2012年第 1期
总第 37卷
中 国 调 味 品
CHINA CONDIMENT 食品添加剂
均匀设计法优选盱眙野生枸杞红色素提取工艺
李文谦，茅燕勇
(淮阴工学院 生命科学与化学工程学院，江苏 淮安 223003)
摘要：摘要：用均匀设计法优化了盱眙野生枸杞红色素的提取工艺。以浸提率为指标，考察了不同浸提
溶剂、温度、料液比和浸提时间4个因素的影响，并对提取过程用多元回归方程进行了数值模拟。实验
得到优化的枸杞红色素提取工艺条件为：用石油醚一丙酮(1：1，v／v)混合溶剂浸提，浸提温度 44℃，料
液比 1：4O，浸提时间 1．6 h。结果表明，盱眙野生枸杞红色素的提取率为 94．25 ，实验结果与回归方
程的拟合值吻合良好 。
关键词：枸杞；红色素；提取；均匀设计；优化
中图分类号：TS202．3 文献标识码：B 文章编号：1OOO一9973(2012)01—0104—04
Optimization of the extraction technology for wild Fructus Lycii
red pigment in Xuyi based on UnifOrm design
LI W en-qian，MAO Yan-yong
(Department of Biology and Chemical Engineering，Huaiyin Institute
of Technology，Huai an 223003，China)
Abstract：An extraction technology of wild Fructus Lycii red pigment in Xuyi was optimized by a uni—
form design experiment．The effect of extraction solvent，extracting time，temperature and ratio of
material tO liquor on the extraction yield of red pigment was investigated．A mathematical simulation
based on extraction was processed． The optimum technology parameters are： extracting time
1．6 hour，ratio of material to liquor 1：40 g／mL，temperature of 45℃ with petroleum ether—acetone
(1：1，v／v)．Under the optimized condition，the extraction rate of red pigment is 94．25 ．The real
determined values are consistent with predicted values by a regression equation．
Key words：Fructus Lycii；red pigment；extraction；uniform design experiment；optimization
枸杞红色素是存在于枸杞浆果中各种呈色物质的 生素 A的前体、预防癌症、通过抗氧化作用以减少自
总称，现代药物学研究表明，枸杞红色素是枸杞中的重
要生物活性成份之一，主要包括类胡萝素和少量叶黄
素及其它有色物质。根据联合国 FAO／WHO联合食
品添加剂专家委员会规定：凡从已知食物中分离出来，
化学结构无变化的色素，使用浓度又符合原食物中的
天然浓度时，可看作是食品，不需要毒理学资料 。故
可认为枸杞色素本身安全无毒，安全性能好，可用于维
由基对细胞遗传物质和细胞膜的损伤、提高免疫力及
减弱放疗和化疗对机体的毒副作用[2]。近 20年来，研
究者们在从枸杞中提取枸杞色素等方面作了大量的研
究[3-9]，但是针对盱眙地产野生枸杞红色素的研究还未
见报道。盱眙野生枸杞生长于江苏省盱眙铁山寺自然
保护区，本文采用均匀设计法，优化盱眙野生枸杞红色
素的提取工艺。
收稿 日期：2011一O8—16
作者简介：李文谦(1979--)，女，讲师，硕士。主要从事微生物与酶工程方面的研究。
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1 材料与方法
1．1 试验材料
盱眙野生枸杞采自江苏省盱眙铁山寺自然保护区。
1．2 主要设备
9423BC一1型电热鼓风干燥箱 上海福玛实验设
备有限公司；752型紫外光栅分光光度计 上海精密
科学仪器有限公司；PPTHW 型调温电热器 上海苏
达实验仪器有限公司；TD-2型不锈钢恒温电热板 江
苏省金坛市荣华仪器制造有限公司；YP601N型电子
天平 上海精密科学仪器有限公司；SHB一ⅢA型循环
水式多用真空泵 江苏金坛市华欧实验仪器厂 。
1．3 实验方法
1．3．1 盱眙野生枸杞红色素的提取方法
首先对枸杞进行预处理，将清洗干净的枸杞在
80℃干燥 24 h，放入密闭容器中备用，称取 5 g已捣
碎混匀的干燥枸杞样品，加入适量提取剂提取，然后将
提取液过滤至 50 mL容量瓶中。如此反复提取残渣
数次并过滤，直至提取液无色，合并提取液，摇匀，置暗
处供比色用。用 1 cm 比色皿 以溶剂作为空白，在
450 nm波长处测定吸光值。将无水乙醚多次提取的
测定值作为完全提取的测量值，其他条件下的测定值
与之相比，得到该条件下的浸提率，即：
红色素的浸提率=A／ ×100 。
A为红色素在 450 nm处吸光值；
A。为石油醚提取液的吸光值。
1．3．2 盱眙野生枸杞红色素提取工艺的单因素试验
1．3．2．1 浸提溶剂的选择
在料液比1：30，浸提温度 3O℃，提取时间l h条
件下，分别对乙醇、丙酮、石油醚、甲醇、乙醚、石油醚一
丙酮(1：1，v／v)6种溶剂系统的浸提效果进行比较，
根据枸杞红色素得率选择合适的浸提溶剂。
1．3．2．2 浸提溶剂比例的选择
按照步骤 1．3．2．1确定的浸提溶剂，在料液比
1：30，浸提温度 3O℃，提取时间 1 h条件下，对石油
醚：丙酮比例分别为 1：3，l：2，1：1，2：1，3：1的浸
提效果进行比较，根据枸杞红色素得率选择合适的浸
提溶剂。
1．3．2．3 浸提温度选择实验
按照步骤 1．3．2．1和 1．3．2．2确定的浸提溶剂及
比例，在料液比1：3O，提取时间 1 h条件下，控制反应
温度分别为 25，3O，35，4O，45，5O℃，比较不同温度下
红色素的提取效果。
1．3．2．4 浸提时间选择实验
按照步骤 1．3．2．1和 1．3．2．2和 1．3．2．3确定的
浸提溶剂及比例和浸提温度下，分别浸提0．5，1，1．5，
2，2．5，3 h，比较不同浸提时间下红色素的提取效果。
1．3．2．5 料液比选择实验
按照上述步骤确定的浸提溶剂及比例和浸提温
度、时间条件下，分别按料液比 1；10，1：20，1：3O，
1：40，1：50浸提 ，比较不 同料液 比条件下红色素 的
提取效果。
1．3．3 盱眙野生枸杞红色素提取工艺的均匀设计
根据单因素实验结果，选择合适的浸提溶剂，分
别以浸提温度(A)、浸提时间(B)和料液比(C)为影响
因素，以枸杞红色素的提取率为指标，选择均匀设计
U 。(4。×3)安排实验，因素水平见表 1[ ]。
表 1 因素水平表
2 结果与分析
2．1 盱眙野生枸杞红色素提取的单因素试验
2．1．1 浸提溶剂的确定
分别对乙醇、丙酮、石油醚、甲醇、乙醚、石油醚一丙
酮(1：1，v／v)6种溶剂系统的浸提效果进行了比较，
结果见图1。
一
1oo
80
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全等因素，选定石油醚一丙酮混合溶剂为浸提溶剂。
2．1．2 浸提溶剂比例对浸提效果的影响
在料液比1：30，浸提温度 3O℃，提取时间 1 h，
石油醚：丙酮分别为 1：3，1：2，1：1，2：1，3：1的条
件下，红色素的浸提效果如图2所示。
90
85
瓣 70
65
璐 60
55
50
图 2 浸提溶剂比例对红色素提取的影响
由图2可以看出，在石油醚 ：丙酮的体积比为1：1
的溶剂系统中，枸杞红色素提取率最高。因此选取石油
醚 ：丙酮的体积比为1：1进行枸杞红色素的浸提。
2．1．3 温度对浸提效果的影响
提取温度是影响提取效果的重要因素，在料液比
1：30，浸提温度 1 h的条件下，控制反应温度分别为
25，3O，35，40，45，5O℃，比较不同温度下红色素的提
取效果，结果见图 3。
25 30 35 40 45 50 55
温度(℃)
图 3 温度对提取效果的影响
由图 3可知，温度升高，溶剂的渗透性增加，有利
于红色素的溶出。5O℃时，浸提率最大达76．69 ；温
度继续升高，由于达到了石油醚(30～6O℃)和丙酮
(50℃)的沸点，溶剂挥发迅速，红色素的浸提率反而
略有下降。因此，选择最佳提取温度为45℃。
2．1．4 时间对浸提效果的影响
在料液比1：30，提取温度 45℃，分别浸提 0．5，
1，1．5，2，2．5，3 h，提取结果见图 4。
由图4可见，在 0．5～3 h内随浸提时间的延长，
红色素的浸提率有很大提高；当浸提时间由 2 h增加
到2．5 h时，浸提率增加不到 1 ，因此，选择 2 h为
最佳浸提时间。
一 】06 一
图4 时间对浸提效果的影响
2．1．5 料液比对浸提效果的影响
将枸杞分别按料液比 1：10，1：2o，1：30，1：
4O，1：50，在45℃水浴中提取 2 h，确定料液比对红色
素浸提率的影响，结果见图5。
图 5 料j匝比对浸提效果的影响
由图5可以看出，浸提率随着体积的增加有所提高，
当料液比大于1：2O时，浸提率的增加已不显著。料液比
为 1：5O时浸提率稍有下降。因此，从节省溶剂、降低成
本角度考虑，选择适宜的料液比范围为1：30。
2．1．6 盱眙野生枸杞红色素最佳浸提条件的确定
在单因素实验的基础上，选择对以石油醚一丙酮
(1：1，v／v)混合溶液作为溶剂时的三个因素——浸提
温度、浸提时间、料液比进行均匀设计实验，确定枸杞
中红色素的最佳提取条件，试验结果见表 2。
表 2 均匀设计试验方案及结果
实验序号 浸提率( )
81．99
84．72
86．97
9Z．73
92．37
92．45
89．93
87．24
78．59
85．71
88．56
根据表 2，采用DPS数据处理系统，进行二次多项
式逐步回归，得到如下的回归方程及相应参数：
Y=一257．2731783+ 16．703601471Xl一146．93773725X2一
一 一讲
一 一醉奢丰
一 5 5 5 c一 2 L 2 2 L 2
一 ∞ 蚰 加 ∞ 加 ∞ 加
I 一 _． ．． ．． ．． ： ． ： ．． ¨ ．_
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16．028123879X3—0．20132162592XI x1+ 1013．7033839X2 一
3．737160668Xa)【3+O．6332342425Xz)【3。
相关系数 R一 0．9973，F= 53．1741，P一值 一
0．0186，方程的 F>F。．。 (7，2)，方程通过 F检验，置信
度高。由回归方程可见，浸提温度是影响浸提得率最
主要的 因素。最高指标 时各个 因素组合为：X 一
43．9711，X2— 0．0250，X3— 1．5809，Y= 94．2555。
即浸提的最佳条件为：浸提温度 44℃、浸提料液
比 1：40，浸提时间 1．6 h，此时枸杞红色素提取率达
94．25 。
2．1．7 优化结果验证试验
在最高浸提率所对应的试验条件下安排实验，进
行优化验证，分别进行了三次实验，结果见表 3。
表 3 验证实验结果
实验号 浸提温度(℃)料液E(g·mL-1)浸提时间(h)提取率(％)
由表 3可知，在实验确定的最佳提取工艺条件下，
进行重复实验所得的浸提率均大于均匀设计实验最大
值，说明通过均匀设计实验所得的实验方案可行。
3 结论
用均匀设计法进行多因素多水平实验的设计，减
少了实验次数。
通过二次多项式逐步回归对盱眙野生枸杞中红色
素的提取过程进行了数学模拟，其回归方程能较好地
模拟实际提取过程，可以对未知提取过程进行预测。
盱眙野生枸杞红色素浸提的最佳浸提条件为：用
石油醚一丙酮(1：1，v／v)溶剂系统浸提，浸提温度
44℃、料液比1：40、浸提时间1．6 h，在此浸提条件下
的红色素的浸提率为 94．25 。
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