應(yīng)用安全無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格高，因此充分利用價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、營養(yǎng)、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，用方差分析方法進行分析，從而優(yōu)選山茶花紅色素的微波提取條件，為進一步開發(fā)利用山茶花紅色素提供科學依據(jù)。
1材料與方法
1.1材料
山茶花：采自麗水學院醫(yī)學部校區(qū)，所用試劑均為國產(chǎn)分析純。北京瑞利uV一9100型紫外可見光譜儀，DZF一9070型真空干燥箱，AL204型電子分析天平，數(shù)顯恒溫水浴鍋HH一2，RE52CS一1旋轉(zhuǎn)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重一pH1的95％乙醇微波浸提一過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
稱取5.O000g茶花花瓣若干份，分別在不同的微波功率、提取時間、提取劑用量、提取次數(shù)等條件下做單因子平行試驗，各提取液分別以相應(yīng)提取劑作參比，用紫外可見光譜儀在540nm處測量吸光度值A(chǔ)。
1.2-3正交試驗
采用L9（3）正交試驗設(shè)計，對提取次數(shù)、微波功率、提取時間、提取劑用量4因子在3個水平進行優(yōu)選，見表l。按1.2_2的方法在540nnl處測量各樣品的吸光度A。結(jié)果采用直觀分析和方差分析，影響色素提取因子的顯著性檢驗采用Duncan法。
表1優(yōu)化提取條件正交試驗的因子水平
2結(jié)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波長范圍內(nèi)測定吸光度值（圖1），結(jié)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(yīng)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、提取時間、提取劑用量、提取次數(shù)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進行了平行試驗，測定其540nnl處吸光度值（圖2A）表明，在800W時其吸光度最大，說明微波功率以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個水平。
2.2.2提取時間的選擇
對提取時間20s、30s、50s、70s、90s、110s進行了平行試驗，測其540nnl處吸光度（圖2B）表明，提取時間以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間是否吻合，因此選定提取時間70s、90s、l10s作為正交試驗的3個水平。
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個水平。
2.2.4提取次數(shù)的選擇
對提取l、2、3、4、5次分別進行了平行試驗，測其540nln處吸光度值（圖2D）表明，提取5次時時吸光度值最大。通過Duncan法檢驗，結(jié)果顯示后3者之間差異不顯著。從節(jié)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個水平。
2-3正交試驗
2-3.1正交試驗結(jié)果及直觀分析
各試驗號根據(jù)具體給定的提取條件所得的提取液，用相應(yīng)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個因子中，以提取次數(shù)對提取率的影響最大，由極差數(shù)據(jù)K可見，各因子對提取率的影響依次為：提取次數(shù)、提取時間、提取料液比、提取微波功率。直觀分析正交試驗結(jié)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，料液比l：8（g／mE），提取時間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(jié)果
2.3.2方差分析
由試驗數(shù)據(jù)的方差分析表3可知，因子D為極顯著性因子，因子B為顯著性因子，需進一步分析確定。因子A、C為不顯著因子，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(jù)計算結(jié)果進行各因素水平顯著性比較。結(jié)果表明，提取時間l10s與90s、l10s與70s之間差異顯著，而90s與70s之間差異不顯著；提取次數(shù)各水平之間差異顯著或極顯著；提取劑用量各水平之間差異均不顯著。
表4A、B、D因素4水平顯著差異比較
其次，計算9個試驗所得吸光度值相互間ro.0l，ro.05和Rk值，再根據(jù)計算結(jié)果進行9個處理間顯著差異比較。表5結(jié)果表明，表中處理3與8差異不顯著，但與其他處理均存在顯著或極顯著差異，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；B因素中提取時間1lOs與70s之間差異顯著；D因素中提取次數(shù)各水平之間差異均顯著或極顯著。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），提取時間110s，微波功率為464W，提取3次。該結(jié)論與正交試驗的直觀分析結(jié)果完全吻合。
2.4對比試驗
各試驗號根據(jù)具體給定的提取條件所得的提取液，用相應(yīng)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(zhuǎn)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試驗組間顯著性差異比較
表6對比試驗
3討論與結(jié)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，提取時間110s，提取次數(shù)3次，提取效率較好。方差分析結(jié)果，雖然微波功率為非顯著性因子，但同樣能體現(xiàn)微波法提取的速度快能耗低的特點。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(guī)溶劑浸提法相比，微波法提取每次提取時間由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。
