响应面法优化紫山药花青苷提取工艺及其
抗氧化活性

刘水英1，李新生1,2,*，党 娅1,2，米 桂1，赵 璇1，王 昕1，韩 豪1，杨智勇1

（1.陕西理工学院生物科学与工程学院，陕西 汉中 723000；

2.陕西省资源生物重点实验室，陕西省黑色有机食品工程技术研究中心，陕西 汉中 723000）

摘 要：以紫山药为实验材料，以酸性乙醇为提取溶剂，通过Box-Behnken响应面法及Design-Expert 8.0.6分析软件建立二次多项式数学模型，优化紫山药花青苷的提取工艺。同时，对紫山药花青苷清除•OH和O2－•的能力进行分析研究。结果表明，5 种单因素对花青苷得率影响大小的顺序为盐酸质量分数＞提取时间＞乙醇体积分数＞液料比＞提取温度，紫山药花青苷最佳提取工艺参数为提取温度80 ℃、提取时间3.5 h、液料比25∶1（mL/g）、乙醇体积分数70%、盐酸质量分数18‰。在上述最佳条件下，紫山药花青苷平均得率达到4.966 mg/g，相对标准偏差为0.29%，与数学模型理论得率的相对误差小于1.0%。抗氧化实验结果表明，紫山药花青苷对•OH及O2－•具有较好的清除能力，其抗氧化能力强于VC。

关键词：紫山药；花青苷；响应面法；提取工艺；抗氧化活性

Optimization of Extraction Process for Purple Yam Anthocyanins by Response Surface Methodology and
Their Antioxidant Activity

LIU Shui-ying1, LI Xin-sheng1,2,*, DANG Ya1,2, MI Gui1, ZHAO Xuan1, WANG Xin1, HAN Hao1, YANG Zhi-yong1

(1. College of Biological Science and Engineering, Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723000, China;

2. Shaanxi Province Black Organic Food Engineering Technology Research Center,

Shaanxi Key Laboratory of Bio-Resource, Hanzhong 723000, China)

Abstract: In this paper, the extraction of anthocyanins from purple yam using acidified ethanol was optimized by response surface methodology with Box-Behnken design. A quadratic polynomial model was established with Design-Expert 8.0.6 analysis software. At the same time, the ability of purple yam anthocyanins to scavenge hydroxyl and superoxide anion free radicals was studied. Results indicated that the extraction yield of anthocyanins was influenced in decreasing order by the following parameters: hydrochloric acid concentration, extraction time, ethanol concentration, solvent-to-solid ratio, and temperature. Under the optimal conditions: 80 ℃, 3.5 h, a solvent-to-solid ratio of 25:1 (mL/g), and 70% ethanol with 18‰ hydrochloric acid at a volume ratio of 15:85, experiments led to an average extraction yield of 4.966 mg/g with a relative standard deviation (RSD) of 0.29%, showing a relative error below 1.0% compared to the expected value. Purple yam anthocyanins had a stronger free radical scavenging activity than vitamin C.

Key words: purple yam; anthocyanins; response surface methodology; extraction process; antioxidant

中图分类号：TS207.3 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2014）22-0084-08

doi:10.7506/spkx1002-6630-201422016

紫山药（Dioscorea alata）是薯蓣科（Dioscoreae）山药属（Dioscorea L.）一年生或多年生蔓生植物，也称“紫人参”，又名紫薯蓣、紫莳药、紫淮山、紫参薯、脚板薯[1]。其块根质脆有黏性，富含淀粉、黏质多糖、蛋白质、氨基酸、维生素、矿物质、胆碱、薯蓣皂（去氢表雄酮）、花青苷等多种营养和功能成分[2-4]。《本草纲目》记载其具有补脾胃、益肺肾、消渴，可治气虚衰弱、慢性泄泻、遗精带下、虚劳咳嗽等病症，对虚弱、慢性肠胃炎、糖尿病等也有一定的疗效[5]，长期服用可以抗病、强身，具有药食两用的价值[6-9]。国外、国内对紫山药花青苷研究相对较少[10-11]，对紫山药花青苷清除•OH及O2－•的研究也未见相关报道。我国只在紫山药引种、品种改良、种植、营养成分等方面有少量研究和报道[12-16]，在清除自由基研究方面，倪勤学等[17]仅对紫山药色素提取液清除DPPH自由基进行了研究。因此，本研究在查阅已有文献报道及实验研究的基础上，采用响应面法对紫山药花青苷提取工艺进行优化，并对紫山药花青苷的抗氧化清除•OH及O2－•能力进行研究，旨在为我国紫山药资源的开发及紫山药花青苷的进一步研究和综合利用提供一定的理论参考与实验指导。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

紫山药由湖南省长沙地泰农业开发有限公司提供，经陕西理工学院生物科学与工程学院植物学教研室鉴定为薯蓣科山药属紫山药新鲜块根。

牵牛花素-3-葡萄糖苷标准品（纯度≥98%） 美国Sigma公司；95%乙醇（分析纯） 天津市富宇精细化工有限公司；盐酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸、硫酸亚铁、水杨酸、过氧化氢、Tris-HAC-EDTA缓冲液、邻苯三酚等（均为分析纯） 国药集团化学试剂有限公司；VC 上海博湖生物科技有限公司；实验用水为超纯水（电阻率为18.2 MΩ•cm，25 ℃）。

1.2 仪器与设备

UV-2550型紫外-可见分光光度计、AUW220D型十万分之一电子天平 日本岛津仪器公司；KQ-100DA型数控超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司；LC-800型低速台式离心机 科大创新股份有限公司；RE-52A型旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂；爱特尔DZF-6050型真空干燥箱 深圳市爱特尔电子科技有限公司；DZF6050型真空干燥箱 上海一恒科学仪器有限公司；HH-S4型数显恒温水浴锅 北京长风仪器仪表有限公司；PHS-3C型精密酸度计 上海大普仪器有限公司；摩尔细胞型1810B超纯水仪、万能粉碎机 天津市泰斯特仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 紫山药提取工艺流程

新鲜的紫山药洗净、带皮切片（厚2～3 mm）、45 ℃恒温真空干燥、粉碎、过80目筛，得紫山药干粉（含水量＜5%）。下一步提取花青苷（考察温度、时间、液料比、提取溶剂、超声频率等因素的影响），3 500 r/min离心5 min，定容，得紫山药花青苷提取液，稀释、定容得待测液。

1.3.2 最佳提取溶剂选择和紫山药花青苷光谱特性

称取5.0 g紫山药干粉于圆底烧瓶中，以V（5‰酸）∶V（70%乙醇）=15∶85[18]的酸性乙醇溶液（苹果酸-乙醇溶液、酒石酸-乙醇溶液、盐酸-乙醇溶液、柠檬酸-乙醇溶液）为提取溶剂。按液料比（提取溶剂的体积与提取溶质的质量之比）为20∶1（mL/g）各加入50 mL上述提取溶剂、混匀，于45 ℃恒温水浴中超声浸提2 h，3 500 r/min离心，再用相应的提取溶剂定容于50 mL棕色容量瓶，每种溶剂平行实验3 次。计算紫山药花青苷的平均得率，确定最佳提取溶剂。

对紫山药色素提取的稀释液按波长间隔为2 nm在190～1 000 nm波长范围内进行波长全扫描。

1.3.3 花青苷标准曲线的绘制

准确称取牵牛花素-3-葡萄糖苷标准品2.03 mg，用酸性乙醇V（5‰盐酸）∶V（70%乙醇）=15∶85超声溶解并定容于50 mL棕色容量瓶中，即得到质量浓度为40.6 μg/mL
牵牛花素-3-葡萄糖苷对照母液。分别移取对照母液0.0、0.5、1.0、1.5、2.0、3.0、5.0 mL于50 mL棕色容量瓶中并用酸性乙醇定容。得到质量浓度分别为0、0.406、0.812、1.218、1.624、2.436、4.060 μg/mL的系列花青苷标准溶液，在190～1000 nm波长范围内对标准溶液进行扫描，找出标准品的最大吸收波长λmax，以λmax每种质量浓度对应的的吸光度A为纵坐标，相应的标准品质量浓度为横坐标绘制牵牛花素-3-葡萄糖苷标准曲线。用线性最小二乘法拟合得到花青苷标准曲线的线性回归方程。

1.3.4 紫山药花青苷的测定及得率的计算

取紫山药花青苷提取液2.0 mL定容于10 mL棕色容量瓶中，得到紫山药花青苷提取稀释液。在与花青苷标准品牵牛花素-3-葡萄糖苷相同的条件下，以提取所用的溶剂为空白对照，测定出紫山药花青苷提取稀释液的吸光度A0，根据标准曲线的回归方程得到紫山药中花青苷的质量浓度。紫山药花青苷得率（ω）计算见公式（1）：

（1）

式中：ω为紫山药花青苷的得率/（μg/g）；ρ为紫山药花青苷的质量浓度/（μg/mL）；n为稀释倍数，n=25；V为紫山药花青苷稀释液的体积/mL；m为紫山药干粉质量/g。

1.3.5 单因素试验

称取一定质量的紫山药干粉，依据1.3.2节的实验结果选择V（5‰盐酸）∶V（70%乙醇）=15∶85的酸性乙醇作为提取溶剂，以紫山药花青苷得率作为评价花青苷提取的标准，分别考察提取温度（40、50、60、70、80、90 ℃）、提取时间（1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5 h）、液料比（10∶1、15∶1、20∶1、25∶1、30∶1）、乙醇体积分数（40%、50%、60%、70%、80%）、盐酸质量分数（5‰、8‰、10‰、12‰、15‰、18‰、20‰）、超声频率（20、40、60、80、100、120 Hz）对紫山药花青苷得率的影响。

1.3.6 响应面法优化提取工艺

根据Box-Behnken试验设计原理，在单因素试验的基础上采用五因素三水平的响应面分析方法进一步试验。选择温度、时间、液料比、乙醇体积分数、盐酸质量分数为自变量，依次用X1、X2、X3、X4、X5表示，并以
－1、0、1分别代表各自的低、中、高水平，以花青苷得率Y（mg/g）为响应值，确定这5 个自变量对紫山药花青苷得率影响的显著性和提取的最佳工艺条件组合。因素及水平编码表见表1。

表 1 因素及水平编码表

Table 1 Coded levels for factors used in Box-Behnken design

1.3.7 紫山药花青苷抗氧化活性实验

将紫山药花青苷最佳提取工艺条件下得到的花青苷提取液作为抗氧化活性实验的样品。清除•OH能力的测定[19-20]采用Fenton反应法，清除O2－•能力的测定[21-22]采用邻苯三酚氧化法。

1.3.7.1 •OH清除能力

取5.0 mL 10 mmol/L硫酸亚铁溶液、5.0 mL 10 mmol/L
水杨酸-乙醇和5.0 mL提取液于50 mL锥形瓶中，然后加入5.0 mL 9 mmol/L的过氧化氢，在38 ℃恒温水浴中反应40 min。以超纯水为空白参比，对照品以抗坏血酸代替样品，平行做3 组实验。在520 nm波长处测定反应液的吸光度，重复测3 次取平均值。•OH清除率按公式（2）计算：

（2）

式中：A0、A1分别为空白对照与样品的平均吸光度。

1.3.7.2 O2－•清除能力

分别向10 mL石英比色管中加入0.5 mL蒸馏水，4.5 mL pH值为8.2的50 mmol/L Tris-HAC-EDTA缓冲液，混匀后于20 ℃条件下恒温30 min。再往其中加入10 μL同温度的45 mmol/L邻苯三酚溶液，做空白对照时则以蒸馏水代替邻苯三酚，混匀后迅速在325 nm波长处测定混合溶液的吸光度。测定样品时将第一步的蒸馏水换为不同质量浓度的样品溶液以测定加入样品后邻苯三酚的自氧化能力，同时做样品溶液的空白对照，扣除样品溶液本身的干扰。

2 结果与分析

2.1 最佳提取溶剂

图 1 不同提取溶剂对花青苷得率的影响

Fig.1 Influence of different extraction solvents on anthocyanins yield

不同提取溶剂对紫山药花青苷提取的效果见图1，可以看出在提取紫山药花青苷的4 种溶剂中，盐酸-乙醇作为溶剂时花青苷的得率最高；酒石酸-乙醇的提取效果次之。因此，选择盐酸-乙醇作为紫山药花青苷提取的最佳溶剂。可能原因是盐酸-乙醇溶液的极性与紫山药花青苷的最为接近，且盐酸为强电解质，电离出的H＋可与花青苷结合形成更为稳定的烊盐而利于紫山药中花青苷的溶出。

2.2 最大吸收波长的选择

图 2 紫山药花青苷紫外-可见光扫描图

Fig.2 Ultraviolet-visible spectrum of purple yam anthocyanins

对紫山药花青苷提取液在190～1 000 nm波长范围内进行波长全扫描，以波长为横坐标，吸光度A为纵坐标作图。由图2可知，紫山药色素提取液在530 nm波长处出现特征吸收峰。由于花青苷的光谱学特性是其在可见光区的最大吸收波长为465～560 nm[23]。说明紫山药花青苷提取液具有花青苷的特征，属于花青苷类物质。

2.3 花青苷标准曲线

利用紫外-可见分光光度计，以酸性乙醇V（5‰盐酸）∶V（70%乙醇）=15∶85为空白参比，对牵牛花素-3-葡萄糖苷标准品进行全扫描，获得牵牛花素-3-葡萄糖苷扫描光谱图。由图3可见，花青苷测定的最大吸收波长λmax（图3中1对应的波长）为530 nm。在最大波长处以花青苷标准溶液各质量浓度对应的吸光度为纵坐标，质量浓度为横坐标作图绘制紫山药花青苷标准品牵牛花素-3-葡萄糖苷的标准曲线，其线性回归方程为：Y=0.1678X－0.000 6（R2=0.999 8），式中：X为牵牛花素-3-葡萄糖苷的质量浓度/（μg/mL）；Y为λmax处标准品各质量浓度对应的吸光度。

1～7为峰号。

图 3 牵牛花素-3-葡萄糖苷标准品紫外-可见光谱扫描图

Fig.3 Ultraviolet-visible spectrum of petunidin-3-glucoside standard

2.4 单因素试验

2.4.1 提取温度对紫山药花青苷提取的影响

图 4 提取温度对提取效果的影响

Fig.4 Influence of temperature on the extraction efficiency of anthocyanins

由图4可知，当其他条件相同时，在一定的温度范围内，紫山药花青苷得率随着提取温度的升高而升高。当提取温度达到80 ℃时，紫山药花青苷的得率达到最大。温度再继续升高时花青苷得率反而呈现下降趋势。可能是由于紫山药花青苷的热稳定性差。当低于80 ℃时，随着温度的升高紫山药花青苷的溶出率逐渐增大，升高温度有利于紫山药中花青苷的溶出；但高于80 ℃之后，紫山药花青苷的分解速率明显增大导致花青苷得率降低[24-27]。综合考虑，提取温度选择80 ℃最佳。实验测得的最佳提取温度80 ℃高于曾哲灵[6]、倪勤学[17]、傅婧[28]等的研究，可能原因是在该提取实验条件下紫山药花青苷与提取试剂形成了耐高温的稳定结构。

2.4.2 提取时间对紫山药花青苷提取的影响

提取时间是影响花青苷得率的一个重要因素。由图5可知，提取时间在1～3 h内，紫山药花青苷得率随时间的延长而呈现明显增加的趋势。3 h以后花青苷得率随着时间的延长而呈下降趋势。可能是由于紫山药花青苷的稳定性差，时间太长花青苷部分分解。因此，选择3 h作为最佳提取时间。

图 5 提取时间对提取效果的影响

Fig.5 Influence of extraction time on the extraction
efficiency of anthocyanins

2.4.3 液料比对紫山药花青苷提取的影响

图 6 液料比对提取效果的影响

Fig.6 Influence of liquid/material ratio on the extraction
efficiency of anthocyanins

液料比是决定紫山药中花青苷浓度高低的因素之一，也是实际生产中必须考虑的重要因素。由图6可知，在一定范围内，花青苷得率液料比的升高而增加。当液料比为20∶1时，紫山药花青苷的得率最大。之后随着液料比的增大花青苷得率基本趋于不变。20∶1的液料比既有利于紫山药中花青苷的提取又利于实际生产中的节能减排，因此，在5 个梯度的液料比中20∶1是最佳液料比。

2.4.4 乙醇体积分数对紫山药花青苷提取的影响

图 7 乙醇体积分数对提取效果的影响

Fig.7 Influence of ethanol concentration on the extraction
efficiency of anthocyanins

由图7可以看出，当乙醇体积分数在40%～60%之间，随着乙醇体积分数的增大紫山药花青苷得率逐渐增大，花青苷提取效率随着乙醇体积分数的增大而增加。当乙醇体积分数为60%时，花青苷得率达到最高，当乙醇体积分数高于60%并继续增加时花青苷得率呈现明显的下降趋势。这可能是由于乙醇体积分数升高，对于花青苷这种极性高的黄酮类化合物的提取率下降，而对其他杂质的提取率升高。因此，综合考虑选择乙醇体积分数为60%为最佳。

2.4.5 盐酸质量分数对紫山药花青苷提取的影响

图 8 盐酸质量分数对提取效果的影响

Fig.8 Influence of hydrochloric acid concentration on the extraction efficiency of anthocyanins

由图8可知，在一定范围内，紫山药中花青苷得率随着盐酸质量分数的增大而增加。盐酸质量分数在5‰～8‰之间时花青苷得率随盐酸质量分数变化明显大于盐酸质量分数为8‰～10‰和10‰～15‰，说明在此阶段，盐酸质量分数对花青苷得率的影响大于后者。当盐酸质量分数达到15‰时，花青苷得率达到最大。继续增大盐酸的浓度，花青苷得率呈现明显下降的趋势。可能原因是紫山药花青苷与盐酸中的H＋形成稳定的烊盐离子而利于紫山药中花青苷的溶出，同时当盐酸质量分数为15‰时，此时提取溶剂的极性也与紫山药花青苷的极性最为接近而使得花青苷最大程度的溶出，花青苷得率也达到最大。因此，紫山药花青苷的最佳盐酸质量分数为15‰。

2.4.6 超声频率对紫山药花青苷提取的影响

图 9 超声频率对提取效果的影响

Fig.9 Influence ofultrasonic frequency on the extraction
efficiency of anthocyanins

由图9可知，当超声频率在20～80 Hz之间时，紫山药花青苷得率随着超声频率的增大而增大。80 Hz时花青苷得率达到最大，80 Hz之后花青苷得率基本维持不变。是由于紫山药中花青苷含量一定的情况下，超声频率为80 Hz后花青苷的溶出达到最大，不再随超声频率的增大增加。因此选择超声频率选择80 Hz为最佳。

2.5 响应面法优化提取紫山药花青苷

2.5.1 响应面试验方案及结果

结合生产实际情况，在单因素试验结果的基础上，选取影响紫山药花青苷提取效果比较显著的5 个因素：X1（提取温度）、X2（提取时间）、X3（液料比）、X4（乙醇体积分数）、X5（盐酸质量分数）。利用Design-Expert 8.0.6设计五因素三水平的Box-Behnken响应面试验方案，进一步进行五因素三水平的响应面分析试验。测定结果见表2，其中试验序号1～40为析因试验，41～46为5 个估计试验误差的中心试验。

表 2 响应面试验方案及结果

Table 2 Experimental design and results for response surface analysis

2.5.2 响应面数学模型建立与显著性检验

经Design-Expert 8.0.6统计分析软件对表2中响应面试验数据进行线性二次多项式回归拟合，以花青苷得率（Y）为响应值，以提取温度（X1）、提取时间（X2）、液料比（X3）、乙醇体积分数（X4）、盐酸质量分数（X5）为自变量，建立二次多元回归方程：

Y=3.94＋0.17X1＋0.30X2＋0.22X3＋0.25X4＋0.34X5－0.059X1X2＋0.10X1X3－0.13X1X4－0.046X1X5－0.060X2X3－0.050X2X4＋0.10X2X5＋0.049X3X4＋0.084X3X5＋0.045X4X5－0.54X12－0.047X22－0.13X32－0.054X42＋1.833×10－4X52

该方程的回归分析与方差分析结果见表3。

表 3 模型和回归系数显著性检验

Table 3 Significance test of the fitted model and its regression coefficients

注：*.差异显著，P＜0.05；**.差异高度显著，P＜0.000 1。

由表3可知，回归方程的各因变量和自变量间的线性关系明显，该数学模型回归高度显著（P＜0.000 1），失拟项显著且模型的R2=0.994 6，R2Adj=0.990 3说明该数学模型与试验拟合较好，自变量与响应值间线性关系显著，故可以用于该反应的理论推测。

2.5.3 单因素间的交互作用

由F检验可以判断自变量对因变量（紫山药花青苷得率）的影响顺序为：X5（盐酸质量分数）＞X2（提取时间）＞X4（乙醇体积分数）＞X3（液料比）＞X1（提取温度）。其中X1、X2、X3、X4、X5、X1X3、X1X4、X2X5、X12、X32达到了高度显著的水平，X1X2、X1X5、X2X3、X2X4、X3X5、X4X5、X22、X42达到显著的水平。表明提取温度和液料比、提取温度和乙醇体积分数、提取时间和盐酸质量分数之间的交互作用高度显著；提取温度和提取时间、提取温度和盐酸质量分数、提取时间和液料比、提取时间和乙醇体积分数、液料比和盐酸质量分数、乙醇体积分数和盐酸质量分数之间的交互作用显著。响应面可以反映各单因素（自变量）交互作用对响应值（因变量）影响效果的大小，响应面坡度越陡，则表明他们对响应值的影响效果越显著。各因素的交互作用见图10、11（仅以X1X3、X1X4为例）。

图 10 提取温度和液料比对紫山药花青苷得率的等高线和响应曲面图

Fig.10 Contour and response surface plots for the effect of
extraction temperature and material-to-liquid ratio on the yield of
purple yam anthocyanins

图 11 提取温度和乙醇体积分数对紫山药花青苷得率的
等高线和响应曲面图

Fig.11 Contour and response surface plots for the effect of
extraction temperature and ethanol concentration on the yield of
purple yam anthocyanins

2.5.4 提取验证实验

根据线性二次多项式回归方程计算得出紫山药花青苷最佳提取工艺参数为提取温度80.34 ℃、提取时间3.5 h、液料比24.99∶1、乙醇体积分数70%、盐酸质量分数18‰，此时，紫山药花青苷的理论得率为4.986 mg/g，结合实际修正后的提取工艺参数为提取温度80 ℃、提取时间3.5 h、液料比25∶1、乙醇体积分数70%、盐酸质量分数18‰。以修正后的提取工艺参数条件进行紫山药花青苷提取验证实验，平行实验5 次，得花青苷平均得率为4.966 mg/g，其相对标准偏差为0.29%与预测值间的相对误差为0.40%。

2.6 紫山药花青苷抗氧化活性

2.6.1 清除•OH效果

图 12 紫山药花青苷和VC对•OH的清除效果

Fig.12 Scavenging capacity of purple yam anthocyanins and vitamin C on •OH radical

由图12可知，紫山药花青苷对•OH的清除率明显强于VC。当质量浓度在0～0.4 mg/mL之间，随着质量浓度的增大紫山药花青苷和VC对•OH的清除率也逐渐增大，且紫山药花青苷对•OH的清除率的变化趋势与VC的相同，但是明显高于VC对•OH的清除率。当质量浓度在0.4～0.6 mg/mL之间时紫山药花青苷对•OH的清除率虽然任高于VC。总体而言，紫山药花青苷清除•OH的能力明显强于VC。

2.6.2 清除O2－•效果

A.邻苯三酚自氧化；B. 0.6 mg/mL样品；C. 0.8 mg/mL
样品；D. 1.0 mg/mL样品；E. 2.0 mg/mL样品。

图 13 不同质量浓度紫山药花青苷提取溶液邻苯三酚
体系的中O2－•的清除作用

Fig.13 Scavenging effect of purple yam anthocyanins at various concentrations on O2－• radical

由图13可知，将不同质量浓度的紫山药花青苷样品溶液加入到邻苯三酚体系中，体系的吸光度随着样品溶液质量浓度的增大呈现显著的下降趋势，说明紫山药花青苷提取液对体系中的O2－•有显著的清除作用，且清除O2－•的能力与紫山药中花青苷的质量浓度呈正相关。

3 结 论

对紫山药花青苷的提取采用响应面法进行工艺优化研究表明，提取温度、提取时间、液料比、乙醇体积分数、盐酸质量分数对花青苷得率的影响高度显著，影响大小的顺序为X5（盐酸质量分数）＞X2（提取时间）＞X4（乙醇体积分数）＞X3（液料比）＞X1（提取温度）。并且提取温度和液料比、提取温度和乙醇体积分数、提取时间和液料比、提取时间和盐酸质量分数之间存在交互作用。通过Design-Expert 8.0.6软件建立出的数学模型得出紫山药花青苷最优提取工艺条件为提取温度80.34 ℃、提取时间3.5 h、液料比24.99∶1（mL/g）、乙醇体积分数70%、盐酸质量分数18‰。经5 次平行验证实验得出在修正后的最优提取工艺条件下花青苷平均得率达到4.966 mg/g，相对标准偏差为0.29%，与数学模型的得率间的相对误差小于1.0%。单因素试验和响应面试验测得的最佳提取温度80℃高于现有文献[6,15,28]报道的研究，可能原因是在该提取实验条件下紫山药花青苷形成了耐高温的稳定结构。具体原因有待对此结构通过高效液相色谱-二极管阵列检测器-电喷雾电离、质谱、核磁共振等技术做进一步实验研究。

通过紫山药花青苷提取液抗氧化活性实验，发现紫山药花青苷提取液对•OH的清除率与花青苷的质量浓度有关，在一定范围内花青苷质量浓度越大其清除•OH的能力越强，且明显强于VC；将不同质量浓度的紫山药花青苷样品溶液加入到邻苯三酚体系中，体系的吸光度随着样品溶液质量浓度的升高呈现显著的下降趋势，说明紫山药花青苷提取液对体系中的O2－•有显著的清除作用，且清除O2－•的能力与紫山药中花青苷的质量浓度呈正相关。综上所述，紫山药花青苷提取液有较好的抗氧化活性。对于紫山药花青苷提取液中的花青苷类组分有待做进一步的分离、纯化和相关实验研究以确定其抗氧化作用的主要成分及结构和各单组分的活性功能。

参考文献：

[1] 徐成基. 中国薯蓣资源[M]. 成都: 四川科技出版社, 2000: 135-138.

[2] 于东, 叶兴乾, 方忠祥, 等. 采用HPLC-DAD-ESIMS技术鉴定紫山药中的花青苷成分[J]. 中国食品学报, 2010, 10(3): 213-218.

[3] 李四秀. 脚板薯无公害栽培技术[J]. 农村百事通, 2009, 19(6): 34-35.

[4] 周新勇, 宋曙辉, 罗辉, 等. 反相高效液相色潽法测定紫山药中薯蓣皂苷的含量[J]. 食品工业科技, 2011, 32(7): 420-422.

[5] 潘锡和, 章近富. 万载山药及其栽培技术[J]. 江西园艺, 2001, 8(1): 30-31.

[6] 曾哲灵, 傅婧, 彭超. 紫山药色素提取工艺研究[J]. 食品工业科技, 2011, 32(3): 229-231; 236.

[7] 陆国权, 唐忠厚. 紫山药花青素提取及其纯化技术研究[J]. 粮油食品科技, 2006, 14(1): 34-35.

[8] 王蕊. 山药的营养保健功能与贮藏加工技术[J]. 江苏食品与发酵, 2006, 28(4): 34-36.

[9] 蔡金辉, 严渐子, 黄晓辉, 等. 山药品种资源的分类研究[J]. 西北农业学报, 1999, 21(7): 44-45.

[10] KNOCZAK I, ZHANG W. Anthocyanins more than natures colours[J]. Journal of Biomedicine and Biotechnology, 2004, 5(13): 239-240.

[11] CLAUDINE M, ANDRZEJ M, AUGUSTIN S. Polyphenols and prevention of cardiovascular diseases[J]. Curr Opin Lipidol, 2005, 16: 77-84.

[12] PRIOR R L, WU X L. Anthocyanins: structural characteristics that result in unique metabolic patterns and biological activities[J]. Free Radical Res, 2006, 40: 1014-1028.

[13] ZHAO Donglan, TANG Jun, LIU Jin, et al. Introduction and standarized cutivation techniques of purple yam in xuzhou area[J]. Acta Agriculturae Jiangxi, 2009, 21(2): 78-79.

[14] LIU Ying, SHI Shanshan, WANG Caisheng. Determination of nutritious composition sand diosgenin contents of purple yam (Dioscorea batatas Decne)[J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2010, 38: 4563-4564; 4567.

[15] OZO O N, CAYGIL J C, COURSEY D G. Phenolics of five yam (dioscrea) species[J]. Phytochemistry, 1984, 23(15): 329-331.

[16] YOSHIDA K, KONDO T, KAMEDA K, et al. Structures of alatanin A, B and C isolated from purple yam Dioscorea alata[J]. Tetrahedron Letters, 1991, 32: 5575-5578.

[17] 倪勤学, 高前欣, 霍艳荣, 等. 紫山药色素的提取工艺及抗氧化性能研究[J]. 天然产物研究与开发, 2012(24): 229-233.

[18] 杨智勇, 李新生, 马娇燕, 等. 紫色马铃薯“黑金刚”中花青苷组分和含量分析[J]. 食品科学, 2013, 34(14): 271-275.

[19] 王喜强, 董艳萍. 超声波辅助提取紫薯花青素及抗氧化性研究[J]. 中国酿造, 2014, 32(1): 77-80.

[20] 陈婵, 黄琼, 彭宏, 等. 紫色甘薯原花青素稳定性及抗氧化性的研究[J]. 安徽农业科学, 2012, 40(35): 17308-17310.

[21] 王威. 常用天然色素抗氧化活性的研究[J]. 食品科学, 2003, 24(6): 97-100.

[22] 金华, 刘志刚, 曾晓丹, 等. 超声提取葡萄籽原花青素工艺的优化及其抗氧化活性研究[J]. 中国调味品, 2014, 39(4): 102-107.

[23] GIUSI M M, RODRIGUEZ-SAONA L E. Molar absorptivity and color characteristics of acylated and non-acylated pelaigonidin-based anthocyanins[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1999, 46: 4731-4737.

[24] 张一凡, 肖志刚, 朱旻鹏, 等. 光照与温度因素对黑玉米花色苷稳定性影响的研究[J]. 食品研究与开发, 2013, 34(24): 29-31.

[25] 王忠民, 石秀花, 李瑾瑜. 野玫瑰色素理化性质的研究[J]. 食品科学, 2007, 28(6): 93-97.

[26] 王金华. 乌洋芋理化品质及其色素研究[D]. 贵阳: 贵州大学, 2008.

[27] 曹雪丹, 方修鬼, 赵凯. 蓝莓汁花色苷热降解动力学及抗坏血酸对其热稳定性的影响[J]. 中国食品学报, 2013, 13(3): 47-54.

[28] 傅婧. 紫山药皮中色素的提取纯化和稳定性研究及结构鉴定[D]. 南昌: 南昌大学, 2011: 21-22.