响应面试验优化紫薯皮色素提取工艺及其稳定性分析

doi:10.7506/spkx1002-6630-201614010

摘要/Abstract

摘要：

通过Box-Behnken试验设计和响应面分析法，对紫薯皮色素的提取条件进行了优化，并且研究了各种物理及化学因素对紫薯皮色素稳定性的影响。结果，得出最佳提取条件为：酸醇体积比1∶1（0.5%柠檬酸酸化）、料液比1∶60（g/mL）、提取温度50 ℃、提取时间20 min。在此优化方案条件下，理论吸光度预测值为0.843，实际吸光度为0.838。紫薯皮色素的稳定性研究结果显示：日光暴晒条件下光稳定性比较差，自然光和避光条件下，稳定性良好；4～60 ℃的温度范围内具有非常好的热稳定性；紫薯皮色素在含有K＋、Ca2＋、Na＋、Zn2＋等金属离子的溶液中表现比较稳定的状态，在含有Mg2＋、Cu2＋、Mn2＋、Fe3＋等金属离子的溶液中产生沉淀；酸性条件有利于紫薯皮色素的稳定性，而碱性条件不利于紫薯皮色素的稳定性；最大安全使用范围内，紫薯皮色素稳定性几乎不会受到苯甲酸、山梨酸等一系列常用食品添加剂溶液的影响，可作为食品着色剂。

关键词: 紫薯皮, 色素, 响应面法, 稳定性

Abstract:

Box-Behnken experimental design and response surface methodology were employed to optimize the conditions
for extraction of purple sweet potato peel pigment. Also, the effect of various physicochemical factors on the stability of the
pigment was addressed. The optimum extraction conditions were obtained as follows: 0.5% citric acid:anhydrous ethanol
at a volume ratio of 1:1 as extraction solvent; solid-to-solvent ratio, 1:60 (g/mL); temperature, 50 ℃; and time, 20 min.
Under these conditions, the predicted absorbance value of the pigment solution was 0.843 and the experimental value was
0.838. The pigment was unstable under light and strong alkali conditions (pH > 7). It was relatively stable at temperatures
between 4 and 60 ℃. Metal ions including K+, Ca2+, Na+, Zn2+, Mg2+, Cu2+, Mn2+, and Fe3+ were helpful in the degradation of
the pigment. Within the safe dosage range, its stability was hardly affected by benzoic acid, sorbic acid, citric acid, sucrose,
soluble starch, glucose, and sodium chloride. Therefore, it can be used as food coloring agent.

Key words: purple sweet potato peel, pigment, response surface methodology, stability

中图分类号:

TS202

海妮·巴音达，阿不都拉·阿巴斯. 响应面试验优化紫薯皮色素提取工艺及其稳定性分析[J]. 食品科学, doi: 10.7506/spkx1002-6630-201614010.

Haini·BAYINDA, Abdulla·ABBAS. Extraction and Stability of Purple Sweet Potato Peel Pigment[J]. FOOD SCIENCE, doi: 10.7506/spkx1002-6630-201614010.

参考文献

[1] 齐希光, 沈波, 张晖, 等. 响应面法优化紫薯花色苷提取工

艺研究[J]. 粮食与饲料工业, 2010(10): 26-28. DOI:10.3969/

j.issn.1003-6202.2010.10.009.

[2] 杨颖, 夏其乐, 陈剑兵, 等. 紫薯花色苷的理化性质研究[J]. 食品工

业科技, 2009, 30(11): 251-253.

[3] 吕昱. 紫薯花色苷的生理功能及分离纯化研究进展[J]. 食品与机械,

2013, 29(4): 250-253. DOI:10.3969/j.issn.1003-5788.2013.04.061.

[4] 刘艳杰, 张健. 紫薯花色苷提取工艺的优化研究[J]. 食品工业,

2011(10): 48-51.

[5] 陈小婕, 曾画艳, 张晓娇, 等. 紫薯花色苷提取的响应曲面优化及抗

氧化作用[J]. 食品科技, 2013, 38(9): 179-184.

[6] 李晓玲, 孙永华, 王文亮, 等. 玉米黄色素提取纯化及分析检测

研究进展[J]. 中国食物与营养, 2013, 19(3): 59-62. DOI:10.3969/

j.issn.1006-9577.2013.03.014.

[7] 李思宁. 紫薯酸奶发酵工艺研究[J]. 食品与发酵科技, 2011, 47(4):

101-103. DOI:10.3969/j.issn.1674-506X.2011.04.027.

[8] 贺红军, 邹慧, 孙宁, 等. 紫薯酸奶和普通酸奶挥发性风味物质差异

性研究[J]. 现代食品科技, 2014(8): 225-230.

[9] 卢兆芸, 陈海婴, 彭冬英, 等. 保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌发酵紫

红薯酸牛奶[J]. 中国乳品工业, 2011, 39(12): 39-40. DOI:10.3969/

j.issn.1001-2230.2011.12.011.

[10] 王新惠, 白婷, 张崟, 等. 发酵型紫薯大豆酸奶的研制[J]. 食品研究

与开发, 2015(19): 71-74. DOI:10.3969/j.issn.1005-6521.2015.19.020.

[11] 陈梅香, 魏俊杰, 陈萍. 紫薯营养保健酸奶的研制[J]. 农业机械,

2011(22): 109-111.

[12] 权伍荣, 金铁, 李铉军. 食品天然色素的特点、分类及发展

前景[J]. 延边大学农学学报, 2012(2): 181-184. DOI:10.3969/

j.issn.1004-7999.2012.02.021.

[13] 曹雁平. 我国天然食用色素研究现状[J]. 食品与发酵工业, 2007,

33(1): 80-84. DOI:10.3321/j.issn:0253-990X.2007.01.022.

[14] 欧阳杰, 赵佳丽, 陈旭华. 天然食用色素的稳定化技术研

究进展[J]. 食品科技, 2006, 31(8): 182-184. DOI:10.3969/

j.issn.1005-9989.2006.08.054.

[15] 崔文新, 耿越, 王凤芹, 等. 几种天然食用色素抗氧化作

用研究[J]. 食品科学, 2008, 29(4): 401-404. DOI:10.3321/

j.issn:1002-6630.2008.04.091.

[16] 王伟, 王楠, 何国庆, 等. 基于响应面优化法的桑椹色素提取条

件优化[J]. 中国食品学报, 2011, 11(1): 152-158. DOI:10.3969/

j.issn.1009-7848.2011.01.023.

[17] 葛宇. 食品中人工合成色素使用法规及检测标准进展[J]. 质量与标

准化, 2011(9): 31-35. DOI:10.3969/j.issn.2095-0918.2011.09.010.

[18] 张婉, 王覃, 杜宁, 等. 超高效液相色谱法同时测定饮料中5 种人工

合成色素[J]. 食品科学, 2011, 32(4): 177-180.

[19] 成黎. 天然食用色素的特性、应用、安全性评价及安全控制[J]. 食

品科学, 2012, 33(23): 399-404.

[20] 赵延胜, 杨敏莉, 张峰, 等. 液相色谱/四极杆-飞行时间质谱法筛查

奶酪中29 种禁用和限用合成色素[J]. 色谱, 2011, 29(7): 631-636.

[21] 黄万琪, 梁高道, 吴晓昊, 等. 武汉食品市场合成色素调查分析[J].

现代预防医学, 2010, 37(21): 4020-4021.

[22] JIAO Y, YANG Z, JIANG Y, et al. Study on chemical constituents

and antioxidant activity of anthocyanins from purple sweet potato

(Ipomoea batatas L.)[J]. International Journal of Food Engineering,

2012, 8(2): 87-91. DOI:10.1515/1556-3758.2296.

[23] 孙金辉, 王微, 董楠. 紫薯花色苷的研究进展[J]. 粮食与饲料工业,

2012(11): 38-40. DOI:10.3969/j.issn.1003-6202.2011.11.012.

[24] 吴昊. 紫甘薯色素的亚临界水萃取及其性质研究[D]. 哈尔滨: 东北

农业大学, 2013: 32-37.

[25] 凌智群, 谢笔钧. 莲房原花青素抗氧化损伤作用的研究[J]. 食品科

学, 2002, 23(7): 98-100. DOI:10.3321/j.issn:1002-6630.2002.07.023.

[26] 陈小婕, 余华, 曾画艳, 等. 微波提取紫薯花青素及能量密度对提取

量的影响[J]. 现代预防医学, 2014, 41(5): 793-796.

[27] 唐偲琦, 李绍波, 郎春辉, 等. 紫甘薯中花青素类色素提取和分光光

度法测定[J]. 现代预防医学, 2013, 40(9): 171-172.

[28] 胡亚妮, 李艳琴, 李彬春. 3 种熟化方式对黑豆花青素含量的不同影

响[J]. 营养学报, 2015(6): 611-613.

[29] 楚素平. 紫薯渣的综合利用研究[D]. 武汉: 武汉轻工大学, 2013.

[30] 肖诲, 阮美娟, 李娜娜, 等. 双酶法制备紫薯皮膳食纤维的工艺研究[J].

粮食与饲料工业, 2013(2): 34-36.

[31] 程力, 张献梅, 顾正彪, 等. 纤维素酶法制备马铃薯渣可溶性膳食纤

维的理化及功能性质[J]. 食品与发酵工业, 2015(11): 41-46.

[32] 于学娟, 陈英乡, 李银塔, 等. 包埋技术在速溶紫薯粉饮料生产中的

应用[J]. 食品与发酵工业, 2012, 38(3): 163-165.

[33] 努尔比亚·亚力坤, 阿依努尔·热西提, 阿不都拉·阿巴斯. 南瓜果皮色

素提取及其稳定性研究[J]. 食品与发酵工业, 2014, 40(12): 216-222.