型失拟项值表示模型预测值与实际值不拟合的概率，本试验中模型失拟项P值为0.3367(大于0.1)，模型失拟项不显著，说明此模型拟合度较好。方程中的一次项A(时间)、C(超声功率)、D(乙醇浓度) 对响应值Y(火龙果果皮色素得率)的影响极显著(P＜0.01)，B(温度)对响应值Y的影响显著(P＜0.05)；二次项A²、B²、C²、D²对Y的影响极显著(P＜0.01)；交互项AC、AD 对响应值Y的影响显著(P＜0.05)，AB、BD、BC、CD、对响应值Y的影响不显著。由此可以得出，各试验因素与响应值(火龙果果皮色素得率)之并非简单的线性关系。响应值的相关系数R²＝0.9852，说明火龙果果皮色素得率的试验值和预测值之间有较好的一致性；模型的修正决定系数R² _Adj＝0.9705，说明火龙果果肉色素的模型能够在97.05％的程度上解释试验。 CV/％(离散系数)可表示试验的精确度，试验可靠性随着离散系数的增大而变差，本试验中离散系数为1.88％，说明模型方程能较好地反应试验真实值。

综上所述，该回归模型拟合度良好，试验误差小，能准确分析和预测酶-超声波同步辅助提取火龙果果皮色素的得率。

(3)响应面曲面分析；运用Design-Expert 8.0软件得到的响应面图形如图9所示。通过试验发现，酶-超声波辅助提取火龙果果皮色素提取过程中的各参数变化对火龙果果皮色素得率会产生不同影响。图9a显示了提取时间(a)和提取温度(b)对火龙果果皮色素得率(Y)的影响，由图可直观得出，当超声功率与乙醇浓度固定在零水平时，即在超声功率300W、乙醇浓度为20％的条件下A和B对Y的交互作用不显著；图9b显示了提取时间与超声功率对火龙果果皮色素得率的影响，即A和C对Y存在交互作用：随着提取时间值和超声功率的增加，火龙果果皮色素得率逐渐升高，但当提取时间和超声功率增大到一定值后，火龙果果皮色素的得率却随着提取时间的增加和超声功率的增大而降低。同理，a和d所对应的相应曲面图形坡度陡峭，等高线形状趋于椭圆形且排列紧密，说明提取时间和乙醇浓度对火龙果果皮色素得率的相互影响较大，而A和B、B与C、C与D对Y的响应面图形坡度相对平缓，等高线排列较稀疏，表明提取温度与提取时间、提取时间与超声功率、提取时间与乙醇浓度对火龙果果皮色素得率的交互影响相对较弱。

(4)提取参数优化及模型验证运用根据所得模型，预测出在稳定状态下最佳提取工艺参数为：提取时间24.28min、提取温度39.18℃、超声功率326.97W、乙醇浓度23.23％。在此条件下，火龙果果皮色素得率为80.1612mg/100g。考虑到实际操作及设备参数调整可行性，调整最优提取工艺参数为：提取时间24min、提取温度39℃、超声功率325W、乙醇浓度23％。在此条件下采用酶-超声波同步辅助提取火龙果果皮色素(3次平行实验)，得到火龙果果皮色素得率为81.6613±0.762mg/100g，与预测值接近，说明优化结果可行。

本实施例中，对火龙果果肉色素提取进行优化，具体如下：

(1)Box-Behnken试验设计及结果；试验设计与火龙果果皮色素提取的方法一致，试验设计及结果见表4。

表4酶-超声波法提取火龙果果肉色素响应面分析法试验设计及结果

2)回归方程方差分析对表2.6的试验数据进行多元二次回归拟合，获得应变量(Y火龙果果肉色素得率)对自变量(A超声时间、超声功率、C时间和D乙醇浓度)的关系为：

Y＝276.79+12.42A+3.31+2.07C+4.70D-0.65AB+2.00AC+2.12AD-2.08BC-2.19BD+2.68CD- 20.04A²-15.58B²-12.23C²-13.44D²

利用分析软件进一步对其进行分析，以检测回归方程有效性。其中火龙果果肉色素得率的系数显著性结果见表5。

表5酶-超声波法提取火龙果果肉色素影响因素响应面回归模型的方差分析

***(极显著，P＜0.001)，**(非常显著，P＜0.01)，*(显著，P＜0.05)

从表5可知，模型的P值﹤0.0001，说明该模型具有统计学意义。模型失拟项值表示模型预测值与实际值不拟合的概率，本试验中模型失拟项P值为0.7679(大于0.1)，模型失拟项不显著，说明此模型拟合度较好。方程的一次项中A(时间)、B(温度)、D(乙醇浓度)对响应值Y(火龙果果肉色素得率)的影响极显著(P＜0.01)，C(超声功率)对响应值Y的影响显著(P＜0.05)；二次项A2、B2、C2、D2对Y的影响极显著(P＜0.01)；交互项AC、AD对响应值Y的影响显著(P＜0.05)，AB、BD、BC、CD、对响应值Y的影响不显著。由此可以得出，各试验因素与响应值之间的关系并非简单的线性关系。响应值的相关系数R2＝0.9786，说明火龙果果肉色素得率的试验值和预测值之间有较好的一致性；模型的修正决定系数R2Adj＝0.9573，说明火龙果果肉色素的模型能够在95.73％的程度上解释试验。 CV/％(离散系数)可表示试验的精确度，试验可靠性随着离散系数的增大而变差，本试验中离散系数为2.31％，说明模型方程能较好地反应试验真实值。

综上所述，该回归模型拟合度良好，试验误差小，能准确分析和预测酶-超声波同步辅助提取火龙果果肉色素的得率。

(3)响应面曲面分析运用Design-Expert 8.0软件得到的响应面图形如图10所示。通过试验发现，酶-超声波辅助提取火龙果果肉色素提取过程中的各参数变化对火龙果果肉色素得率会产生不同影响。图10a显示了提取时间(A)和提取温度(B)对火龙果果肉色素得率(Y)的影响，由图可直观得出，当超声功率与乙醇浓度固定在零水平时，即在超声功率300W、乙醇浓度为20％的条件下A和B对Y的交互作用不显著；图10b显示了提取时间与超声功率对火龙果果肉色素得率的影响，即A和C对Y存在交互作用：随着提取时间值和超声功率的增加，火龙果果肉色素得率逐渐升高，但当提取时间和超声功率增大到一定值后，火龙果果肉色素的得率却随着提取时间的增加和超声功率的增大而降低。同理，由图10 c～f可得，A和D所对应的相应曲面图形坡度陡峭，等高线形状趋于椭圆形且排列紧密，说明提取时间和乙醇浓度对火龙果果肉色素得率的相互影响较大，而A和B、B与C、C与D对 Y的响应面图形坡度相对平缓，等高线排列较稀疏，表明提取温度与提取时间、提取时间与超声功率、提取时间与乙醇浓度对火龙果果肉色素得率的交互影响相对较弱。

(4)提取参数优化及模型验证运用

据所得到的模型，预测出在稳定状态下最佳提取工艺参数为：提取时间34.27min、提取温度40.50℃、超声功率312.72W、乙醇浓度22.93％。在此条件下，火龙果色素得率为279.5602mg/100g。考虑到实际操作及设备参数调整可行性，调整最优提取工艺参数为提取时间34min、提取温度41℃、超声功率315W、乙醇浓度23％。在此条件下采用酶-超声波同步辅助提取火龙果果肉色素(3次平行实验)，得到火龙果果肉色素得率为278.6604±1.0842mg/100g，与预测值接近，说明优化结果可行。

通过本实施例中的实验可知，火龙果果皮色素的最佳提取工艺为提取时间24min、提取温度39℃、超声功率325W、乙醇浓度23％其得率为81.6613±0.762mg/100g；火龙果果肉色素的最佳提取工艺条件为：提取时间34min、提取温度41℃、超声功率315W、乙醇浓度23％，得率278.6604±1.0842mg/100g。纤维素酶-超声波提取火龙果果皮和果肉色素条件温和，能较好的保存其色素结构稳定性及生物活性。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims

1.一种纤维素酶协同超声波辅助提取红肉火龙果色素的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)取无损伤的火龙果清洗、去除表面鳞片、凉干；

2.根据权利要求1所述的一种纤维素酶协同超声波辅助提取红肉火龙果色素的方法，其特征在于，步骤(4)中使用的提取液为蒸馏水、乙醇、丙酮和/或甲醇，辅助酶为果胶酶或纤维素酶。

3.根据权利要求1所述的一种纤维素酶协同超声波辅助提取红肉火龙果色素的方法，其特征在于，步骤(4)中使用的提取剂乙醇、丙酮和/或甲醇的浓度均为10％-50％。

4.根据权利要求1所述的一种纤维素酶协同超声波辅助提取红肉火龙果色素的方法，其特征在于，步骤(4)中使用的酶活力为2096U/mL的果胶酶用量为0.25-0.5mL，酶活力为2113U/mL的纤维素酶用量为0.2-1.25mL。

5.根据权利要求1所述的一种纤维素酶协同超声波辅助提取红肉火龙果色素的方法，其特征在于，步骤(4)中果皮或果肉与提取液的质量比为1:50-300。

6.根据权利要求1所述的一种纤维素酶协同超声波辅助提取红肉火龙果色素的方法，其特征在于，步骤(4)中使用提取液的pH为2-10。

7.根据权利要求1所述的一种纤维素酶协同超声波辅助提取红肉火龙果色素的方法，其特征在于，步骤(4)中超声波辅助处理条件为：功率50-400W，温度20-80℃，时间20-50min。

8.根据权利要求1所述的一种纤维素酶协同超声波辅助提取红肉火龙果色素的方法，其特征在于，步骤(4)中离心转速为3800r，离心时间为15min。