黑甜玉米花青素提取方法研究及应用

黑甜玉米花青素提取方法研究及应用

杜红,王洪涛,汤芳,王悦,谭松祥

山东中红农业生物科技有限公司  山东烟台  264006

摘要：本次实验将黑甜玉米作为主要材料，分别利用化学、微波、超声波、酶法进行花青素提取分析对比，最终的提取结果，确定了微波提取法的花青素激光度值达到了峰值为1.072具体含量为每千克560毫克，提取效果最好，而选择酶法辅助提取的实际成效不佳。

关键词：黑甜玉米；花青素；提取方法

随着我国食品发展水平的不断提升，合成色素逐渐退出了主要的食品市场，而可食用色素成为近些年多方研究的重点。可食用色素主要是从植物果实或者植株中提取的色素，本身属于天然色素，而花青素是较为常见的天然色素，黑甜玉米则是花青素提取的主要主体之一。本文则是从多种不同提取方法的角度出发，对比了黑甜玉米中花青素的提取含量以及实际效果，确保可以为相关领域的研究提供参考。

1、基础背景及理论分析

甜玉米作为我国第三大蔬菜作物，在多项领域都有极强的应用价值，尤其是在食用色素提取方面，成为众多学者研究的主要材料[1]。其中花青素是最为常见的水溶性色素，具有一定的抗氧化防衰老功效，同时具备抗肿瘤、抗突变的功能，而黑甜玉米中的花青素含量较高，已经成为当前花青素提取的主要作物，辅以黑甜玉米特殊的营养成分，将其作为花青素提取的主要材料具有极强应用价值。

而从当前花青素常规提取方法的角度来看，大多数采用柠檬酸、乙醇等溶液进行花青素提取，另外也有利用超声技术强化技术进行提取的，能够提升细胞壁和细胞膜的破碎质量，全面增强花青素体脂率；微波提取则是利用微波对物料进行加热，增加色素的提取比例[2]；另外也有通过酶辅助提取的方式，该种方式主要利用其他的微生物或者酶类进行植物组织降解，进一步加速有效成分释放。从国标定量分析的角度来看，大多数会采取高效液相色谱法。

近些年花青素的提取主体主要由传统的菊花、蓝莓逐步向成本更为低的黑甜玉米领域转换，本文则是从实践的角度分析多种提取方式的实际效果，能够为高花青素玉米品种的强化以及选育提供参考。

2、基础资料及方法

2.1一般资料

本次实验所选择的黑甜玉米为自交系SP5029、SD-4，是专业的紫甜玉米杂交种，结合甜玉米品种的育种目标，将黑色、深黑色果穗作为核心选择性状利用常规培育方式进行培育，通过将两个黑甜玉米自交系分别组配了本次实验的提取材料。

为了进一步提升培育质量，还需要及时地做好田间管理，采取育苗栽植的方式进行隔离种植，为了避免串粉影响玉米的品质,和其他玉米田之间需要距离150米以上[3]，田间管理和其他的玉米种植方式相同。

2.2提取方式

为了进一步优化花生素提取方法，可以采取化学提取法，在特定的环境下分析不同的酸醇体积比、深夜浓度、提取温度进行提取效果的分析；微波提取法则可以参照当前较为流行的方式，通过比较酸醇体积比、时间和功率对提取效率的影响。超声波辅助提取法则是在特定的环境下对比不同的提取时间、提取次数以及酸醇体积比；酶制剂辅助提取可以参照当前较为流行的提取方法，以微生物作为分解而主体。

针对几种不同的方式进行最终花青素吸光值的检测，确定具体的花青素含量，并且利用高效液相色谱法进行玉米籽粒花青素含量的定量分析。

3、结果

3.1化学提取法的结果。

选择新鲜的黑甜玉米籽粒，分别控制酸醇体积比、提示温度以及柠檬酸浓度这三个变量因素，确定了在温度为60℃、提取时间为两个小时、料液比为1:40、柠檬酸浓度为每升10克的实验条件下，不同的酸醇体积比下的花青素提取效果存在部分差异。结果显示1:1条件下提取效果最好，能够达到每千克199.24毫克。

选择每升90克的柠檬酸，浓度能够提升，最终提取效果可以达到每千克356.56毫克。

从温度控制的角度来讲，提取的效率和温度的变化呈现正比例关系，温度控制在70℃时，花青素含量达到峰值，若大于70℃，提取效率会明显下降。

因此通过化学提取法，其具体的提取条件为柠檬酸浓度每升90克、温度控制在70℃、酸醇体积比为1:1。

3.2超声波提取法结果

选择新鲜的黑甜玉米籽粒，合理控制酸醇体积比、提取时间以及提取次数这三个因素。核心条件为提取次数90次，时间控制在50分钟，料液比为1:48，温度控制在40℃，在这一条件下，不同酸醇体积比的花青素提取效果存在差异，其中提取效果最好的体积比为3:1，能够达到每千克162.86毫克。

提取次数在90次以内时和提取效率呈现正比例关系，最高峰值能够达到每千克119.35毫克。

提取时间和提取效率之间呈现前期正相关，在65分钟时，花青素的含量达到峰值，若大于65分钟，提取率会有所下降。

因此超声波提取法的具体工艺条件为：酸醇体积比控制在3:1，提取次数最大控制在90次，提取时间为65分钟。

3.3微波提取技术

选择新鲜的黑甜玉米籽粒，合理控制三醇体积比、微波功率以及提取时间这三个因素。核心条件为提取时间一分钟，微波功率为119W，料液比1:40。在这一条件下，不同的酸醇体积比下的花青素提取效果存在差异，其最高峰值为每千克324.66毫克，前提条件为三醇，体积比1:2。

提取时间和提取效率之间有一定的前期正相关，在提取时间为1.5分钟时，达到了峰值，为每千克642.28毫克。

从微波功率的角度来讲，微波功率和提取效率之间呈现着前期正相关，加热功率为700W时，花青素的含量最高，若继续升高功率会降低花青素含量。

因此通过微波提取技术及工艺条件为：酸醇体积比1∶2、时间1.5min、功率700W。

3.4酶法辅助提取法

本次实验中选择该种方式进行花青素提取，其结果不显著，几乎无法检测花青素。

4、讨论

本次实验选择4种方式作为提取方法，通过黑甜玉米新鲜籽粒为实验材料检测了4种方式的具体提取效果，并且选择其中的最优参数检测黑甜玉米籽粒的花青素含量，具体结果如表1所示。

表1：不同提取方式下最佳条件的花青素含量

从中能够看出4种方式，在最优参数条件下进行花青素吸光度的对比，化学提取法的吸光度为0.566，花青素的含量达到了每千克350毫克；超声波提取法的花青素吸光度达到了0.167，具体含量为每千克170毫克；微波提取法的花青素，吸光度值达到了1.072为4种方法中的最高数值，花青素的具体含量为每千克560毫克；酶法辅助提取效果比较差，几乎检测不到花青素。

结束语：

综上所述，为了进一步增强黑甜玉米花青素提取效率，本次实验选择了4种较为常见的提取方法进行对比分析，通过合理的控制变量因素和定量因素，最终得出结论为：微波提取法对于黑甜玉米中的花青素提取有着较高的价值，其花青素含量以及吸光度值均为最高，达到了每千克560毫克。而从技术的应用层面来讲，微波提取法的速度较快，时间较短，提取效率更高，可以进行领域内部的推广和普及。

参考文献：

[1]王卓垚,张晗,孙权,阮燕晔,孙景伟.高花青素专用型玉米优势及产业发展前景[J].新农业,2022(16):9-10.

[2]杨文竹,陈茹梅.花青素玉米的育种进展[J].中国农业科技导报,2022,24(08):18-24.

[3]詹昕,赵芳芳,高志强,杨珍平,杨文平.喷施有机硒肥对黑糯玉米籽粒硒及花青素含量的影响[J].山西农业科学,2022,50(02):199-205.