紫甘薯色素提取工艺研究.pdf

第 2 o卷第 2 期 2 0 1 2年 6月 北京 石油 化工 学 院学报 J o u r n a l o f Be ij in g I n s t it u t e o f Pe t r o ch e m i ca l Te chn o l og y Vo1 2 0 NO 2 J u n 2 0 1 2 紫甘薯色素提取 工艺研 究 翟彦青 李翠清 李建刚 慕 朝 北京石油化工学院 北京1 0 2 6 1 7 摘 要 紫甘薯色素作为天然食用色素 具有资源丰 富 色泽 自然 安全 可靠 兼具 药理功能 等特点 在食 品 化妆品 医药等方 面有着 巨大 的应 用潜 力 笔者采用 浸提法 以新 鲜紫甘薯 为原料 考 察了提取剂种类 料液 比 提取时间和温度对紫甘薯色素提取效果的影响 在单因素实验基础 上通 过正 交实验 确定 了紫 甘薯 色素提取 的最佳工 艺条 件为 4 o 乙醇溶液为提取剂 料液 比为 1 2 o g mL 提 取时间为 1 h 提取温度为 3 O 关 键 词 紫甘薯 色素 提取 最佳条件 中图法分类号06 4 3 3 食用色素不仅影响食 品的品质 而且与人 类的营养和健康密切相关口 食用色素按来源 分 为天然 和合 成色 素 2大类 随着 现代 科学 的 发展 人们发现合成色素对人体有不同程度的 毒 性 甚 至致 癌 性 因此 各 国对允 许 使 用 的合 成 色素的种类及用量要求越来越严格 与合成色 素 相 比 天 然 食 用 色 素 不 仅 种 类 繁 多 色 泽 自 然 而且安全可靠 无毒副作用 许 多品种还具 有 药理 功能 因此 从 天 然 产 物 中 提取 和分 离 各种食用天然色素替代人工合成色素已成为食 品科学 领域 研究 的热 点之一 2 我 国是世界上最大的甘薯生产 国 紫甘薯 品质独特 抗病 抗旱涝性强 产量高 易贮存 价格低廉 最主要 的是其含 有丰 富的天然色 素 紫甘薯色素具有抗氧化 抗 突变 预 防心脑 血管疾病 保护肝脏 抑制肿瘤细胞发生等多种 生理功能 而且 紫甘薯色素属于对光 热都比 较稳定的水溶性色素 对金属离子的耐受性 明 显强于其他天然色素 同时还具有较强的抗还 原性 在食品中较稳定 可以广泛用作食品着色 剂 在 加工 和贮藏 过程 中有 很大 的优 势 3 笔者利 用化 学浸 提法对 紫 甘薯 色素进 行提 取 探讨提取的最佳工艺条件 旨在为该资源的 充分开发利用奠定基础 收稿 日期 2 0 1 2 0 2 2 4 1 实验部分 1 1 材 料及 仪器 食用紫甘薯 市售 柠檬酸 乙醇 盐酸均为 分 析 纯 国 药 集 团 北 京 化 学 试 剂 公 司 生 产 7 2 1型分光光度计 上海精密科 学仪 器有限公 司生产 B S 2 1 0 S电子天平 北京赛多利斯天平 有 限公 司生产 1 2 实验 方法 1 称取 3 份 0 5 g切碎 的紫 甘薯 分 别 加 入 4 O 9 6 乙醇溶 液 1 mo l L盐 酸 溶 液 1 mo l L 柠檬酸溶液各 2 0 mL作为提取剂 常温下提取 2 h 测 定 滤 液 在 5 3 0 n m 波 长 下 的 吸 光 度 A 值 研究提取剂种类对紫甘薯色素提取效果 的 影响 2 取 5份 0 5 g切碎 的紫甘薯 分别用 1 mo l L柠檬 酸 溶 液 1 O 1 5 2 0 2 5 3 0 mL 对 应 的料 液 比分 别 为 1 2 0 1 3 0 1 4 O 1 5 0 1 6 O 在 6 O 下 提取 2 h 测 定滤液 在 5 3 0 n m 波长下的吸光度 A值 选择提取紫甘薯色素最 佳 的料液 比 3 取 5份 0 5 g切 碎 的 紫 甘 薯 加 入 1 mo l L柠 檬 酸溶 液 按 1 2 0的料 液 比在温 度 为 3 O 4 0 6 0 8 O 9 O 下 提 取 2 h 测其 在 5 3 0 n m下的吸光度 A 值 研究提取温度对 紫甘薯 色 素提取 效果 的影 响 2 北京石 油 化工学 院学 报 2 0 1 2年第 2 O卷 4 取 7 份 0 5 g切碎 的紫甘薯 按最佳料 液比 最佳提取温度加入 1 mo l L柠檬酸溶液 提取时 间分别 为 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 4 0 h 观察 每个 时 间段 色 泽 变 化 测 定 滤 液在 5 3 0 n m波长下的吸光度 A值 研究提取时间对 紫甘薯 色素 提取 效果 的影 响 5 取紫甘薯均为 0 5 g 以提取时间 提取 温度 提取液种类 液 固比为因素进行 L 9 3 正交实验 进一步确定最佳提取工艺 2 结果与讨论 2 1 紫 甘薯 色素 最大 吸收 波长 的确定 紫甘薯色素属于花色苷类色素 花色苷类 色素在 5 2 0 5 6 0 n m 范围 内有一 明显 的吸收 峰 以 1 mo l L柠 檬 酸溶 液 为 提 取 剂 室 温 下 对紫甘薯进行提取 将提取液放人 1 cm 的 比 色皿 中 以提取 剂为 空 白 用 7 2 1型分 光光度 计 在 5 2 0 6 0 0 n m 波 长 范 围 内 对其 吸 光 度 进 行 测定 结果 如 图 1 所 示 图 1 紫甘薯色素吸收 曲线 从图 1 可知 紫甘薯色素在 5 3 0 n m 波长下 的吸光 度最 大 而且 此 时色素 的稳定 性也 较好 因此选 择 5 3 0 m 作 为实 验 的检 验波 长 根据朗伯一 比尔定律 A s b c 即 A Kc 紫 甘薯色素最大吸收波长在 5 3 0 n m 处 在该 波 长下测量吸光度值 吸光度值大小与色素质量 分数成正 比 因此可用吸光度值的大小来表征 色素 质 量 分数 或 提 取效 率 从 而对 色 素 提取 的 最佳 工艺条 件 及稳定 状况 进行 研究 2 2 提取 剂对 紫甘 薯 色素提 取效果 的影 响 提取剂是影 响紫甘薯色素 收率的重要 因 素 笔 者选 用 料 液 比为 1 4 O的 4 0 乙醇 水 溶液 1 mo l L盐酸 1 mo l L柠檬酸为提取剂 常 温下 提取 2 h 考 察 提 取 剂种 类 的影 响 实验 结 果见 表 1 表 1 提取剂对紫甘薯色素提取效果的影响 由表 1可知 乙醇与柠檬酸溶液对紫 甘著 色 素的提 取效果 相似 柠 檬酸在 食 品工业 中是 常用的酸性添加剂 具有护色增色作用 有利于 色 素 的稳 定 研 究 表 明 在 柠檬 酸水 溶液 中 紫 甘 薯色 素对热 和光 表现 出 良好 的稳定 性l 3 而 且 选用 柠 檬 酸 溶 液 做 提 取 剂 易 于操 作 成 本 低 无毒害 有利于紫甘薯色素的后期加工 因 此 以下单 因素 试验 中均 选用 1 mo l L柠 檬 酸 水溶 液为 提取剂 2 3 料液 比对紫甘薯色素提取效果的影响 以 1 mo l L柠檬 酸溶 液 为 提取 剂 6 O 下 提取 2 h 考察料液 比为 1 2 0 1 3 0 1 4 O 1 5 0 1 6 0对紫甘薯色素 的提取效果 结果 如 图 2 所 示 料液比他 m L 图 2 料 液 比对 提 取 效 果 的影 响 从 图 2可 以看 出 随着料 液 比的增 大 提取 液吸 光度逐 渐减小 当料 液 比达 到 1 5 0时 提 取效果趋于平稳 由于色素在柠檬酸水溶液 中 的溶 解 系 数是 一 定 的 提 取 剂使 用 量 增加 导 致 提取 出的色素绝对量增多 但是当料液 比超 出 一 定范围后 色素浓度下降 色素分子间作用力 变小 导致色素稳定性降低而使分解加剧 会使 色素收率大 幅降低 3 考虑到 后续 的浓缩过 程 在 保 持高 收 率 的 同时应 尽 量 减少 提 取 剂 的 用 量 以 降 低 生 产 成 本 因 此 1 2 0为 最 佳 料 液 比 2 4 提取温度对紫甘薯色素提取效果的影响 提取温度是影响紫甘薯色素收率的另一重 要因素 以 1 mo l L柠檬酸溶液为提取剂 按 1 2 0的料液 比 在 温度 为 3 0 4 O 6 O 8 O 9 0 下提 取 2 h 研 究 提取 温 度 对 提 取效 果 的影 响 越 第 2期 翟彦青等 紫甘薯色素提取工艺研究 3 结 果如 图 3 所 示 温度 图 3 提取温度对提取效果 的影 响 由图 3可 知 在 温 度 较 低 时 A C D 即料液 比 提 取 时 问 提 取 温 度 提 取 液 种类 正交 实验 给出 的优 化方 案 为 A1 B1 C 1 D1 即提取 温度 为 3 0 提 取 时间 为 1 h 4 0 乙醇溶 液 料 液 比为 1 2 O 3 结论 采用 化学 浸 提法 提 取 紫 甘 薯 色 素 正 交 实 验 结果 表 明 影 响 紫甘 蓝 色 素提 取 的 主要 因素 为料液 比 其次是提取时间 再次是提取温度及 提 取液种 类 最佳 提取 工艺参 数是 4 O 乙醇 溶 液 提取 温度 为 3 0 提取 时 间为 1 h 料 液 比 为 1 2 0 亡一 1 2 3 3 1 2 2 1 2 7 4 5 1 0 1 0 1 1 1 2 2 2 3 3 3 u 2 t因 R 交 4 北京石油化工学院学报 2 0 1 2年第 2 0卷 1 2 3 E 4 参考 文献 陈海华 李海萍 王艳敏 微 波辅助萃取紫 甘蓝色 素及其稳 定性 研 究 E J 食 品 与 机 械 2 0 0 8 9 5 2 5 6 张玉敏 郭艳华 陈义锋 紫甘蓝色 素最佳提取 工 艺条 件 的 研 究 J 汉 江 大 学 院 报 2 0 0 6 6 2 09 2 12 张桂 玲 紫甘 蓝 叶花色 素 提取 及其 稳 定性 研 究 E J 3 西北农业学报 2 0 0 8 1 7 3 3 1 9 3 2 3 Kuma g a i T Ya ma ka wa O Ka i Y e t a 1 M u r a s a k ima s a r i Ne w s we e t p o t a t o cu h iv e r f o r p r o ce s s i n g J S we e t p o t a t o R e s e a r ch F r o n t 20 0 2 1 3 3 7 E s Ar a ce l i co d e L o u r d e s P H M E l e n a P H M e t a 1 Che mica l s t ud ie s o f a nt ho cy a nins a r e v ie w E J F o o d C h e mi s t r y 2 0 0 9 1 1 3 8 5 9 8 7 1 E 6 陆国权 史峰 邬建敏 等 紫 心甘 薯花青 苷 的提 取和纯化及组分分析E J 天 然产物研究 与开 发 1 9 9 7 9 3 4 8 5 1 E 7 孙建霞 张燕 胡小 松 等 花色苷 的结 构稳 定性 与降解机制研 究进 展 J 中国农业 科 学 2 0 0 9 42 3 9 96 一 0 0 8 The Te ch no l o g ica l S t u d y o n Ex t r a ct in g Pig me n t f r o m Pu r p l e S we e t Po t a t o Zha i Ya n q in B e i j in g I n s t it u t e o f L i Cu iq in g Li J ia n g a n g Mu Ch a o Pe t r o ch e mica l T e ch n o l o g y Be ij in g 1 0 2 6 1 7 Ch in a Ab s t r a ct U s ing pur p l e s we e t p ot a t o e s a s t he ma t e r i a l t he e x t r a ct io n t e chno l o gy of pu r p l e s we e t po t a t oe s wa s s t ud ie d in t his p a p e r The o r t ho g ona l t e s t wa s a d o pt e d t o d e t e r m in e t h e op t im u m e xt r a ct ion t e chn ol o g y b a s e d o n t h e r e s ul t s o f s in gl e f a ct o r e x pe r ime n t s The r e s u l t s s ho w t ha t t h e be s t co nd it io n o f t he e xt r a ct i on o f p ur pl e s we e t po t a t o p igme nt is us ing t he a l co ho l con ce nt r a t io n 4 0 a s