（食品科学专业论文）紫甘薯红色素的提取与纯化研究.pdf

串器农藏夫掌黼出学往论窝 措骚 蓦i i i l l l l l l i l l li l l l l l l i l l i l l l l l l l li 黼摊曩量嘲端寰掣期嘲篁 摘要 鼓瘊嚣鬻羚鸯纛辩，霞敲浚条嚣- f 攀黢蒸叁豢，搽漳了滋滚孚鹭骧鼗凌攀、辐辩跨淹、潼瓣 琵、漆粼种类鞫浓麦辩絮嚣磐琶蕊攀褒枣戆影璃，并邋避螭藏蠢洼臻定了蘸谴肇彀l 二裴参数鸯镦 波疆孵凌攀7 0 0 wf 瀑度辩) ，辗瓣鞋溺6 3 7 r a i n ，滚瓣撼1 5 ：i ，囊菠澈壤忽0 。3 强。 采用1 0 种大孔吸附树脂 树脂表面积为2 7 0 1 2 0 0 m o g ，孔径为6 2 2 8a ) 在p h1 、温膜 3 0 c 黠紫嚣麟憩素进行缝惚，冀中x a i ) 一t 6 0 0 ，h 2 0 、h p d - - 1 0 0 瓣紫嚣凄爨漆熟啜辫率较襄， 鹅霹建戴辩嚣激主。疆辫率髓蛰潞凄簿媾撩蘑舞褰，獭磁 稻、h 2 0 、黜t 0 0 黯蟹嚣萋鲤 褰熬强撵 等潦臻燕簸l a n g m u i r 糍f r e u n d l i c h 暖辩莓瀵搂签。三穆舞器瓣a 娃趣务正燕，衰臻谖 蔽辫淹璇燕潍猩。x a d - - 1 6 9 0 、h 2 0 霸h p d - - 1 0 0 瀚ag 鹳海受氆，交鹈壤驸_ 醴程串紫静藩色豢 弱被树h 掰啜黠。矗g 隧赣滠艘的增加蕊姆低，滋嚷x a d 一1 6 0 0 ，h 2 0 秘瓣粉一1 0 0 谯离溢。f 更容爱壤瓣。 紫津鬻戴媛素通避滕和树目镕耦含掰技术，不投吸附艘辫最著提藏，耐以选剐9 5 蛭，藤且姬 长了撼嚣鼹戆鸯。毒赛辍逶道撼紫嚣薯酝憩紊黪餐褒滚遴蛙嚣饕不瓣袋i k 秘1 0 n m 、溉、 1 2 0 0 h m ) 懿壤避孬缝稼。实验臻暴表魂，季弱辩骥鼹强砖祷黪骧鞑筵率蹩不麓熊。褒囊验孛霞 3 嚣瓣鼹避褥7 硬窕，溢囊慰暇瓣教辜蠢攫蔫影蟪，激予辩耱挺骚浆蘩褥不麟，簸苯乙瓣一二二 乙舔鏊辇瓣滕黻薷溢废熊增翔，暇搿于效率失六提高，掰即蒸辩烯酸树脂随着渝廉的增加，吸附效 率反i i i i 降低。1 3 种树脂对紫甘鬻缎色素的吸附等温线服从i 舢g m u i r 熬】f r e u n d l l c h 吸附铸漱模式。 美囊溪：紫营饕鲑琶蠢，镦渡游魏翠裴，瓣精，袋努巍帮樾鬻藕窘装零 a b s t r a c t a n t h o c y a n i nw a se x t r a c t e db ym i c r o w a v e - a s s i s t e dt e c h n i q u ef r o mp u r p l es w e e tp o t a t op o w d e r t h ee f f e c t s 娃a v e r a g em i c r o w a v eo u t p u tp o w e r 、m i c r o w a v ei r r a d i a t i o nt i m e 、d i f f e r e n ts o l v e n t sa n d t h e i r c o n c e n t r a t i o n so nt h ee x t r a c t i o ny i e l d ”i n v e s t i g a t e d , t h ep a r a m e t e r so f e x t r a c t i o np r o c e s sw e r e o p t i m i z e dt h r o u g hr e s p o n s es u r f a c em e t h o d o l o g y ( r s m ) a n da v e r a g em i c r o w a v eo u t p u tp o w e rw a s 7 0 0 w ( t e m p e r a t u r e7 0 ) ，m i c r o w a v ei r r a d i a t i o nt i m ew a s6 3 7 m i n ，l i q u i d s o l i dr a t i o1 5 ：1a n d h y d r o c h l o r i d ec o n c e n t r a t i o nw a s0 ，3 ， p i g m e n tf r o mr e d f l e s h e dp o t a t o e se x t r a c tw a sp u r i f i e da n dc o n c e n t r a t e db ya d s o r p t i o nt ot 0 s t y r e n e d i v i n y l b e n z e n ec o p o l y m e r i s a t er e s i n sw i t hd i f f e r e n ts u r f a c ea r e a s ( s a2 7 0 1 2 0 0 m 2 g ) ，a n d p o r er a d i i ( p r6 2 2 8a ) ，x a d - 1 6 0 0 、h 2 0 、h p d 1 0 0r e s i n ss h o w e dt h er e l a t i v ew e l la d s o r p t i o n e f f i c i e n c ya m o n gt h et e s t e dr e s i n sa n dt h ea d s o r p t i o ne f f i c i e n c yc a ng e ta b o v e8 4 髓ee x p e r i m e n t a l r e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h ep i g m e n tb i n d i n g c a p a c i t yw a ss i g n i f i c a n t l y i n f l u e n c e db y a d s o r p t i o n t e m p e r a t u r ea n di ti n c r e a s e dw i t hi n c r e a s i n gt e m p e r a t u r ef o rt h er e s i n s t h es o l u t ea f f i n i t yt o w a r d d i f f e r e n tr e s i n s ( x a d t 6 0 0 、h 2 0 、h p d 一1 0 0 ) w e r ew e l l - f i t t e dt ot h et w oi s o t h e r m s w h i c hw e r eb o t h u t i l i z e dt oc o m p a r er e s i na d s o r p t i o nc a p a c i t y h e a to fa d s o r p t i o n a 粥v a l u eo ft h r e er e s i n si s n e g a t i v e ad e c r e a s eo f g i b b sf r e ee n e r g y ( ag ) w i t hi n c r e a s i n gt e m p e r a t u r ea l s oi n d i c a t e dx a d 一1 6 0 0 、 h 2 0a n dh p d 1 0 0r e s i n sa r ee a s yt oa b s o r bt h ep u r p l e - f l e s h e dp i g m e n ta th i g ht e m p e r a t u r e t h e p i g m e n t i n t h ee x t r a c tc o u l db e p u r i f i e da n dc o n c e n t r a t e d b y ac o m b i n e d u l t r a f i l t r a t i o n - a d s o r p t i o nr e s i np r o c e s s , n o to n l yh i g l yi m p r o v e dt h ea d s o r p t i o ne f f e c i e n c yb u ta l s o p r o l o n g e dt h el o n g e v i t yo fr e s i n t h ep i g m e n te x t r a c t i o nw a sp u r i f i e db yf o u rd i f f e r e n tm e m b r a n e p o r e ( 1 0 n m 、5 0 n m 、1 2 0 0 n m ) ，t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h ed i f f e r e n tm e m b r a n ep o r ea f f e c t _ e dt l l ea d s o r p t i o ne f f e c i e n c y a n dt h i sp a p e rm a d er e s e a r c ho n1 3r e s i n s t h ep i g m e n tb i n d i n g c a p a c i t y w a ss i g n i f i c a n t l y i n f l u e n c e d b y a d s o r p t i o n t e m p e r a t u r e , b e c a u s e t h e s t r u c t u r e o f t w o k i n d s o f r e s i n s , t h e a d s o r p t i o ne f f e c i e n c yi n c r e a s e dw i t hi n c r e a s i n gt e m p e r a t u r ef o rs d v br e s i n ，h o w e v e f ，d e c r e a s e dw i t h i n c r e a s i n gt e m p e r a t u r ef o rm e t h a c r y l i cr e s i n t h es o l u t ea f t i n i t yt o w a r dd i f f e r e n tr e s i n sw a sd e s c r i b e d i nt e r m so fl a n g m u i ra n df r e u n d i i c hp a r a m e t e r s ；a n de x p e r i m e n t f ld a t aw e r ew e l l - f i t t e dt ot h et w o i s o t h e r m s 媳涵w e r eb o t hu t i l i z e dt oc o m p a r er e s i na d s o r p t i o nc a p a c i t y k e yw o r d s ：p u r p l e - f l e s h e dp o t a t oc o l o r ，m i c r o w a v e - a s s i s t e de x t r a c t i o n ，r e s i n ，m e m b r a n eu l t r a f i l t r a t i o n - a d s o r p t i o nr e s i np r o c e s s l 独创性声明 本人声明，我呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已 经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位 或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：计正啦了时间：训簿莎月) ，) 日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保 留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业大学可以用不同方式在不同媒体上 发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名：计疋嚏时间：溯j 年石月j 1 日 导师签名： 时间籼f 年6 月) l 同 1 1 概逃 第一章绪论 随着人们生活水平的提高，对食晶色、香、味的要琦鼋越来越商。冈此，人工合成色素便j “泛 添翔在食懿中，以增魍食品的麓色品种，提赢人们的食欲感。然霹，由于人工合成叔素对人体造 成的危害越来越大，不少人工合成色素相继被禁止使用，甚至停也生产。因此，从撼物中提取天 然色素重薪引起人 j 的兴趣，其开发和利用成为一大研究热点，其主要原因是天然色素直接来源 予动植物和微生耪，不仅是食晶、药黼、仡较晶等的着色涮，丽氨自身还禽有多种繁养成分，有 的对某些疾病还有疗效作用，对人体有保健功能( 武成懿，刘松青，1 9 9 8 ) 。 紫苗蔷是曹薯瓣一个特辣箍种类墅，霞荬薯岗蜜禽红色素，作为一秘莛要天然色素潦嚣；l 起许多学者的关注。紫甘薯红色素( p s p c p u r p l es w e e tp o t a t oc o l o r ) 是从紫甘薯的块根和茎叶中 漤挺出来鹣一秘天然红色素，色泽鲜竞自然，凳毒，无蛰殊气味，其喜多秘营募、热理t 葶珏缳懿功 脂，是一种理想的天然食用色索资源( 岳静。方宏筠，黄红光，2 0 0 3 ) 。目前，天然着色剂存在 的最大闻蹶就是在产品中多数不稳定，阂此在定程度上影响了其在工业中的应用。但是另方 丽，有资料报道，酰耩化的色素分子可以使色素的稳定性提高( b a s s al a ，f r a n c i sej ，e t a ，1 9 8 7 ) 。 由于紫甘薯色素分子是酰基化的色素分子，所以其稳定性较强，成用前景广泛。 1 2 国内外研究现状 8 0 年代初期一些介绍紫甘薯及紫甘薯色索的文章陆续出现。早在1 9 9 4 年国内学者李滋民 先生就对冀进行了研究，并在中国甘薯杂质第7 期刊登了甘薯花青素的乙醇提取研究一 文，对营薯花青素的提取工麓进行了韵步探索。之最，陆国校在1 9 9 6 年穗开始了辩紫甘薯致色 索的提取工艺条件和稳定性的研究确定紫甘辫红色素的最佳提取工艺条件避液固比2 0 0 ：1 ，温 瘦，辩阉l h ，浸握裁巍0 。5 嚣柠攘酸，浸撬级数为2 凌。骧碧2 0 0 1 年发表彳a 3 8 大i l 吸附树脂利分离紫竹薯红色索的研究一文，攀洪民、方忠祥等人研究了紫甘薯色索的理化性质 殷荚稳定瞧，至此，国内学纛开始了对紫甘薯筑色素的系统研究。 国外对紫甘薯研究较早，大约始于2 0 世纪中期。但是，紫甘薯的结构直是圜外学者所研 究躲焦点，他们对紫甘薯的撼取和纯他研究较少。在2 0 世纪8 0 年代，人们劁崩裹效液楣色谱对 赫稳定性开始了研究，b a s s al a f r a n c i sej 在j o u r n a lo ff o o ds c i e n c e ) ) 发表了s t a b i l i t yo f a n t h o c y a n i n sf r o ms w e e tp o t a t o e si nam o d e lb e v e r a g e ) ) 。近几年则更多的研窥其生理功能和摭氧 俄活性。 ，2 1 愿鹋 甘薯亦弥番薯、红薯、内薯、薯、地瓜，广泛栽培丁全世界热带和亚热带地区的一种杂粮作 秘。我国南靶各地沙质土壤均有栽培( 凌关癜，2 0 0 2 ) 。甘薯的块根断面存白色、黄色、稳健和 紫色多种类别，品种约为5 0 0 种，均可作为粮食或制取淀粉、酒精等的原料。橙色品种富含1 3 一 胡萝h 素，黄色品种富含黄酮类色素，紫色品种富含鲜红色花色素苜，但由丁含量很低( 一般色 价仅为1 左右) ，所以过去很少有生产意义上的甘薯红色素( 凌关庭，2 0 0 2 ) 。 日本经杂交后得到一种新品种，并命名为“阿雅紫”。这种甘薯所含的花色素苷含量为原品 种的8 倍，并且因栽培特性等改良，使亩产虽大大增加，因而可作为天然食用色素生产的原料，这 使得紫甘薯产业化成为可能。 在我国，紫甘薯的产量一直以来都很低，难以实现商品化生产( 李洪民，1 9 9 4 ) 。1 9 8 0 年， 从国外引进了“紫玫瑰”等品种，经杂交改良，获得产量和色素含量均较理想的品系，可满足工 业化提取色素的要求( 陆国权，邱永军，楼晓波，1 9 9 7 ) 。 1 2 2 成分和结构 h m c a r ：咖啡酸f e r 阿魏酸：p h b ：对羟基苯甲酸 r3 0 h 矿 o 八一卜“ och 1 。每心n m - 坶。n 图1 1 紫甘薯色素化学结构式 f i g 1 一lc h e m i s t r ys f f u c l u t eo f p u r p l e - f l e s h e dp o t a t op i g m e n t 花色苷的糖苷配基是以3 ，5 ，7 一三羟基一2 一苯基苯( 并) 吡哺锌( 3 ，5 ，7 一 t r i h y d r o x y - 2 - p h e n y l b e n z o p y r y l i u m ) 为基本骨架，其结构是由母核苯环( b 环) 中的取代基、羟 基和甲氧基的数量及位置决定的( 尹晴红，刘邮洲，谢一芝等，2 0 0 2 ) 。紫甘薯所含的花青素， 以c 6 - 岛- c e 为基本骨架，为类黄酮系化合物，具有类黄酮的典型结构，即2 一苯基苯并吡喃阳离 子【r = h o h 或o c h 3 1 ( 尹晴红，刘邮洲，谢一芝等，2 0 0 2 ) 。 h a b o m e ( 1 9 5 8 ) 曾鉴定紫甘薯块根部分花色苷为带咖啡酯的欠车菊素- - 3 - - 愧糖苷- - 5 - - 葡 2 中雷农败大学硕士学位论文绪论 量| 邕懋燃ii 掌皇皇奠皇皇! 囊簟墨量曩舅燃鼍鼍| 量罾置量蔓量量皇i 一 糖苷( c y a n i d i n 3 一s o p h r o s i d e - 5 。g l u e s i d e c a f f e y ! e s t e r ) ( h a r b o m e ，1 9 5 8 ) ； s h i 锝人鉴定出紫甘薯 中两种主要的花色蕾为带三个分子阿魏酸( f e r u l i ea c i d ) 和一分子咖啡酸( c a f f e i ca c i d ) 的芍药 素- - 3 - - 二葡糖苷一5 一甍糖营( p e o n i d i n - 3 d i g l a e o s i d e - g l u c o s i d ew i t ht h r e em o l e c u l e so f f e r u l i ca c i d a n do n em o l e c u l eo f c a f f e i ca c i d ) 窥禽二努予嚣魏酸及一分子魏睡酸静芍蘩素一3 一二蘩耱营一5 一蓠赣营( s h i ，z ，e t a t ，1 9 9 2 ) ：k i n n o s u k e 等人剿瓣定盘紫甘薯的两辞撬龟瞢纯学结构为玻翔 啡酸和阿魏酸酰化的矢车菊索一3 一愧糖苷一5 一葡糖哿f 3 - c a f f e y l f e r u l y s o p h o r os i d e - 5 - g l u c o s i d e s o fc y a n i d i n g ) ； u 芍药素一3 一愧糖苷一5 一葡糖营( 3 - c a f f e y l f e r u l y s o p h o r os i d e 一5 - g l u c o s i d e so f p e o n i d i n ) ( k i n n o s u k eo d a k e e t a l ，1 9 9 2 ) ；l u i s 等人的研究结果表明主要为p 一香豆酰天竺葵一3 一芸番耱瞢一5 一蔼耩苷( l u i se r o d f i g u e z - s a o n ae t a l 。1 9 9 8 ) ；m a s a r u 等人燕定匿本9 0 年代舞 甥培努壅瓣紫莒薯蓊鑫秘熬主饔藐色耱苍结掏为8 莩孛矮子疆强壤酸、嚣魏黢鞠对羟基苯率酸蘸傀 的花毒索，姨丽构成了日本髓饕红着色蠢g 的主要健攀缀分为带有酰基豹矢辜菊萤和芍药瞽两种 ( m a s a r u y o s h i n a g ae t a l ，2 0 0 0 ；尹晴红，陈明，攀荣林等，2 0 0 3 ) 。 1 2 3 理化性质 。2 + 3 + 1 ， 褒鞍色谲 紫甘薯红色素的固态吊紫黑色，其稀酸液为鲜艳透亮的深红色，且产晶中无甘监红色素和胡 萝h 豢产品中难以除尽的异昧( 李浩明，高蓝，2 0 0 3 ) ，1 色素液呈红色。 1 2 3 ，2 溶解，陡 綮甘薯红色素可溶子缝球、甲醇、乙醇、冰醋酸、丙酮、稀盐酸帮鞴缀氧纯钠，担不溶子石 油醚和菜油等有机溶剂，阅此，是一种水溶性色素( 陆国权，蓝晓明，楼晓波等，1 9 9 6 ) 。因此， 可以用于饮料、果酒、花色奶蒋食品生产中。 1 2 3 3 光谱特性 紫嚣薯红色素在不溺舟簸中壁现不闰静光潜特瞧。只有在酸性舟麓中，波长在5 2 0 a m 处才 出现特征吸收峰。 12 3 ，4p n 的影响 3 o 硅0 h z h0 蓝色醌型碱( a )红色簿祥盐阳离子( a h 无色醇型假碱( b ) 圈卜2 冤色查尔酮( c ) 花青素随p h 的结构变化 f i g 1 2 s t r u c t u r a lc h a n g e o f a n t h o c y a n i n w i t h p h 筏青素蒺色素对p h 值十分敏感，随着p h 筑升商，藐青素由红色的黄麟箍戮离子自无色静 醇型假碱变化，具体结构变化见图1 - - 2 ( o w e nr f e n n m a ，2 0 0 3 ) 。紫甘喾缎色素属于花青素类 色素，颜色受介质酸碱度的影响较大，随p h 值的变化而变化，当p h i 5 时，其颜色则由红色变成紫色再变成旅色。究其原因是与结构有关，因为其毗 喃环上有圈徐氧原子，具有碱性的性质，薅同时义霄瓣轻基，具有酸的性旋，所以该色素颜色易 随着藩 馕豹改变纛变纯。餐瓣热王食瑟静p 珏篷多程3 5 范溺瘫，霉星瑗凌稳定戆红色( 陈勇， 张晴，2 0 0 1 ) 。此韩，当p | 为5 0 6 ，0 对，最大嗷毂波长x 。；( n m ) 下的暇光值最低，这也是囱 紫甘薯红色索的两性性质决宠的。在酸性条件f ，紫甘薯红色素主要以红色黄群盐形式存在，在 碱性祭件卜，主要以蓝色醌式存在。当紫甘薯红色索溶液在其等电点时，颜色最浅，结构处在红 色黄铧盐和蓝色醌式结构之间。另外，该色素晟大吸收波长随n h 的升高而向k 波方向移动。但 当p | 为l l 时，最大吸收波长反纛向4 0 0 a m 方露移渤+ 说明奔藤p h 对其嗷收峰穗有影响。 1 2 3 ，5 稳定性 1 2 3 5 1 温度对色素稳定睫的影响 将紫甘簧红色素配制成热囊溶液，置丁9 0 的承浴中期热3 h ，取出艨恢速冷却至室瀣，在 其最大吸渡滚长娃溅定吸是瘦霹翔紫营薯红色素瓣热爨蠢较强弱稳定毪。毽翔聚在1 0 0 ( 3 受热5h 矗与艨暇光度比较发现f 降r5 0 左右，嗣j 毙，受热温度越高，受热时闻越酪，对色素的稳定 性越不利。另外，温度对光密度的影响与p h 有关。肖p h 为3 时，该色素对热表现出相对稳定 性；而哟p h 为5 ，且较长时间高温时，则其色素稳定性有所下降，但下降幅度并不大，说明其 耐热性较强。但是，在实际生产中，为了减少对该色索的破坏，应尽量避免糍温长时间的加热。 t 1 2 3 。5 2 光照对色素稳定i 生的影响 椿綮辩f 饕缸色素( p l 毙3 时) 置丁室内暗处、蜜啦自然、室外鲁然搬灏紫， 光下保存凡罔 矗，该色索识然表理遣稷好的稳悫毪，竞密度交毒卺缀小。陆霪蔽等a 蓉对蘩薯谯素、蔼莓霞琶象、 黎荔毪豢霸黑寒色素在嚣蕊靛毙照豹条 掌f 避疗敛较靛臻，紫薯琶素熬穗邂羧最好( 麓强较，李 秀砖，2 0 0 3 ) 。 1 2 3 s 3 金属离子对色素稳戆的影响 f p 、a 1 3 、f 、站、c i “、m 9 2 + 、e 等攀见金藤离子薄紫曹罄红饶索没寿显著影璃， 掰臻巍实际生产串可嚣不羽考娥蔟所矮褰器戆耪葳。谯箍，当热天”鞋溶滚星紫褥爸，然嚣帮 不能獬出f e ”可以增强其颜也，因为f 扩本身也商颜色，所以其机理寄待避一步研究。 1 2 3 5 4 食品添加剂对色潦稳定性的影响 程p 鞴为3 靖，瓣热虫黎酸镪对谈色素豹簇色殿吸浚瀵筠来逵残影游，淹密度变佬氇摄小， 这滋骝黪麝裁疰套器搜蔫滚发蕊潮内露色素稳定瞧，k 乎没有影豌。该色素在戴纯蒯凌还蒙裁存在 时，苒颧色变化不大，但是光密廉有所变化。添加添藤剂n a i t s o ，时，颜色鼗化不大，但光密瘫 有所增加一添加氧化剂h 2 0 2 时，同样，其颜色变化不大，但光密度却有所下降。由此可见，诚 色素抗飘化性较弱，而抗还原性较强( 陆国权，监晓明，楼晓波等，1 9 9 6 ) 。 。2 3 + s 。5n a a 对p s p c 溶液塞毽强度鞍稳定毪缒影嫡 柱禚际生产中，由于盐埘蛆防止新鲜原料腐烂，敞夺浩明等人研究了n a c ! 对p s p c 溶液警 色强度芹【l 稳定性的影响发现。麟潜n a c i 浓度的增加，最大吸收峰吸光强鹰如随着增加。究其原 冈是：a h + ( 2 1 + h 2 0 小a h + + c l 反应向有利于靖麟盐氯化物的方向进行。 。2 4 摄取与缝纯 一般来说，花青素色嚣的生产j 二艺主要有：( 1 ) 洛剂莓取法：用舍有己薛的酸性溶液提取骺， 再经过滤、浓缩等工艺得到嫩终的产品。( 2 ) 超滤法。将酸性溶液浸提、过滤厉的溶液用超滤膜 浓缩。( 3 ) 吸附精制法：将酸性溶液浸提、过滤后的溶液蜊大孔吸附树脂吸附精制质爵浓缩或喷 雾于燥褥最终产是( 陈勇，张漆，2 0 0 i ) 。上述三萃孛_ 疗法嚣有利弊，其中：溶嗡工艺蔼单， 餐产撼震繁不理怒，色素纯度低，溶解霞差；超滤法产晶矮量菇，健辩设罄蘩隶蔫，燕奉丈，提 取搴骶 鹱辩精裁法工艺燕熬辩潦裁洼复杂些，毽产豁翦矮量离，圈投率簿。 1 2 4 1 提取 犬然琶索目前提取方法主葵离常规溶裁萃墩法、微波辅助萃取、超声波辅助萃取、生物技术 生产天然像素等。 ( 1 ) 常规溶齐j 萃取方法 承溶蠖色素大多采爱热痰、黢农、碱求浸撵、热承浸摄等。虹竞技黄惫豢、红芯黄色素、老 鹰茶天然食用色素等；酸承浸撬翔萝 红天然食蠲色素、玫瑰燕红色素等；碱承浸提如板栗壳天 然棕色素等。对丁水溶性较差，桩至不溶于水的脂溶性色素多采用有机溶剂如乙醇、丙酮、石油 醚、乙酸己酯、二氯甲烷、甲醇、正j 醇等浸提。由于己醇具有无毒、安全性商、易回收利用等 特点，生产上普遍使用的有机溶荆为己醇。主要采用醉没提成酸醇浸提，醇浸掇如天然紫草素、 甜菜红色索等；酸醇漫提如洋蕊裘皮色素、马齿菟红诧饿素等f 曾顺德漆巨拳，2 0 0 4 ) 。 垂黎，紫嚣薯复色素戆鬟教大多采用漆裁法，慕鬻戆提取裁毒醛酸、盐酸、虢酸、甲酸、柠 檬酸、己簿等( 陆国权，1 9 9 6 ) 。对于甘薯红色素的挺敬，强外曾采用盐酸亿甲簿提取，国内女n 采 用0 5 柠檬酸，乙醇或酸化乙醇( 体积比为8 5 ：1 5 ) 提取( 尹睛红，刘邮洲，谢一芝等，2 0 0 2 ) 。 陆国权等人做过比较，发现酸化甲醇对紫甘薯色素的提取效果最好，稀盐酸和稀柠檬酸提取效果 次之( 陆阑权，邱永军，楼晓波，1 9 9 7 ) 。但由于甲醇挥发性强，又有一定毒性，因此不宜用作 天然色繁的攫取剂。食品中使剧黪色素要求安全性 e 较糕，孬柠檬酸是食晶1 j 渡中常用盼酸性奔 虔，馥使翅柠檬酸痒鸯撵取荆魄较合适。 ( 2 )微波辅助萃取 微波为i 嚏年米发展的一门新技术，它具有选择性强、加热速度快、控制方便、受热体系温度 均匀、节约麓量等优点，越米越受副人们斡关注。一些研究人员把微波用在攀取方蕊，发现它能 搓纯摹敬避糕，降蘸生产霹淘、缝灏、溶奏l 鳇滂稳蔽及凌耪豹产生，矮时可黻鬟蹇牧率稆撬取豹 静纯度，溅辩低了操作费用，又合乎环境保护的要求，楚一种新工艺( p e n s a d ol ，2 0 0 0 ) 。 微波攀取的本质是微波对萃舣溶剂和物料的加热作用。微波加热的机理有别予常规加热，它 能够穿透萃取溶剂和物料使整个系统均匀加热，这样省去常规加热由表及里热传导所需的时间， 使萃取体系快速升温，萃取速率明显高于常规的加热方法f 曾顺德漆巨容，2 0 0 4 ) 。 隧羲微波摹取技术的不断磺鼗，蕊在微波萃取技零嚣塌丁天然色素的摹取。例躲采用徽渡技 术萃取天然色素铡懿禧黄色素( 枣巧玲，藩学武，2 0 0 2 ) 、玫瑰蘸嚣色素( 余孥，颧军，2 0 0 3 ) 、 柿子数也索( 陈栓虎，2 0 0 4 ) 、天椎j 果色素( 唐克华，于华忠，2 0 0 2 ) 等。但滔前尚未见到采用 微波技术藜取紫甘薯色素的研究报道，因此本论文对在不同微波条件r 革取紫甘薯色素进行研 究。 ( 3 ) 怒声波摹取法 目前在中草药化学成分的摄取中超声波萃取法应用较为广泛，它是利粥超声具有空化、粉碎、 搅拌等特殊作用，对植物细胞进行破坏，使溶剂渗透到槭物的细胞中，以便于槭物中的化学成分 溶于溶剂中，通过分离、提纯，获得所需的化学成分。与常规的提取法相比，超声波提取法具有 6 中国农业人学硕士学位论文 毒箭论 实验没餐篱攀、操佟方馒、攫取鞋闻短、产率裹、无零加热等谯点。戆饕超声波萃取技零戆不龋 研究，或在超声踱萃取授- 求已用丁天然色素的萃取f 曾顺德漆巨容，2 4 ) 。铡如采用怒声渡萃 取天然色索例如玉米黄色索( 张秋荣，单黼红等，2 0 0 5 ) 、姜黄色素( 划树兴，胡小军，2 0 0 4 ) 、 番茄红素( 左爱f ，范青生，2 0 0 3 ) 、万潜菊中叶黄素( 李大婧，刘眷泉，2 0 0 5 ) 等。但目前尚 泰冕裂袋羽怒声波技拳攀鼗紫彗薯色素鲍疆突擐遂，逶i 建缀颈实验发囊戆声波摹取紫誊蒋色素效 果并不明鼗，故本论文辩托没有进行深入研究。 ( 4 ) 生物技术生产天然色索 由于哭然色素使弱j 天然原料来提载，蔽自然条 孛的变动、原料的鹱撩、产虽和价格均易波动。 为了解决此问题，人们开始采用生物技术米生产天然色豢。采用生化技术选取含有植物色素的细 胞，在人工条件下，进行培潜、增殖，可柱短期内培养出大量的色素细胞。然后用常规方法提取。 这转方法零受叁然条舞的鞭镧，辘在短期痰生产大量豹鳃素f 誓援穗，漆甄容，2 0 0 4 ) 。嚣蘩投道 过的用植物细胞培养生产的色素有胡萝h 色素、哪黄素( 黎裕，1 9 9 2 ) 等。 但生物技术用于紫甘螭色素的生产中目前并未见到相关报道。除上述萃取方法外，日本已经 成功使用发酵法生产出紫竹薯红色素。发辩法的制作工芑是：将一定量的紫甘薯洗净，蒸熟后冷 却、糖磅，岛一定鼙来调裁熬一次醪混会，发酵j l 天，澜裁_ 二次醪，_ i 童滤二次醪，减鞲滚缡，静 可得到浓缩色素液。此法得别的色素液含淀粉成分1 f 常少，是一种澄清的色素液( 吴巧羚，2 0 0 3 ) 。 t 2 4 2 纯他 紫甘薯红色素纯他的强的是豫去影响色素溶解性翻透明度的蛋嗣质和淀粉等大分子及为提 高色价和色索品质滤去溶液中人部分糖类、金属离子等小分子。其粗提物雾呈浸膏状，难成粉末， 保质期短，求击除杂质的漫膏状甘薯红色索的色价也较低。另外，溶液中主要固形物糖擞蛇分子 晕帮紫曹蘩色素戆分子羹稳迓，谴褥羲类麴震或为萁缝纯j 芷稳孛难鞋除锌静杂矮。因藏，为了提 高产品的魏价，必须对箕糖提液进行纯化，主要有以下几种方法： ( 1 )醋酸镪沉淀法 将膏状红色素加少量承溶解，然篇加入5 醋酸铅搅拌，使色素物旗沉淀，过滤收集沉淀， 再将沉淀用盐酸化食用酒精溶解，形成氯化钳白色沉淀。过滤除去白色沉淀，得到红色溶液。将 此红色溶液蒸馏回收酒糟厩，再干燥，即可褥精制甘薯花裔素苷色素。产攀可达到8 4 2 ( 岳静， 2 0 0 3 ) 。 ( 2 ) 树脂法 楗疆楚一秘壕性瓣蘸分予聚会物，其有三元疆鼗缝擒，不溶予酸、碱、有魏涪裁f 翔乙醇、 丙酮及烃类等) ，对氧、熟和化学试剂稳定及机械强度嵩的有机化合物f 黄文强，2 0 0 5 ) 。丈孔吸附 树脂( 包括大孔离子交换树脂和大孔吸附树脂) 与普通凝胶树脂的合成方法不同，因其内部具有三 7 串国农鼗大学硪士学位论文 罐豫 维空淘寇体魏结魏，i i 经每眈袭鬻积都 e 较大露褥瘩。夫强吸驸越l l 楚一类醛曝辫为特点，对窍 视物其黼浓罐，分离作瘸髓搿分予聚合物，在有机翻分离、锗8 备与提缒等方掰熟膏广泛的应曩j 。 众多文献寝氍，天i l 吸辫树脂辩寥种天然照熹其有照船瓣寝附和提缝效果。侧巍：a b - 8 犬孔吸 辩挺鼹疆辩紫蓦色素；x - 5 辩艚暇辫囊势凑寮蒙菇黄琶豢；夫建耩骚d a t o l 撬蟪胡萝 羹琶素； 李港磷锋a 籍季弱型鸯豁瓣虢( a 器- 8 、x - 5 、n k a - 9 ) 对饕薯氅素运嚣簿杰暇辩爱瑗a b - 8 辩瓣 在暇辩撵鬣和解吸百分章：酃龋蘼伉于试验中躺箕饿辫擒。 ( 3 ) 趟滤法 越拣麟癸嚣蔹寒蓬赣鳃瓣年健蓑震莲囊戆静淡雾魏睦享透摸露海劳离蠢矮翡貘分离鼓 零，其露努藏不强分子量分子翁功麓。英特点莛，霄艘骥疆积大、滤逮抉、苓赫形成袭露浓差极 化现象、瓣捐态变化、低温搡佧破坏有效成分酌可能性小，能耗低等。近几率，国内外学者将超 滤努褰糙凇瘢瘸子中药提玻滚熬缝毒，效祭炎好，霹岛菠镌势恋方法( 盘葚禽瀵察心法、黪赴理注 等) 结合粥于中药液体铡荆的分灏、提取鞠浓缩，褥越避可耀于除蘸、除热艨。铡魏，应用超滤 膜技术镱嚣藏祷宁胶囊，与传统瓣酵溉法鞠逛，其鸯l 聿| 势罔量小、有效藏努羧失小、t 慧潼程缝 囊等伉点。爨蕊该技豢矮子孛蓊畿产翳辩麓步，试验秘变较寥。若矮子犬趣模燮产，庭设善捷蔫 裁率、工慧援零条释等嘉蕊，邂肖褥子凌一步竞嚣张攥糍( 李程珍，i 弹5 ) 。 精猕潮率已经采用超滤法对綮甘薯色素进行蟪化珊溉，用柠檬酸避行彩摄衍，先硝树脂迸彳亍 纯化，阁乃髀洗脱，溜出己醇盾的色素液再通过超滤媵她理，以除去蛋白髓、淀粉等胶体物质， 接着用戚游潺牒浓缩，所褥紫缎佼色素可耀于碳酸饮料潮暴汁饮辩等着色赫，瓣蚀屐在察温贮存 卞拜，蛰犍滚憨色泽、透蜞痰b 乎琵变像曼巧玲，2 0 0 3 ) 。 。2 5 生攥功麓 裴甘瓣缀毽素豫霹跌垮为苓孛天然靛萋色裁之势，_ l 蠹蒸舞一定黥生趱爨糖，穗黧，撬突变性、 抗氧化律j _ 1 4 、抗脖瘤功能蛰。 ，童 靛突菱洼 稿鞘涮的絮番薯花色巢瞥鼢沙门穗裔( s a l m o n e l l at y p m m y r i u mt a 9 8 ) 的突变性避行了研究 发现提蛾错的紫番薯花色萦背带较强的抗突变能力( 援菇臆，2 0 0 2 ) 。 ，2 5 ，2 疑蘸耗 精樊麓：琏甄诧谗臻拳l 懑悭戟麴蠢氆鏊最疯，譬羧a 体缨琏氧诧攒害、卷纯、蘩癌霸秘辣硬 化等许多痰痫，这均与体内瓴化艇应有关。遇过食用感谢抗氧化能力的食物，研防f e 多种疾病发 生。兹诲辫菇寄攫强的摭鲢纯粼满性，楚一静较好戆戴趣粕鏊瀵除裁。藏鬯蛰戆攘氧纯俘篷戆兰 要活慨繁潮撼分子中的酚羟纂( 黼爱红，囊华荣，2 0 0 t ) 。紫甘薯色素的缩构中离多个酚羟基， 是酚萋供体，同畦也是一嵇趣鑫 蒸清除辩；它不仪魅襁蛋岛矮缝合辨出避甄谯，蠢萤菇鼹提供 s 囊子，畜效潦除勰粪垂壶基，秘辩褥类氧优静涟式爱痊，起戮转壶嚣凄过载毛e 捧鼹( 离爱红，耋 华荣，2 0 0 1 ；绉静，方宏筠，黄氛光，2 0 0 3 ) 。姜平平等a 对紫甘薯花色营进行了体外抗氧佬活 性的研究，靛现紫甘薯花色苷在体外活性氧模型中表现出相当的还原力和清除麓自由基的能力， 并且随着浓魔的增加而增加( 姜平甲，吕晓玲，2 0 0 2 ；错静，方宏筠，黄红光，2 0 0 3 ) n 另外， 姜平平还对紫心曹薯花色苷对由h 2 0 2 $ 起的溶血反应的影响避行了试验，结果袭明：在较高韵 装囊释燕疆蹩浓度为z 6 1 m g m 1 ) 踺，紫，曹薯蓬色替瓣悫珏2 0 2 ；l 起赫溶盎葳艇蠢骥显豹挣 裁。 凌关庭铸入曾比较过橙色番薯( 商含$ 一嘏萝b 素) 和紫器薯两者的榨汁成份靛现紫番薯具 有很强的超飘化歧化酶( s o d ) 活。比较两者的清除游离械0 2 的能力，结果 i c | 明紫番薯汁具 有比富含b 胡萝h 素的橙色番薯汁照强的0 2 清除能力。 ，2 ，s ，3 紫蠢藩洚封夫鏊程夫翳璃髓簿礴卷缓蘩痒蓠 道过辩大躐和天做试验发现：紫鬻薯汁能明豆缓桶由阏戴诧碳所日f 发大鬣的释种肝功能障 碍。有资料聪明凡肝功能偏高，痫槲程五年以内的患者，通过定量使用紫番薯汁，辑颁肝功能指 标均有所下降，平均下降2 2 。 2 5 ，4 撬瓣瘸 癌症最威胁入类生命和健康酶主娶疾病，天体细胞静漪变过程是一个极其复杂耐髓漫长的过 程，受多种内外环境和理化因子的影响，其中关键是体内释种酶的变化。癌症之所以可怕，就是 因为它具有滠澜周围组织和转移列岛体其他部位的能力，因此人类癌症的预防在定程度上取决 于抑翻舯瘸的入侵和肿瘤细胞数目的转移( r j b 金，2 0 0 2 ) 。一般认为，抑制胶原酶瓣的试剂可 箍莛霸捧剿辨瘸绱燕魏a 稷霸转移露瘸。鬻葸色营娄魏壤磷健遵蔌蒙熬台藏，耀麴黢蹶鞠抵撬装， 拇篱l 胶器酶粒活褴，孬紫营薯琶素耩于莛色营耱凄，嚣娃掺测紫营薯色素燕起割掷稍瓣癌缨藏躲 入侵及转移敕聚，具有抗肿瘤的功能( 岳静，方宏筠，黄舡光，2 0 0 3 ) 。 除了以t 功能外，紫甘薯色素涟谢抗离血糖功能，对心吡管疾病也有一定的作用。 1 ，2 。6 安垒性详蹬 凌关囊罄褥綮曹薯红色素蔽澜辩餐0 0 6 、l ，2 3 蛞秘5 o 魄镶溪天镩辩，对礴聪蒙天鼹臣 日饲养1 3 周晃可见影响，即其碱孵响量可达饲料量的5 0 ( 凌关庭，2 0 0 2 ) 。 1 2 7 应用 2 7 ， 在食赫纷整主嚣痊委 紫甘饕虹色索耐热性好，能够缎髓食品工监上的巴氐演漓辫，可以溶于醇和承溶液，瞬此主 要用作食品的红色至紫红色着色剂耐添加到冰淇淋、奶制鼎饮料、奶酪、水产晶、粜汁饮料、果 9 冻、谷物等食晶中。阁属于天然无毒制晶，故嗣激未作限攮性勰定，以满星所需蜜的黄色度为限 醛鏊投等人静褥紫嚣薯色素纛接搦入枣黉豹“我麝家酒”巍瑟，“题潮”啤滔，“太一”矿泉水朝 “雪碧，碳黻饮料中，其稳定性良好：2 0 0 2 年日本学者兰! 三枝敬明等人以祷薯块糇为原料试作发 酵酒。将缀辩汽蒸t h ，去皮精打威蝴状，或将生原料打成粉状，取8 0 9 作为发酵膝料。虽然需 要避一步袭遴帮霹究，整是班誊簧块为溅辩裁圣挈发簿涎楚葜孛一争茇囊趋势( 凌荚庭，2 0 0 2 ) 。 当藏，鞭蠢l 天然植物提取物俸为调节努俸健瘫的 充帮基蕊麓对瀚。紫营蔫红色素鸯挠氧纯、撬 瓣瘊等生聪捧_ 辫i ，瓣扰可激捧为豫键食晶靛功糍耗籽寒甓嬲。 ，2 ；7 。2 在糍甥审豹应用 在生产巾稳鞋塞手菜静聚溺，嚣蘩添热天工色素，使褥臻茹嚣翅容暴漩别翻嚣分。嘉嗣鹣医 援药片蓑色裁青芬菜红、鼹精红、靛蓝等。餐遮些均夷螽戏煎素，对天体鸯宠静楚害，襄辩鹱 雕，必定产生一定的副作只 。因此，可以使用晨然紫甘瓣红色素来代替合成色素生产有色药片。 1 27 3 柱化妆品行业上的威用 蠹予聪帮皮默受嚣麓影嫡较大，又赴子矗渡锤琢束璐，莹葵爨盎不是，嚣纛楚a 薅最宪老纯 麓缀绥。造城瘦获老纯、弹瞧下降鞋袋手爨瓣耋要露嚣越鸯由基及适量蛋彝酶、辩健酶、透嘲曩 骥酶攻击硪分解生物势子，摸接黢豹支捧毙力、保承蘸力太夫下降范臻逡，# i 4 蠢，2 0 0 1 ) 。交 下紫甘薯纨色素具有抗氧化、清除自由基能力游作_ 4 ，阏此含紫对薯红色素的护肤晶可抑制内于 紫外线照鸯圣产生麴氧囊出基g 怒3 建躐纯趣的生戏，对敬蛰皮肤炎癌、抗氧他等蠢一定鲍撵用。此 卦，它可代替工她中现在健弼的台藏色素，广泛应用予秘红、胭脂、洗茇承等钝妆龋。 3 立题依据 近十多年来，在世界范添海撤越一般毳拜究郓生产天然烧紫瓣熬潮，添秘天然魏愁靛功畿镤食 精和饮料极照欢迎。天然色素在我阉也有了飞速发展，越来越受到人们的煎视和喜爱。随莆经济 黪避一步笈袋翱天嚣生涯承平赫瓣豢挺舞，天然色素在今露逶会窝受广蠲瓣袭联空鞠鞫更美好麓 靛装蘸鬃。 紫甘蔫媳索是避些年来耨鳖黢髓靛一耱天然色素，蕊有多释傈键功熊。毽图蠹辨对紫茸溪色 素的提取彩采阐常规提取方法，不仪提取率较低，而鱼存在有机鼗留。对綮甘簧红色素的纯化工 慧巍处丁期步研究阶段。因此，奉谍题主要采捌疆前新技术如微波辅助摹墩方法对提取j 二艺莉】参 数进行伉豫，黼辩对紫甘薯红色索的缝亿工艺德行了深入鞭系统靛研究，为避一步研究舞发帮工 、堑诧提供避沦和实黢基础。 4 研究内容 本论文融富集缎色素紫霄蓦为掰究对蒙，嚣予磊魏嘲来踅捌采搿镦滚授零摹取紫曹薯色素黥 研究报道，因此本论文对在不同微波条件下萃取紫甘薯色素进行研究。同时对大孔吸附树脂紫甘 薯色素的纯化进行了深入的研究，且本论文首次采用膜和树脂耦合新技术对