應用安全無(wú)毒的天然食用色素代替合成食用色素是大勢所趨。但天然色素比合成色素價(jià)格高，因此充分利用價(jià)廉的天然資源制取食用色素是降低成本的重要途徑之一。
山茶花（Camellia japonica L.s）為山茶科山茶屬植物，又名茶花、山茶、耐冬。山茶花一般春季開(kāi)花，園藝品種繁多，其中深紅色重瓣山茶花具有豐富的紅色素，是開(kāi)發(fā)天然紅色素的良好資源。山茶花性甘涼而味苦辛，為涼血、止血、散瘀、消腫的良藥，故山茶花紅色素具有天然食用色素安全、營(yíng)養、藥用等典型特怔。利用微波技術(shù)提取天然產(chǎn)物，具有速度快，能耗低，溶劑量少等特點(diǎn)本試驗以山茶花為原料，采用微波法對影響其紅色素提取的主要因素用正交試驗，以吸光度值為指標，用方差分析方法進(jìn)行分析，從而優(yōu)選山茶花紅色素的微波提取條件，為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用山茶花紅色素提供科學(xué)依據。
1材料與方法
1.1材料
山茶花：采自麗水學(xué)院醫學(xué)部校區，所用試劑均為國產(chǎn)分析純。北京瑞利uV一9100型紫外可見(jiàn)光譜儀，DZF一9070型真空干燥箱，AL204型電子分析天平，數顯恒溫水浴鍋HH一2，RE52CS一1旋轉蒸發(fā)器，GalanzWD800微波爐。
1.2方法
1.2.1提取工藝流程
新鮮山茶花花瓣一清選一晾干切碎一稱(chēng)重一pH1的95％乙醇微波浸提一過(guò)濾一紅色澄清透明液體一復提一合并色素液一濃縮精制成暗紅色膏狀色素。
1.2.2平行試驗
稱(chēng)取5.O000g茶花花瓣若干份，分別在不同的微波功率、提取時(shí)間、提取劑用量、提取次數等條件下做單因子平行試驗，各提取液分別以相應提取劑作參比，用紫外可見(jiàn)光譜儀在540nm處測量吸光度值A。
1.2-3正交試驗
采用L9（3）正交試驗設計，對提取次數、微波功率、提取時(shí)間、提取劑用量4因子在3個(gè)水平進(jìn)行優(yōu)選，見(jiàn)表l。按1.2_2的方法在540nnl處測量各樣品的吸光度A。結果采用直觀(guān)分析和方差分析，影響色素提取因子的顯著(zhù)性檢驗采用Duncan法。
表1優(yōu)化提取條件正交試驗的因子水平
2結果與分析
2.1光譜特征測定
按上述方法提取色素，將95％7,醇pHl提取的山茶花紅色素母液，稀釋至一定體積后，在400nm～600nm波長(cháng)范圍內測定吸光度值（圖1），結果表明，95％乙醇提取液的最大吸光度在540nm處，這與文獻報道一致。因所得吸光度值與濃度成正比，故選用相應的吸光度值為指標恒量色素液濃度。
圖1山茶花紅色素吸收光譜特性
圖2微波功率、提取時(shí)間、提取劑用量、提取次數對提取效率的影響
2.2平行試驗
2.2.1微波功率的選擇
對提取功率144W、288W、464W、648W、800W進(jìn)行了平行試驗，測定其540nnl處吸光度值（圖2A）表明，在800W時(shí)其吸光度最大，說(shuō)明微波功率以800w最佳。為了確定在多因子條件下與單因子條件下的最佳微波功率是否吻合，因此選定微波功率464W、648W、800W作為正交試驗的3個(gè)水平。
2.2.2提取時(shí)間的選擇
對提取時(shí)間20s、30s、50s、70s、90s、110s進(jìn)行了平行試驗，測其540nnl處吸光度（圖2B）表明，提取時(shí)間以90s為最佳。為了確定在多因子條件下與單因子條件下的最佳提取時(shí)間是否吻合，因此選定提取時(shí)間70s、90s、l10s作為正交試驗的3個(gè)水平。
2-2-3提取劑用量的選擇對提取劑（g／mL）用量l：6、l：8、l：10、l：12進(jìn)行了平行試驗，測其540nln處吸光度值（圖2C）表明，在料液比l：10時(shí)吸光度值最大。因此選定料液比l：8、l：10、l：12作為正交試驗的3個(gè)水平。
2.2.4提取次數的選擇
對提取l、2、3、4、5次分別進(jìn)行了平行試驗，測其540nln處吸光度值（圖2D）表明，提取5次時(shí)時(shí)吸光度值最大。通過(guò)Duncan法檢驗，結果顯示后3者之間差異不顯著(zhù)。從節約能源和提高提取率考慮，因此選定提取l、2、3次作為正交試驗的3個(gè)水平。
2-3正交試驗
2-3.1正交試驗結果及直觀(guān)分析
各試驗號根據具體給定的提取條件所得的提取液，用相應提取劑分別定容于100mL容量瓶中，在540nln處分別測其吸光度值CA）。由表2可看出，在正交試驗的4個(gè)因子中，以提取次數對提取率的影響最大，由極差數據K可見(jiàn)，各因子對提取率的影響依次為：提取次數、提取時(shí)間、提取料液比、提取微波功率。直觀(guān)分析正交試驗結果，確定最佳工藝條件為A。BC3D，即提取劑用pHl的95％乙醇溶液時(shí)，料液比l：8（g／mE），提取時(shí)間l10s，提取微波功率為464W，提取3次。
表2優(yōu)化提取條件正交試驗結果
2.3.2方差分析
由試驗數據的方差分析表3可知，因子D為極顯著(zhù)性因子，因子B為顯著(zhù)性因子，需進(jìn)一步分析確定。因子A、C為不顯著(zhù)因子，可以綜合考慮確定，由后面Duncan法檢驗后確定。
表3方差分析
2.3.3Duncan法分析
先分別求出A、B、D因素水平間的ro.0l，ro.05和Rk值然后再根據計算結果進(jìn)行各因素水平顯著(zhù)性比較。結果表明，提取時(shí)間l10s與90s、l10s與70s之間差異顯著(zhù)，而90s與70s之間差異不顯著(zhù)；提取次數各水平之間差異顯著(zhù)或極顯著(zhù)；提取劑用量各水平之間差異均不顯著(zhù)。
表4A、B、D因素4水平顯著(zhù)差異比較
其次，計算9個(gè)試驗所得吸光度值相互間ro.0l，ro.05和Rk值，再根據計算結果進(jìn)行9個(gè)處理間顯著(zhù)差異比較。表5結果表明，表中處理3與8差異不顯著(zhù)，但與其他處理均存在顯著(zhù)或極顯著(zhù)差異，故可任選處理3或8其中之一。由表4分析知，A因素中提取劑用量各水平之間差異均不顯著(zhù)；B因素中提取時(shí)間1lOs與70s之間差異顯著(zhù)；D因素中提取次數各水平之間差異均顯著(zhù)或極顯著(zhù)。綜合考慮能源、方便等因素，最優(yōu)化的微波提取條件為：用pH1的95％乙醇溶液作提取劑，料液比1：8（g：mL），提取時(shí)間110s，微波功率為464W，提取3次。該結論與正交試驗的直觀(guān)分析結果完全吻合。
2.4對比試驗
各試驗號根據具體給定的提取條件所得的提取液，用相應提取劑分別定容于250mL容量瓶中，在540nm~分別測其吸光度A。由表6看出，與溶劑浸提法相比，采用微波法提取山茶花果紅色素提取每次提取時(shí)間由2h減小為110s，提取率從81.8％增加到84.7％。
2.5色素提取率
分別稱(chēng)取一定量的山茶花花瓣，按微波最佳條件提取紅色素，20℃旋轉蒸發(fā)儀濃縮后，經(jīng)20℃干燥，可得深紅色固體。經(jīng)3次平行試驗證明，色素粗提產(chǎn)率為7.9％。
表5試驗組間顯著(zhù)性差異比較
表6對比試驗
3討論與結論
山茶花花瓣中含有豐富的天然色素，尤其是深紅色的重瓣山茶花其色素色澤艷麗含量更高，是極具開(kāi)發(fā)前景的天然色素資源。試驗表明：用1：8（g／mL）的95％乙醇（pH1）溶液，微波功率464W，提取時(shí)間110s，提取次數3次，提取效率較好。方差分析結果，雖然微波功率為非顯著(zhù)性因子，但同樣能體現微波法提取的速度快能耗低的特點(diǎn)。試驗表明，最佳工藝條件下色素的提取率為84.7％，產(chǎn)率為7.9％。與常規溶劑浸提法相比，微波法提取每次提取時(shí)間由2h減少為110s，提取率從81.8％增加到84.7％。所以，用微波協(xié)助法提取山茶花紅色素效果更佳。
