赵婉莹，张贤双，陈康，王莉，郭城*

 武汉设计工程学院食品与生物科技学院（武汉430205）

摘要采用纤维素酶水解提取板栗壳棕色素，研究了提取时间、温度、加酶量以及料液比对提取效果的影响。正交试验结果表明，最佳提取工艺条件为：提取温度60℃、料液比1：20 (g/mL)、加酶量1．0%、提取时间150 min。在此条件下制得的板栗壳棕色素对蛋白质和淀粉均有较强的染色性。

关键词板栗壳棕色素；纤维素酶；提取；染色性

 板栗（Castanea mollissima Blume）属山壳斗科植物，为落叶乔木，我国南北各地广泛栽培。我国是板栗生产的第一大国，2010年产量约为1.62×106 t，占全球产量的83%。随着板栗加工量的加大，板栗壳数量巨增，但大多作为加工废弃物用做燃料，未得到开发利用而浪费。板栗壳色素属于黄酮类的天然植物色素，黄酮类物质具有消除自由基、阻断和清除氧化损伤、保健和延缓衰老功能和价值，有着广阔发展和应用前景。

 目前板栗壳棕色素的提取主要有溶剂浸提法、微波辐照法、超声波法和超临界CO2萃取法。近年来，生物酶法由于其专一性强、效率高等优点，在植物有效成分提取中得到了广泛应用。试验利用纤维素酶水解提取板栗壳棕色素，优化了提取工艺条件，并进一步研究了板栗壳棕色素对蛋白质和淀粉类食物的染色性，以便为板栗壳棕色素的开发利用提供参考。

1  材料与方法

1.1材料与试剂

 板栗壳：将购自湖北省罗田县的新鲜板栗剥取板栗壳，用蒸馏水洗去灰尘和残余果肉，然后在75℃下干燥24 h，粉碎至40目备用；纤维素酶：食品级，北京盛世嘉明科技开发有限公司；无水乙醇：分析纯，国药集团化学试剂有限公司；焦糖色素：食品级，上海松田食品有限公司；白豆腐：市售；面粉：市售低筋粉。

1.2仪器与设备

 UV-756型紫外可见分光光度计：上海精密仪器仪表有限公司；85-2型数显恒温磁力搅拌器：上海精风仪器有限公司；CyberScan pH510型pH计：Eutech仪器有限公司；TGL-16G高速台式离心机：上海安亭科学仪器厂；WSF型分光测色仪：上海精密仪器仪表有限公司。

1.3试验方法

1.3.1板栗壳棕色素提取基本方法

 取板栗壳粉5g放入三角瓶中，根据试验设计加入一定量的纤维素酶和相应体积的乙醇溶液（体积分数为40%），在一定温度下提取一段时间。冷却后离心分离，将上清液转移到150 m L容量瓶中并定容，在277 nm处测定其吸光度。

1.3.2单因素试验

 在提取时间为60，90，120，150和180 min，提取温度为50℃，55℃，60℃，65℃和70℃，料液比为1: 10,1:15,1:20,1:25和1:30( g/m L)，加酶量为0.4%，0.6%，0.8%，1.0%和1.2%的条件下，按1.3.1节方法探讨提取时间、提取温度、料液比和加酶量对提取板栗壳棕色素的影响。

1.3.3正交试验设计

 在单因素试验的基础上，采用4因素3水平正交试验的方法优化纤维素酶水解提取板栗壳棕色素的工艺条件。选用L9(34)正交表设计试验，各变量水平根据单因素试验结果确定，因素和水平见表1。

1.3.4色素对蛋白质染着性试验

 分别取板栗壳棕色素以及标准焦糖色素各1 mg，分别放入2个50 m L的小烧杯中，并加水稀释至20mL，然后各加入切成5 cm×5 cm小块的白豆腐（先用分光测色仪测定白豆腐的初始色值L和b），在调温电炉上煮沸3 min，取出，倒掉多余溶液，放人白搪瓷托盘中，冷却至室温后，用分光测色仪分别测定放置了0，1，2和3h的豆腐的L，b值。

1.3.5色素对淀粉染着性试验

  各取0.05 g/100 m L的板栗壳棕色素和焦糖色素液20 m L，置于具塞比色管内，加入过100目筛的面粉0.2g，充分振荡，放置过夜。第2天离心，取上清液并在488 nm处测定吸光度，染着率D按公式(1)计算。

2结果与分析

2.1单因素试验结果

2.1.1料液比对提取板栗壳棕色素的影响

  在提取温度为60℃、提取时间为120 min、加酶量为0.8%的条件下，考察不同料液比对提取板栗壳棕色素的影响，结果见图1。

 由图1可知，随着乙醇溶液的加多，板栗壳棕色素的提取率不断提高，当料液比为1：20( g/m L)时吸光度达到最高，但当乙醇溶液进一步加多时，吸光度反而有所下降。因此选择1：20( g/m L)为提取的最佳料液比。

2.1.2提取时间对板栗壳棕色素提取率的影响

 在提取温度为60℃、料液比为1：20( g/m L)、加酶量为0.8%的条件下，考察不同提取时间对提取板栗壳棕色素的影响，结果见图2。

 由图2可知，在60～120 min时，随着提取时间的延长，吸光度不断提高，当提取时间为120 min时达到最大值。但当提取时间进一步延长时，提取效果反而呈现不断下降趋势。因此提取时间以120 min为宜。

2.1.3加酶量对板栗壳棕色素提取率的影响

 在提取温度为60℃、料液比为1：20( g/m L)、提取日寸间为120 min的条件下，考察不同加酶量对提取板栗壳棕色素的影响，结果见图3。

 由图3可知，随着加酶量的增加，吸光度不断提高，当加酶量为0.8%时吸光度达到最高。但当加酶量进一步增加时，吸光度反而略有下降。因此纤维素酶加酶量以0.8%为宜。

2.1.4提取温度对提取板栗壳棕色素的影响

 在加酶量为0.8%、料液比为1：20( g/m L)、提取时间为120 min的条件下，考察不同提取温度对提取板栗壳棕色素的影响，结果见图4。

 由图4可知，随着提取温度的增加，板栗壳棕色素的提取率不断提高，当提取温度为60℃时吸光度达到最高，但当提取温度进一步增加时，吸光度反而大幅度下降。因此选择60℃为最佳提取温度。2.2正交试验结果

 为进一步确定纤维素酶水解提取板栗壳棕色素的最佳工艺条件，采用L9(34)正交表设计试验，结果见表2。

 由正交试验结果可知，各因素影响纤维素酶水解提取板栗壳棕色素效果的顺序为：C>B>A>D，即提取温度>料液比>加酶量>提取时间。最佳提取条件为：提取温度60℃、料液比1：20( g/m L)、加酶量1.0%、提取时间150 min。

2.3色素对蛋白质染着性的研究

  L值表示豆腐明暗程度的变化，L值越小，表示染色效果越好。由图5可知，豆腐经过两种色素浸染之后/值都有所降低，放置3 h之后，L值变化趋于稳定。相比而言，板栗壳棕色素浸染豆腐后的L值小于焦糖色素浸染豆腐后的L值。

  b值表示颜色黄蓝程度的变化，b值越大，表征染色效果越好，颜色越接近于黄棕色。由图6可以看出，经过两种色素浸染的豆腐，b值都有不同程度的增大。整体上看，板栗壳棕色素浸染豆腐后的b值小于焦糖色素浸染豆腐后的b值。

2.4色素对淀粉染着性的研究

 从图7中可以很直观的看出，板栗壳棕色素对淀粉的染着率高于焦糖色素对淀粉的染着率，这可能是因为板栗壳棕色素呈色基团的性质更有利于对淀粉类食物染色。

3结论

 试验采用正交试验的方法研究了纤维素酶水解提取板栗壳棕色素，得到最佳提取工艺条件为：提取温度60℃、料液比1：20( g/mL)、加酶量1.0%、提取时间150 min。按此方法制得的板栗壳棕色素对蛋白质染着性较好，染色效果跟焦糖色素相当。并且板栗壳棕色素对淀粉有较高的染着率，染色效果优于焦糖色素。