高压脉冲电场辅助酸化乙醇提取蓝靛果花色苷工艺的制作方法

背景技术：
：蓝靛果(Loniceraedulis)又叫蓝靛果忍冬、黑瞎子果、山茄子、鸟啄李和羊奶子等，在植物分类学上属于忍冬科、忍冬属、忍冬亚属、囊管组、蓝果亚组，多年野生浆果类落叶小灌木，是一种新兴的野生浆果资源，主要分布在我国吉林省长白山、黑龙江省大兴安岭东部山区以及内蒙古、华北、西北和四川等地。蓝靛果果实营养丰富，富含多酚、花色苷等功能性成分，被世界粮农组织定为世界稀有珍贵野生浆果。

目前蓝靛果提取出来的花色苷,具有抗肿瘤、抗氧化、抗疲劳、调节免疫、保护视力、降血脂、抗炎以及促进肝损伤修复等多种生物活性，在食品、化妆甚至医药等方面都有着巨大的应用潜力。

近年来对蓝靛果花色苷的提取进行了大量研究，蓝靛果花色苷的提取方法主要有传统有机溶剂萃取、超声波辅助提取、微波辅助提取、超临界CO₂萃取，然而这些方法均存在一定的缺陷，传统有机溶剂萃取操作简单，但得率低、溶剂消耗量大、生产周期长；超声波辅助提取和微波辅助提取得率高于传统有机溶剂萃取，但操作复杂、能耗过大，且微波过程中产生的高温有可能造成花色苷的降解或氧化，降低得率；超临界CO₂萃取得率高，但生产成本过高。现今，高压脉冲电场被广泛用于生物活性物质的提取，具有明显的效果，多数研究表明，其主要原因是在强电场作用下细胞膜受到破坏而导致细胞裂解，利于活性物质的释放，同时，高压脉冲电场具有简便、重复性好、效率高、各项参数易调控等优点。

基于此，本发明提供了一种高压脉冲电场辅助酸化乙醇提取蓝靛果花色苷的方法，利用高压脉冲电场的优势，实现蓝靛果花色苷的高效快速提取。

技术实现要素：
：基于上述现有技术存在的缺陷，本发明提出一种高压脉冲电场辅助酸化乙醇提取蓝靛果花色苷的方法，该方法工艺简单、提取率高、耗时少，可实现蓝靛果花色苷的高效快速提取。

其工艺流程及其控制条件如下：

A.原料预处理：将置于-20℃冰柜冷冻保存的蓝靛果取出放于冷冻干燥机中冷冻干燥，干燥后的果实经破碎机破碎成粉末过1mm尼龙筛网后储存在室温下备用。

B.酸化乙醇混合：取一定量的蓝靛果粉末，按照比例加入0.1％(v/v)盐酸乙醇。

C.高压脉冲电场处理：将上述混合浆液以7mL/min流速经蠕动泵泵送至高压脉冲电场处理室，在一定电场强度(kV/cm)和脉冲数(个)条件下进行高压脉冲电场处理。

D.分离：将经高压脉冲电场处理的浆液置于低速离心机中离心(4000r/min,15min)，取上清液，即为花色苷提取液。

E.定容：准确吸取1.25mL花色苷提取液，加入50mL容量瓶中，分别用pH1.0的氯化钾-盐酸缓冲溶液和pH4.5的醋酸钠-醋酸缓冲溶液定容备用。

F.测定吸光值：分别取适量定容后的溶液置于试管中，于40℃恒温水浴中水浴40min后，以蒸馏水为空白对照分别在510nm和700nm下测定吸光值，计算花色苷含量。

本发明具有以下优点和效果：

1.本发明首次采用高压脉冲电场辅助酸化乙醇提取蓝靛果花色苷，在高压脉冲电场作用下，植物细胞破壁裂解或穿孔，促进蓝靛果细胞内花色苷活性成分的释放，提高花色苷得率，缩短提取时间，减少耗能，真正达到高效提取。

2.本发明的方法具有操作工艺简单、易行，生产成本低，提取效率高，产品质量好等显著优点。

3.本发明得到的蓝靛果花色苷，可作为一种天然食品添加剂应用于食品和保健食品等各领域。

附图说明：

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1是乙醇浓度变化对蓝靛果花色苷含量的影响规律图；

图2是电场强度变化对蓝靛果花色苷含量的影响规律图；

图3是脉冲数变化对蓝靛果花色苷含量的影响规律图；

图4是料液比变化对蓝靛果花色苷含量的影响规律图。

具体实施方式

实施例1、高压脉冲电场辅助酸化乙醇提取蓝靛果花色苷工艺响应面优化试验

1、样品准备与试验过程

(1)将置于-20℃冰柜冷冻保存的蓝靛果取出放于冷冻干燥机中冷冻干燥，干燥后的果实经破碎机破碎成粉末过1mm尼龙筛网后储存在室温下备用。

(2)取一定量的蓝靛果粉末，按照比例加入0.1％(v/v)盐酸乙醇后以7mL/min流速经蠕动泵泵送至高压脉冲电场处理室，在一定电场强度(kV/cm)和脉冲数(个)条件下进行高压脉冲电场处理。

(3)将经高压脉冲电场处理的浆液置于低速离心机中离心(4000r/min,15min)，准确吸取1.25mL上清液即花色苷提取液，加入50mL容量瓶中，分别用pH1.0的氯化钾-盐酸缓冲溶液和pH4.5的醋酸钠-醋酸缓冲溶液定容。

(4)分别取适量定容后的溶液置于试管中，于40℃恒温水浴中水浴40min后，以蒸馏水为空白对照分别在510nm和700nm下测定吸光值，通过pH示差法计算花色苷含量。

(5)花色苷含量计算公式为：

2、试验设计与统计分析

(1)单因素试验

以乙醇浓度、电场强度、脉冲数和料液比为主要影响因素，花色苷含量为评价指标进行单因素试验，每次试验平行测定三次，取其平均值。

(2)响应面法优化设计

根据单因素试验结果，选取对蓝靛果花色苷含量响较显著的乙醇浓度、电场强度、脉冲数和料液比这四个因素，根据Box-Behnken设计原则设计试验，并利用design expert软件进行数据处理，建立二次多项回归模型，对试验结果进行预测分析。设计因素水平表见表1。

表1响应面试验变量与编码表

以乙醇浓度(X₁)、电场强度(X₂)、脉冲数(X₃)和料液比(X₄)为自变量,以蓝靛果花色苷含量为响应值(Y)，响应面试验设计方案及结果见表2。

表2响应面试验设计及结果

(3)模型的建立和统计分析

利用designexpert软件对表2试验数据进行多元回归分析，去除不显著项后，得到响应变量(乙醇浓度、电场强度、脉冲数和料液比)与响应值(花色苷含量)之间的二次多项回归方程：

Y＝-76.76933+0.57962X₁+1.68863X₂+6.30625X₃+1.07572X₄+3.55000E-003X₁X₂-0.015000X₁X₃+2.27500E-003X₁X₄+7.00000E-003X₂X₃-1.85000E-003X₂X₄-9.5000E-003X₃X₄-5.10083E-003X₁²-0.043403X₂²-0.24940X₃²-6.95083E-003X₄²

F检验可判定各因子与响应值之间线性关系显著性，P值越小，说明变量越显著。由方差分析表(表3)可知，其因变量和全体自变量之间的线性关系显著(R²＝0.9982)，模型显著水平小于0.0001，所以该回归方差模型极显著。

表3二次回归模型方差分析结果

(4)试验结果分析与优化

模型分析可知，高压脉冲电场辅助酸化乙醇提取蓝靛果花色苷最佳工艺参数：乙醇浓度68.12％，电场强度21.31kV/cm，脉冲数9.38个，料液比1:79.27g/mL。在此条件下，得到的花色苷含量为33.1877mg/g蓝靛果粉末。

试验1、高压脉冲电场辅助酸化乙醇提取蓝靛果花色苷过程试验

(1)将置于-20℃冰柜冷冻保存的蓝靛果取出放于冷冻干燥机中冷冻干燥，干燥后的果实经破碎机破碎成粉末过1mm尼龙筛网后储存在室温下备用。

(2)取一定量的蓝靛果粉末，按照比例加入0.1％(v/v)盐酸乙醇后以7mL/min流速经蠕动泵泵送至高压脉冲电场处理室，在一定电场强度(kV/cm)和脉冲数(个)条件下进行高压脉冲电场处理。

(3)将经高压脉冲电场处理的浆液置于低速离心机中离心(4000r/min,15min)，准确吸取1.25mL上清液即花色苷提取液，加入50mL容量瓶中，分别用pH1.0的氯化钾-盐酸缓冲溶液和pH4.5的醋酸钠-醋酸缓冲溶液定容。

(4)分别取适量定容后的溶液置于试管中，于40℃恒温水浴中水浴40min后，以蒸馏水为空白对照分别在510nm和700nm下测定吸光值，通过pH示差法计算花色苷含量为32.96mg/g蓝靛果粉末。

试验2、乙醇浓度变化对蓝靛果花色苷含量的影响

在电场强度20kV/cm、脉冲数8个、料液比1:80的条件下，将酸化乙醇浓度设定为40-80％共5个变化值；其余同试验1，结果如图1。

当酸化乙醇浓度小于70％时，蓝靛果花色苷含量随乙醇浓度的增大而提高，这可能是由于随着乙醇浓度的增大，溶剂的渗透能力也随之增大，有利于花色苷类水溶性物质的溶出；当酸化乙醇浓度大于70％时，蓝靛果花色苷含量下降，这可能是由于乙醇浓度过大时，极性过低反而不利于花色苷类物质的溶出，导致花色苷含量出现下降趋势。因此,最佳的酸化乙醇浓度为70％。

试验3、电场强度变化对蓝靛果花色苷含量的影响

在酸化乙醇浓度70％、脉冲数8个、料液比1:80的条件下，将电场强度设定为10-30kV/cm共5个变化值；其余同试验1，结果如图2。

当电场强度小于20kV/cm时，蓝靛果花色苷含量随电场强度的增大而提高，这可能是由于在较大的外加电场的作用下会使蓝靛果表面的电荷量变多，导致蓝靛果细胞内外电位差增大，当其高于细胞膜的临界电位时，细胞膜就会被击穿，促进蓝靛果中花色苷等物质的溶出，增加提取量；当电场强度大于20kV/cm时，蓝靛果花色苷含量下降，这可能是由于过高的电场强度会导致花色苷结构发生变化，造成花色苷降解，使花色苷的提取量降低，导致花色苷含量出现下降趋势。因此，最佳的电场强度为20kV/cm。

试验4、脉冲数变化对蓝靛果花色苷含量的影响

在酸化乙醇浓度70％、场强度20kV/cm、料液比1:80的条件下，将脉冲数设定为4-12个共5个变化值；其余同试验1，结果如图3。

当脉冲数小于10时,蓝靛果花色苷含量随着脉冲数增大而提高，这可能是由于增大脉冲数个数，增加了电场与蓝靛果作用的时间和频率，溶剂在电流的带动下能够快速渗入细胞内部，促进花色苷的溶出；当脉冲数大于10时,蓝靛果花色苷含量降低，这可能是由于脉冲数过大破坏了细胞结构，使花色苷提取量降低，导致花色苷含量出现下降趋势。因此，最佳的脉冲数为10个。

试验5、料液比变化对蓝靛果花色苷含量的影响

在酸化乙醇浓度70％、场强度20kV/cm、脉冲数10个的条件下，将料液比设定为1:60-1:100个共5个变化值；其余同试验1，结果如图4。

当料液比小于1:80时，蓝靛果花色苷含量随着料液比增大而提高，这可能是由于提取溶剂体积的增大，扩大了组织细胞内外的浓度差，促进蓝靛果花色苷向提取溶剂中扩散，有利于花色苷溶出；当料液比大于1:80时，蓝靛果花色苷含量降低，这可能是由于溶剂过多影响了电流与蓝靛果细胞间的作用，影响了花色苷的溶出，使花色苷提取量降低，导致花色苷含量出现下降趋势。因此，最佳的料液比为1:80。