毕业设计（论文）-紫甘薯色素的提取分离和纯化的研究.docx

紫甘薯色素的提取分离和纯化的研究目 录摘要1Abstract2引 言3第1章 文献综述41.1 天然色素的研究意义及发展前景41.1.1天然色素的研究意义41.1.2发展前景41.2 概述41.2.1合成色素41.2.2天然色素51.2.3花青素51.3紫甘薯色素51.3.1紫甘薯概述51.3.2 pH值对紫甘薯色素的影响51.4天然色素的提取技术51.4.1溶剂提取法61.4.2超声波提取法61.4.3超临界流体萃取法61.4.4微波萃取法61.4.5酶提取法71.5天然色素的纯化技术71.5.1大孔树脂法纯化71.5.2薄层层析法71.5.3柱层析法81.6研究的目标、内容及实施路线81.6.1研究目标81.6.2研究内容81.6.3 研究实施路线8第2章 紫甘薯色素的提取102.1实验准备部分102.1.1实验原料102.1.2实验仪器102.1.4紫甘薯预处理102.1.5 紫甘薯色提取步骤102.1.6最大吸收波长的确定112.1.7 提取溶剂浓度对提取率的影响112.1.8料液比对提取率的影响112.1.9 超声处理时间对提取率的影响122.1.10恒温提取温度对提取率的影响122.1.11恒温提取时间对提取率的影响122.2实验结果及分析132.2.1 确定最大吸收波长132.2.2提取溶剂浓度对提取率的影响142.2.3料液比对提取率的影响142.2.4超声波处理时间152.2.5恒温提取温度对提取率的影响152.2.6 恒温提取时间对提取率的影响16第3章 紫甘素分离纯化183.1实验准备部分183.1.1实验原料183.1.2实验仪器183.2大孔树脂法纯化紫甘薯色素实验设计183.2.1大孔树脂活化183.2.2 吸附能力测试实验193.2.3 pH值对吸附率影响实验193.2.4乙醇浓度对解吸效果影响193.2.5浓缩203.2.6 提取得率测算实验203.3实验结果与讨论203.3.1 AB-8大孔树脂对紫甘薯色素的静态吸附能力203.3.2 pH值影响213.3.3不同乙醇浓度对紫甘薯色素解吸效果的影响213.3.4浓缩干燥223.3.5紫甘薯色素提取得率22结 论23致 谢24参考文献25紫甘薯色素的提取分离和纯化的研究摘要: 紫甘薯的薯肉和薯皮都呈现鲜艳的紫色，是提取天然色素的良好资源。为了更加有效的利用紫甘薯中的天然色素，本课题在紫甘薯色素的提取和纯化两个方面进行了相应的研讨。课题中实验原料来源于日常生活中新鲜的紫甘薯。在紫甘薯色素的提取分离实验中，采用溶剂提取法和超声波辅助提取法对紫甘薯色素进行粗提取，得到紫甘薯色素粗提液。探讨了紫甘薯色素测定的最大吸收波长、提取剂浓度、料液比、超声波辅助提取时间、恒温提取温度以及恒温下提取时间对提取紫甘薯粗提液的影响，得到了最适合提取粗提液的条件：测定的最大吸收波长为530nm、提取剂柠檬酸浓度为5.0%、料液比（紫甘薯与柠檬酸溶液之比）为1:10、超声波辅助提取时间为50min、设置的恒温温度为60、恒温下提取时间为100min；在紫甘薯色素纯化实验中，采用大孔吸附树脂法并且通过静态吸附和解吸对色素粗提取液进行纯化，去除粗提液中的蛋白淀粉等杂质，得到最优的色素纯化条件。本课题选取的大孔树脂为AB-8大孔吸附树脂。实验数据表明：静态吸附实验中，吸附时间应为120min，此时AB-8大孔树脂吸附已经达到饱和，溶液的pH值为3.0。从解吸数据分析，解析液乙醇体积分数为50。在最优的提取纯化条件下，实验最终色素提取率是12.66%。关键词：紫甘薯 色素 提取 分离 纯化 25Study on the extraction separation and purification of pigments from purple sweet potatoAbstract: The purple sweet potato meat and skin are showing bright purple,and it is a good resource to extract natural pigments. This paper has carried on the corresponding research on the extraction and purification of purple sweet potato pigment that in order to make more effective use of natural pigments in purple sweet potato. The fresh purple sweet potato from the daily life are experimental raw materials. The solvent extraction and associated extraction methods were used to extract the coarse extraction of purple sweet potato in the extraction and separation experiment of purple sweet potato pigment. The effects of the wavelength of maximum absorption,the concentration of extraction solution,the ratio for material and liquid,the extraction time of associated vltresonic extraction,the constant temperature and the extraction time of constant temperature on the extraction of coarse sweet potato were studied. The optimum extraction conditions were as follows: the wavelength of maximum absorption was 530nm, he concentration of citrate was 5.0%, the ratio of material to liquid (ratio of purple sweet potato and citric acid solution) was 1:10, the ultrasonic extraction time was 50min, the constant temperature was 60 , and the extraction time was 100min at constant temperature. Purified in the purple sweet potato pigment, the microporous adsorption resin method was used to purify the coarse extraction of the pigment by static adsorption and desorption, and the impurities such as protein starch in the crude extract were removed. Optimum pigment purification conditions. The microporous resin selected for this study is AB-8 microporous adsorption resin.The experimental data show that the adsorption time should be 120min in the static adsorption experiment. At this time, the adsorption of AB-8 microporous resin has reached saturation, and the pH value of the solution is 3.0. From the analysis of desorption data, the volume fraction of ethanol in the analytical solution was 50%. Under the optimal extraction and purification conditions, the final pigment extraction rate was 12.66%.Key words: Purple sweet potato；pigment；extract；Separation；purification引 言众所周知，地球上是由各种各样的物质组成的，这些物质又被给予了各式各样的颜色，由此造成了丰富多彩的世界。色彩斑斓的食品使我们的视觉体验变得多姿多彩，身心愉悦。在现实生活中，我们都会有这样的体验：相比颜色暗沉的食品，颜色鲜艳的食品会引起消费者的消费愿望，让人垂延欲滴。为了提高食品的商品性能，增强消费者的消费愿望，食用色素就扮演了非常重要的角色，它不仅使食品富有丰富的色彩、保留新鲜的色泽，也提高了食品的商用价值。食用色素是众多食品添加剂家族中的一员，经常被使用，随着社会的进步，人们对食品添加剂拥有了安全意识，密切关注生活中的食品安全，于是对于天然色素提取的研究变得更加迫切和有意义。本课题利用新鲜的紫甘薯为原料，通过对紫甘薯中天然色素的提取探究，得到提取剂液浓度、料液比、超声波处理时间、恒温温度以及恒温提取时间五种适宜提取参数，以及纯化过程中，提取液pH值、乙醇体积分数和时间对解吸和吸附的影响。获得了最优的紫甘薯色素提取、分离和纯化条件。第1章 文献综述1.1 天然色素的研究意义及发展前景1.1.1天然色素的研究意义色素可以通过改变食物的色、香、味，使人们食用食物时，有着不同味觉和视觉体验，色素也属于食品添加剂中的一种。色素分为人造合成色素和天然色素，现在有很多医学证明多数合成色素使人们的健康受到威胁，所以目前世界上合成色素的品种和数量变得越来越少1。天然色素安全无毒，具备高营养价值高的特点，处于对自身健康因素考虑。相较于合成色素，人们对食用天然色素更加喜欢2。所以，对提取天然色素的研究十分有意义。1.1.2发展前景紫薯色素属于天然色素，天然色素不仅能给食物添补斑斓的颜色，并且许多天然色素拥有其它添加剂所不具备的生理活性。在化妆品、药品中天然色素也扮演着着色的功能。在保健营养食品中，这些天然色素则扮演着增强人体抗疾病能力、降低血压血脂、抗氧化防衰老等辅助角色；在普通食品领域中，有的施展增强营养的辅助作用和抗氧化防衰老的作用3。由于天然色素没有毒性，在提取制备中没有有害身体物质残留，也没有其它副作用及不良反应，人们对于天然色素的需求也会越来越多，因此提取天然色素的工艺优化研究已经成为一种趋势。1.2 概述 1.2.1合成色素合成色素是指人们用物理化学方法相结合所得到的人工色素。经过很多种有机化学反应化合得到，例如卤化反应、磺化反应、硝化反应等。在合成色素的结构上，我们可以把它分为两种，一种是非偶氮型色素类，另一种是偶氮型色素类4。合成色素虽然在颜色上具有很大的延展性，颜色可多变，但是其合成色素中含有铅、铜、砷等能使人中毒的物质，所以，我国早在1982年就颁布了法规，规定食品中添加合成色素的剂量要在一定范围之内。如果有不法分子不遵循规定，随意使用合成色素，那么就会造成很大的危害。例如最近几年被曝出的苏丹红、瘦肉精中含有日落黄、红牛中含有人工合成色素胭脂红等。1.2.2天然色素 几乎所有含颜色的物质都含有天然色素，但是目前天然色素的提取原料主要以自然界中的植物、微生物和动物为主。食品中的天然色素按照获取的途径分为三种，植物色素、动物色素和微生物色素5。天然色素有很多优点，最明显的是它的颜色跟天然物质很接近，让人觉得颜色自然，不浮夸。另一点是不像人工合成色素一样有毒性，它无毒无害，还附带着植物本身的营养价值，具有预防、治疗和保健功能等。对于以上这些优点，人们更喜欢用天然色素来增添食物的鲜艳度。 1.2.3花青素花青素又可叫做花色素，它在极性溶剂中的溶解性质较好。根据这种性质，往往使用水、乙醇、甲醇、柠檬酸等有机溶剂来溶解色素。花青素属于多酚类黄酮化合物。在生活中的蔬菜和水果等植物中，花青素的存在使蔬菜和水果显现出红色、紫色和蓝色。根据紫甘薯显现出来的紫色，可以判断紫甘薯中含有丰富的花青素6。花青素属于天然食用类色素，它可被提取的来源众多，安全性高，没有毒害，还具有一定的保健作用。在许多领域都可应用，有很宽广的发展前景。1.3紫甘薯色素1.3.1紫甘薯概述紫甘薯是早年从日本进口到我国，它的薯肉与红薯肉不同，显现为紫色，紫甘薯的皮和肉都可以食用，味道略微有一点甜。在种植栽培上，由于其生命力顽强、生长旺盛，所以容易种植，在我国大部分地方都有种植。紫甘薯从颜色上看，可以知道它含有丰富的花青素，有很高的保健药用的价值。1.3.2 pH值对紫甘薯色素的影响pH值对紫甘薯色素影响很大，在酸性条件下，以红色或者紫色的形式存在，在碱性条件下，以蓝色的形式存在7。这是因为其结构上含有四价氧原子和酚羟基，是色素同时有酸和碱的性质。由于它具有两种性质，所以当pH值改变时，色素的颜色也变化。1.4天然色素的提取技术天然色素的生产和获得上主要有三种来源。包括直接从植物中提取、利用生物技术生产色素和用物理化学等方法合成色素。直接提取法是提取生产很多品种的天然色素使用最广泛的方法。1.4.1溶剂提取法溶剂提取法在提取天然色素方面使用比较多，在其方面的研究也很广泛。经常使用的提取天然色素的溶剂有水、乙醇、甲醇、丙酮等有机溶剂。本课题中溶剂提取法的工艺步骤为：新鲜的紫甘薯搅拌粉碎浸提真空过滤粗提产品浓缩干燥纯品，在提取纯化的过程中，有多种因素会影响紫甘薯色素的提取，例如，溶解提取时需要的时间、溶解时需要控制的温度、提取溶剂的种类以及提取溶液的pH等。1.4.2超声波提取法超声波是一种机械振动波，能传递很大的能量。目前，在植物有效成分提取中超声波技术被广泛的应用，本文在研究提取纯化紫甘薯色素中也运用到了超声波提取技术。超声波提取法的原理是通过声波传递的强而有力的能量，产生强烈的空化效应和振动作用，使植物的细胞壁易于破碎，细胞中的细胞液随即渗透出来，溶解在提取溶剂中。此方法不仅缩短了提取时消耗的时间、提高色素的提取量，而且避免提取物在空气中氧化、降解。但是，超声提取技术需要注意的是长时间超声会导致溶液的温度提高，所以在实验过程中，应尽量勤换水，避免温度过高而造成实验误差。1.4.3超临界流体萃取法超临界流体萃取法是一种新的使有效物质提取和精制的技术。超临界流体是指液体或者气体的压力和温度都超过它本身的最大临界值。此方法的流体溶解性能好，容易分散，对于溶质的传递效率也高。二氧化碳是超临界萃取中经常会使用到的萃取剂。所以运用二氧化碳作为萃取剂的方法也叫做超临界二氧化碳流体萃取。众所周知，二氧化碳不仅没有毒性，不容易燃烧，还具有化学惰性，而且市售的二氧化碳纯度高，售卖的价格相对较低，对环境污染小。1.4.4微波萃取法微波技术是利用电磁能来使有效成分分离的新型技术。其电磁波在300兆赫到300千赫之间。微波萃取法所使用的试剂量很少，它拥有传热效率高，工艺简单，选择性较好的特点。人们常把微波萃取法叫做“绿色提取工艺”。微波萃取法表现出良好的发展前景和巨大的应用潜力91.4.5酶提取法植物中的色素溶解在植物的液泡中，液泡在植物细胞壁内。细胞壁是植物细胞的最外面一层，很多植物的细胞壁由纤维素、果胶质等组成，而纤维素酶把纤维素分解成小分子化合物，酶提取法运用纤维素酶来破环植物细胞壁，使有效成分溶解出来10。运用酶提取法的原理，紫甘薯色素提取实验中可以利用纤维素酶使植物细胞壁破坏，使紫甘薯色素溶解在溶剂中，这样，可以更多量的提取植物色素。1.5天然色素的纯化技术如果只采取本文1.4中提到的这些提取工艺方法，那么所得到的色素产品都是粗制天然色素。粗制天然色素里面除所需色素外，不仅杂质含量高、产品的颜色不够纯，而且可能受提取原料的影响，使得色素产品有特殊的异味。这些缺点使粗制的色素不能作为食品添加剂来直接使用11。所以，必须采取更先进的分离纯化技术来使粗制天然色素得到纯化，达到食品级标准，使其应用范围更加广泛。1.5.1大孔树脂法纯化大孔树脂对于有效物质具有很强的吸附性。大孔树脂吸附分离技术采用吸附剂比较特殊，它有选择性地吸附提取原料中的有效成分，除去没有用处的杂质。它的化学结构跟离子交换树脂很像。大孔树脂纯化方法所用设备操作简便,大多需要把处理好的树脂装柱，然后通入流动相，树脂会对有效物质进行吸附。大孔树脂可重复利用，致使用大孔树脂法纯化时经济成本也比较低，提取的产品含有的杂质量几乎没有，纯度高。而且这种方法在中药有效成分的提取中有好的实验结果 12。朱洪梅,韩永斌,顾振新13等人选取四种型号的大孔吸附树脂对紫甘薯的提取纯化效果进行了研究，结果表明AB-8型大孔树脂对色素的吸附效果最好。昝立峰，葛水莲，李丹花，叶嘉，王浩14在大孔吸附树脂分离纯化紫甘薯色素的研究中选取了十四种大孔吸附树脂，对色素的分离纯化进行了研究。1.5.2薄层层析法薄层层析法又叫做薄层色谱法，是用来分离混合物的技术。可进行定性分析少量物质，通常先将吸附剂或者载体均匀涂抹平铺在在板上，形成一个很薄的薄层，然后在这个薄层上滴加分析物质，进行层析分离。高效液相色谱法也已用于薄层层析。薄层层析法距今已经使用的时间比较长，使用频率也很多，是一种重要的分离色素的方法。1.5.3柱层析法柱层析法即称柱色谱技术。圆柱管中的固定相是不容易溶解的物质。运用此方法时，要先在柱子里加入即将提纯的样品，流动相是一种特殊的溶剂，作用是洗脱。紫甘薯色素提取、分离纯化往往会选择各类树脂来除去提取物中蛋白质、有机酸、矿物质及其他水溶性的不需要提取的物质，但是和大孔树脂可以回收利用相比，柱层析中所填充的物质可回收利用低，致使做实验的经济成本提高。1.5.4酶精制法一种酶只能选择性的催化分解某一类物质，具有专属性，催化效率高。酶属于是催化剂的一种。但许多酶不耐高温和酸、碱性，所以酶的催化条件多为常温和近中性。酶的这些特点使酶精制法只适合不耐热的天然色素的精制。这种方法利用酶催化分解作用，去除了色素提取过程中的其他物质，例如，用蚕沙提取叶绿素时，利用酶解法，可以去异味，从而提取得到叶绿素品质优良。1.6研究的目标、内容及实施路线1.6.1研究目标紫甘薯原料利用搅拌器快速搅拌粉碎预处理，紫甘薯色素通过溶剂提取法和超声波辅助提取技术将紫甘薯色素提取出来，用大孔吸附树脂吸附法给予纯化14。本课题的研究目的，通过实验得出最佳的提取纯化工艺条件，得到在最佳提取工艺条件下紫甘薯色素的提取率。1.6.2研究内容本课题选用新鲜的紫甘薯为原料，切除坑洼腐烂的地方，再用搅拌器快速搅拌粉碎备用，处理后的实验步骤如下：(1) 在提取分离色素实验中，通过溶剂提取法，依次研究最大吸收波长、提取液浓度、料液比、超声时间、恒温温度及时间六个实验参数对色素提取的影响。(2) 在色素提纯实验中，通过大孔吸附树脂法，分别研究提取液pH值、乙醇体积分数、吸附和解吸等实验参数。1.6.3 研究实施路线研究实施路线分为三大部分：原料处理、色素粗提取、色素粗提取液纯化。研究实施路线:粗提：新鲜紫甘薯原料减半粉碎超声波浸提恒温提取真空抽滤粗提取液纯化：粗提取液吸附解吸浓缩第2章 紫甘薯色素的提取2.1实验准备部分2.1.1实验原料附近超市中新鲜的紫甘薯2.1.2实验仪器表2.1实验仪器一览表Table2.1 Experimental equipment List主要仪器生产厂家AL104电子分析天平梅特勒-托利多仪器有限公司202-00A电热恒温干燥箱上海锦昱科学仪器有限公司KH-250超声波清洗器昆山禾创超声仪器有限公司722可见分光光度计上海光学仪器厂多功能食物搅拌器合肥荣事达小家电有限公司SHZ-D(III)循环水真空泵巩义市予华仪器有限责任公司DF-101S集热式恒温磁力搅拌器巩义市予华仪器有限责任公司78-1磁力加热搅拌器金坛市杰瑞尔电器有限责任公司2.1.3实验试剂表2.2实验试剂一览表Table2.2 Experimental reagent List名称规格生产厂家柠檬酸分析纯天津市光复科技发展有限公司柠檬酸钠分析纯台湾新宁制药厂2.1.4紫甘薯预处理紫甘薯预处理实验具体操作步骤如下：（1）将新鲜紫甘薯洗净切成体积约为1立方分米的紫甘薯块。（2）将切好的紫甘薯放入搅拌器中搅拌。2.1.5 紫甘薯色提取步骤柠檬酸是一种常被用到的食品添加剂，符合国家食品添加剂标准。步骤如下：紫甘薯预处理加柠檬酸溶液提取超声处理真空减压抽滤色素粗提液2.1.6最大吸收波长的确定确定最大波长的步骤：(1) 称取两份经过已经处理的紫薯3g放入烧杯中，分别加入30ml质量分数为2%、5%的柠檬酸溶液作为提取剂，然后取适合大小的保鲜膜把烧瓶封口。(2) 将两个装有不同质量分数的柠檬酸溶液放在在超声波清洗器中超声浸提15min。(3) 超声后，在60恒温下放置，浸提40min。(4) 真空减压抽滤后，初步得到紫甘薯色素粗提液。(5) 分别从两个烧杯中取提取液l0mL，用pH值为3的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液16定容到20mL。(6) 分别量取适量定容后的色素提取液，在可见光区内扫描，确定最大吸收波长。2.1.7 提取溶剂浓度对提取率的影响不同提取溶剂浓度对提取率的影响的实验设计步骤如下：(1) 取6份3g经过已经处理的紫甘薯，分别放在6个50mL烧杯中，在6个烧杯中分别加入质量分数为1.5、2.0、2.5、5.0、10.0、15.0的30mL柠檬酸溶液。然后用保鲜膜密封。(2) 然后分别放在超声波清洗机中超声提取15min。(3) 60恒温下提取40min，将提取的溶液真空抽滤得到紫甘薯色素粗提液。(4) 分别量取10mL提取液，用缓冲液定容到20mL，(5) 在530nm下，以pH值为3的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液作为空白对照，分别测定6份色素溶液的吸光度。2.1.8料液比对提取率的影响不同料液比对提取率的影响的实验设计步骤如下：(1) 取7份3g经粉碎破壁预处理的紫甘薯，分别放于7个适合刻度的烧瓶中，分别加入7.5mL、15mL、30mL、60mL、90mL、120mL、150ml的5.0柠檬酸溶液，然后取适合大小的保鲜膜把烧瓶封口。此料液比的比例分别为1:2.5、1:5、1:10、1:20、1:30、1:40、1:50。(2) 分别放在超声波清洗器中超声提取15min。(3) 60恒温下分别浸提40min，将浸提后的溶液真空抽滤得到色素粗提液。(4) 取10ml提取液，用缓冲液定容到20mL，(5) 在530nm下，以pH值为3的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液作为空白对照，分别测定7份色素溶液的吸光度。2.1.9 超声处理时间对提取率的影响(1) 称取11份经过预处理的紫薯3g放入烧杯中，分别加入30ml 5.0%的柠檬酸溶液作为提取剂，然后用保鲜膜密封。(2) 在超声波清洗器中超声浸提时间分别设置为5min、10min、15min、20min、25min、30min、40min、50min、60min、70min、80min。(3) 超声后，在60恒温下放置40min。(4) 真空抽滤得到紫甘薯色素粗提液。(5) 分别取提取液l0mL，用pH为3的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液定容至20mL。(6) 在530nm下，以pH值3的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液作为空白对照，分别测定11份色素溶液的吸光度。2.1.10恒温提取温度对提取率的影响不同提取温度对提取率的影响的实验设计步骤如下：(1) 在5个50mL烧瓶中分别放入3g已经处理的紫甘薯，每瓶加入30ml质量分数为5.0柠檬酸溶液。(2) 取适合大小的保鲜膜把烧瓶封口，超声浸提时间为50min。(3) 恒温提取温度分别设置为20、40、60、80、90下，提取40min，将提取的溶液分别真空抽滤得色素粗提液。(4) 分别取10ml提取液，用缓冲液定容至20mL，(5) 在530nm下，以pH值3的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液作为空白对照，分别测定其吸光度。2.1.11恒温提取时间对提取率的影响不同提取时间对提取率的影响的实验设计步骤如下：(1) 在6个50ml烧瓶中分别放入3g已经处理的紫甘薯，每瓶加入30mL质量分数为5.0柠檬酸溶液。(2) 超声波浸提50min后分别提取，60下提取时间分别设置为20min、40min、60min、80min、100min。(3) 将浸提后的溶液分别真空抽滤，得到紫甘薯色素粗提液。(4) 分别取10mL提取液，用缓冲液定容至20mL，(5) 在530nm下，以pH值3的柠檬酸-柠檬酸钠钠缓冲液作为空白对照，分别测定吸光度。2.2实验结果及分析2.2.1 确定最大吸收波长根据2.1.6实验的结果，得到搅拌粉碎紫甘薯色素吸光度-吸收波长图2.1，如下：图2.1 紫甘薯色素吸光度-吸收波长Figure 2.1 The absorbance - absorption wavelength of purple sweet potato pigment从实验得到的图2.1中可以明显看出，虽然提取溶剂柠檬酸质量分数不同，但都有相同的变化趋势，在400-460nm之间，随着吸收波长的增加，色素的吸光度略微下降，在460-530nm之间，随着吸收波长的增加，色素的吸光度也随着提高，到530nm后，随着吸收波长的增加，色素的吸光度反而下降，总的来说，紫甘薯色素在可见光区内的最大吸收波长为530nm。2.2.2提取溶剂浓度对提取率的影响根据2.1.7实验测得实验数据得到提取剂柠檬酸溶液的质量分数与紫甘薯色素粗提取液的吸光度的关系图2.2，如下：图2.2 提取剂浓度对提取率的影响Figure 2.2 Effect of extractant concentration on extraction rate 从实验数据得出的曲线图2.2可以明显看出，在1.5%-5.0%区间内，吸光度随柠檬酸溶质量分数的增加而增加，但是当柠檬酸溶液质量分数达到5.0以后，色素溶液吸光度急剧下降，所以柠檬酸溶液应为5.0。2.2.3料液比对提取率的影响根据2.1.8实验测得实验数据，得到料液比与紫甘薯吸光度的关系图2.3，如下：图23 料液比对提取率的影响Figure 2.3 Effect of ratio - material on the extraction rate从实验数据得出的曲线图2.3可以明显看出，在料液比为1:2.5-1:10区间内，两种不同质量分数的提取液的吸光度随提取液的体积增大而增大（此时紫甘薯的质量不变），但当料液比在l：10后时，吸光度反而下降，所以料液比应为l：10。2.2.4超声波处理时间根据2.1.9实验测得实验数据，得到超声波处理时间与紫甘薯吸光度的关系图2.4，如下：图2.4 超声处理时间对提取率的影响Figure 2.4 Effect of ultrasonic treatment time on extraction rate从实验数据得出的曲线图2.4可以明显看出，随着超声浸提时间的变化，紫甘薯色素溶液的吸光度也随之变化。但变化幅度不是特别大，当超声时间达到50min时吸光度最大，所以选取超声浸提时间为50min。2.2.5恒温提取温度对提取率的影响据2.1.10实验测得实验数据，可绘制提取温度与紫甘薯的吸光度曲线图，图2.5，如下：图2.5 恒温温度对提取率的影响Figure 2.5 Effect of constant temperature on extraction rate从图2.5可以看出，在设置的恒温温度20-60之间，随着温度的升高，吸光度先急剧上升后缓慢上升，但当恒温温度到达60后，色素溶液的吸光度急剧降低，所以最佳提取温度为60。2.2.6 恒温提取时间对提取率的影响根据2.1.11实验测得实验数据，可绘制提取时间与紫甘薯吸光度的关系图，见图2.6，如下：图2.6 恒温浸提时间对提取率的影响Figure 2.6 Effect of temperature constant time on extraction rate从图2.6可以看出，在60恒温下，浸提时间为20min-60min内，溶液的吸光度变化不明显，从60-100之间，溶液的吸光度明显增加，但当提取时间大于100min后溶液的吸光度降至最低。因此，60下提取时间为100min。第3章 紫甘素分离纯化3.1实验准备部分3.1.1实验原料在第2章实验参数下获得的紫甘薯色素粗提液。粗提取液制备步骤如下：(1) 取若干份15g已经处理的紫甘薯。(2) 实验条件：提取剂选取质量分数为5柠檬酸溶液，紫薯与柠檬酸溶液的最佳比例为1:10，超声波提取时间为50min，60恒温下提取时间为100min。(3) 真空抽滤后得到大量的紫甘薯色素粗提液。 3.1.2实验仪器表3.1实验主要仪器Table 3.1 Experimental main instrument实验仪器生产厂家722可见分光光度计上海光学仪器厂78-1磁力加热搅拌器金坛市杰瑞尔电器有限公司旋转蒸发器上海圣科仪器设备有限公司表3.2 实验主要试剂Table 3.2 Experimental main reagents实验试剂规格生产厂家AB-8大孔树脂HG 2-885-76天津市光复细化工研究所无水乙醇分析纯天津市武清市精细化工有限公司3.2大孔树脂法纯化紫甘薯色素实验设计3.2.1大孔树脂活化大孔树脂活化步骤15如下：(1) 准确称取100gAB-8大孔树脂，用2倍AB-8树脂体积的无水乙醇加入烧杯中泡至二十四小时，使AB-8大孔树脂里面的气泡会在从溶液逸出，直至浸泡树脂的溶液中无气泡。(2) 浸泡完全以后，用蒸馏水冲洗AB-8大孔树脂，洗掉树脂中的乙醇溶剂和残留的物质，至流出的溶液澄清。(3) 用5%的氯化氢溶液浸泡2小时，再用蒸馏水反复冲洗至洗出的溶液呈中性。(4) 用4%的氢氧化钠溶液浸泡2小时，再用蒸馏水反复冲洗至洗出的溶液呈中性且无乙醇气味。3.2.2 吸附能力测试实验实验步骤如下：(1) 将称好2g活化后的AB-8大孔树脂倒入250mL烧杯中。(2) 在烧杯中加入200mL己稀释4倍的紫甘薯色素提取液,取适量的保鲜膜将烧杯杯口密封。(3) 将密封的烧杯放在磁力搅拌器上搅拌。(4) 每隔一段时间量取适量色素溶液，用可见分光光度计测其在530nm下的吸光度，直到大孔吸附树脂吸附饱和，绘制紫甘薯色素的吸光度随时间变化曲线，用公式计算其吸附率。吸附率计算公式如下：吸附率=(A0-A)A0*100 （3-1） 其中：A0为未吸附前的吸光度；A后为吸附完全后的吸光度。3.2.3 pH值对吸附率影响实验实验步骤如下：(1) 将4份已经称好的AB-8大孔树脂分别倒入250mL烧杯中。(2) 在每份加入200mL已稀释（稀释4倍）的紫甘薯色素提取液，pH值分别设置为1.0、2.0、3.0、4.0，将烧杯分别用保鲜膜封口。(3) 将封口烧杯放在磁力搅拌器上搅拌，按照3.2.2实验中测得的最佳提取时间取适量溶液，测其在530nm下的吸光度。(4) 计算树脂的吸附率，绘制曲线。3.2.4乙醇浓度对解吸效果影响实验步骤如下：(1) 称取6份已吸附饱和的AB-8大孔树脂，每份为2.0 g。(2) 分别加入30 mL乙醇溶液，浓度分别为20，30，40，50，60，70,磁力搅拌至吸光度无明显变化，绘制吸光度-乙醇浓度变化曲线 3.2.5浓缩实验步骤：将收集得到的洗脱液进行减压旋转蒸发，脱去乙醇，得到紫甘薯色素浓缩液。3.2.6 提取得率测算实验实验步骤：(1) 称量已处理的新鲜紫甘薯15g，记录称取的数值(2) 用第2章和第3章中测定出来的最佳提取纯化条件制备出紫甘薯色素， (3) 用公式(3-2)计算提取得率：B=m色素/m紫薯 (3-2)公式中：B为色素提取得率；m色素为实验所得色素重量；m紫薯紫甘薯重量。3.3实验结果与讨论3.3.1 AB-8大孔树脂对紫甘薯色素的静态吸附能力根据3.2.2实验测得实验结果，绘制了静态吸附曲线如下：图3.1 紫甘薯色素静态吸附曲线Figure 3.1 Static adsorption curve of purple sweet potato pigment由图3.1可知，前90min下降较快，从90min开始下降缓慢，到120min后吸光度已无明显变化，此时AB-8大孔树脂已吸附饱和。根据公式(3-1)计算得到吸附率为33.33%。3.3.2 pH值影响按照3.2.3实验测得实验结果，绘制了不同pH值的静态吸附曲线如下：图3.2 pH值对色素静态吸附的影响Figure 3.2 Effect of pH on static adsorption of the pigment从图中以看出，pH在1.0-4.0范围内，AB-8大孔吸附树脂的吸附色素能力随pH的增加无明显变化，考虑到色素粗提取液的pH值为3，所以在做紫甘薯色素吸附实验时，不用改变pH值，直接用取粗提取液进行下一步实验。3.3.3不同乙醇浓度对紫甘薯色素解吸效果的影响根据3.2.4实验测得实验结果，绘制了乙醇浓度对解吸效果的影响曲线如下：