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作者：張毅         

  研究表明，黑色素具有清除自由基、抗氧化、抗腫瘤、抗病毒和抗衰老等功效，能夠添加于食品、藥品和化妝品中，應(yīng)用前景廣闊。我國是茶葉大國，紅茶資源豐富，是天然黑色素的良好來源。

  試驗采用響應(yīng)面試驗設(shè)計的方法對紅茶黑色素的提取條件進(jìn)行優(yōu)化，并探討各因素之間交互作用對色素提取液色價的影響，旨在為植物源天然功能性色素的開發(fā)利用提供參考。

1  材料與方法

1.1試驗材料

  紅茶葉：市售。

1.2儀器與設(shè)備

  FW177中草藥粉碎機(jī)：天津市泰斯特儀器有限公司；UV-2802紫外可見分光光度計：美國尤尼科公司；AL204電子分析天平：梅特勒-托利多有限公司；TDL-40B離心機(jī)：上海安亭科學(xué)儀器廠；GHH-6型數(shù)顯恒溫水浴鍋：國華電器有限公司。

1.3試驗方法

1.3.1紅茶黑色素的提取與色價的計算

  紅茶葉粉碎后過60目篩，準(zhǔn)確稱取2g紅茶葉粉末樣品，加入去離子水后，恒溫水浴浸提，浸提液4 000 r/min離心10 min，取上清液，適當(dāng)稀釋，測定400 nm吸光度。

  色價(U/m L)=A400×稀釋倍數(shù)／提取劑體積(1)

1.3.2色素提取條件的響應(yīng)面試驗設(shè)計

  選取提取溫度(A)、提取時間(B)和液料比值(C)作為研究對象，采用Design-Expert 7.1軟件，選擇三因素三水平Box-Behnken試驗設(shè)計評價各因素之間的交互作用對紅茶黑色素提取的影響。

2結(jié)果與分析

2.1  響應(yīng)面試驗結(jié)果分析

  以紅茶黑色素提取條件中的提取溫度(A)、提取時間(B)和液料比值(C)為自變量，采用三因素三水平的響應(yīng)面試驗設(shè)計方法優(yōu)化提取條件，以獲得最大色素色價。試驗安排及結(jié)果見表1。

  為預(yù)測試驗范圍內(nèi)色素色價的最大值，利用Design Expert軟件，得到擬合色素色價試驗結(jié)果的二次多項式回歸模型如下：

  Y= -53 1.41+1.59A +10.54B+ 7.79C - 0.03 A2-0.13B2-0.05 C2+0.03AB +0.04AC - 0.01BC

  利用F僉驗檢測回歸模型的統(tǒng)計學(xué)顯著性和方差分析結(jié)果見表2。通過方差分析得到模型的F=6.54，這表明模型顯著(p<0.05)。決定系數(shù)（R2）=0.932 4，這表明模型中93.24%的色素色價變化歸因于自變量。這些結(jié)果證明所建模型足以表現(xiàn)出各條件參數(shù)之間的真實關(guān)系，可以用來預(yù)測色素的色價。

2.2提取條件對色素色價的影響

  液料比值為100( m L/g)時，提取溫度和提取時間對紅茶黑色素提取液色價的影響見圖1。提取溫度的一次項和提取時間的二次項對色素色價有顯著影響(p<0.05)；提取溫度和提取時間的交互作用不顯著(p>0.05)（表3）。當(dāng)提取時間保持不變，色素色價隨著提取溫度的增加而呈逐漸增大的趨勢；當(dāng)提取溫度保持不變，色素色價隨著提取時間的增加而呈先增大后減小的趨勢，這說明過長的時間提取并不能提高色素提取液的色價。

  圖2為提取時間40 min條件下提取溫度和液料比值對紅茶黑色素提取液色價的影響。提取溫度的一次項對色素色價有顯著影響(p<0.05)；提取溫度和液固比的交互作用不顯著(p>0.05)（表3）。當(dāng)提取溫度保持不變，色素色價隨著液料比值的增加而呈先增大后減小的趨勢；當(dāng)液料比值保持不變，色素色價隨著提取溫度的增加而呈逐漸增大的趨勢，研究結(jié)果相一致。

  提取溫度為80℃時，提取時間和液料比值對紅茶黑色素提取液色價的影響見圖3。提取時間的二次項對色素色價有顯著影響(p<0.05)；提取時間和液料比值的交互作用不顯著(p>0.05)

（表3）。當(dāng)提取時間保持不變，色素色價隨著液料比值的增加而呈先增大后減小的趨勢；當(dāng)液料比值保持不變時，色素色價隨著提取時間的升高而先增大后減小的趨勢。

2.3模型優(yōu)化與驗證

  根據(jù)響應(yīng)面試驗結(jié)果，經(jīng)Design Expert軟件優(yōu)化得到紅茶黑色素提取的最優(yōu)條件為：提取溫度97.92℃，提取時間44.93 min和液料比值106.76( m L/g)。在此條件下，模型預(yù)測色素色價的最大值為272.26 U/m L。

  為驗證模型的可靠性和準(zhǔn)確性，對最優(yōu)試驗組合進(jìn)行驗證性試驗，比較實測值和預(yù)測值之間的吻合度。驗證試驗的設(shè)計與結(jié)果見表3。

  驗證試驗結(jié)果表明，紅茶葉提取液色素色價的實測值與預(yù)測值吻合，說明試驗得到的模型有效且可靠。在最優(yōu)的試驗條件下，紅茶黑色素提取液中色素色價達(dá)到最大值271.40 U/m L。

3結(jié)論

響應(yīng)面優(yōu)化試驗結(jié)果表明，紅茶黑色素的最佳提取條件為提取溫度97.92℃、提取時間44.93 min和液料比值106.76( m L/g)。在此條件下，模型預(yù)測色素色價的最大值為227.26 U/m L。驗證試驗表明，在最優(yōu)提取條件下，紅茶黑色素提取液色價達(dá)到最大值271.40 U/m L，與預(yù)測值吻合，說明試驗得到的模型有效且可靠。

4摘要采用響應(yīng)面試驗設(shè)計對紅茶黑色素的提取條件進(jìn)行了優(yōu)化。試驗結(jié)果表明，紅茶黑色素的最佳提取條件為：提取溫度97.92℃，提取時間44.93 min和液料比值106.76 (m L/g)。驗證試驗表明，實測值與預(yù)測值吻合，說明試驗得到的模型有效且可靠。在最優(yōu)提取條件下，紅茶黑色素提取液色價達(dá)到最大值271.40 U/m L。