黑豆皮红色素提取及影响其稳定性因素分析.doc

报名编号： 40 吉林省高等教育自学考试吉林大学生物制药专业本科毕业设计设计题目： 黑豆皮红色素的提取及影响其稳定性因素 设计作者： 郑程程 准考证号： 010607101485 通信地址： 长春市南关区南湖大路二航院 联系电话：吉林大学生命科学学院2010年 8 月 15 日 摘要目的：试验研究了黑豆皮红色素的最佳提取条件及光、pH 值、温度、氧化剂、还原剂、金属离子、糖类、氨基酸等因素对其稳定性的影响。方法：提取采用乙醇- HCl 混合液浸提，通过在同等条件下单因素对比实验测定各因素对提取黑豆皮红色素产量的影响。结果:黑豆皮红色素最佳提取工艺是:95 %乙醇与0. 1 %HC1 按1 :2 混合作提取剂,物料与提取剂比为1 :40 (g :mL) ,温度70 ,浸提时间100min。Ca2 + 、Cu2 + 、Zn2 + 对此色素有增色作用;Fe3 + 对其有破坏作用;该色素对光、氧化剂、还原剂不稳定;低温下相对稳定;氨基酸对它的破坏作用很大;糖、酸也有不同程度的影响。关键词：黑豆皮红色素 提取 稳定性目录摘要.1目录.2前言.31.材料与方法. 41.1 材料与设备4 1.1.1材料4 1.1.2设备41.2方法.4 1.2.1工艺流程4 1.2.2提取剂的筛选4 1.2.3温度单因素对照试验4 1.2.4提取剂量单因素对照试验4 1.2.5不同提取时间单因素对照实验4 1.2.6热稳定性单因素对照分析4 1.2.7PH值因素对照分析.4 1.2.8光照因素对照分析4 1.2.9金属离子因素对照分析4 1.2.10糖，有机酸，氨基酸因素对照分析.4 1.2.11抗氧化剂因素对照分析.4 1.2.12防腐剂因素对照分析.5 1.2.13氧化剂、还原剂因素对照分析.52.结果与讨论.5 2.1结果.52.1.1提取剂筛选结果52.1.2不同温度对提取影响的结果62.1.3提取剂用量结果62.1.4不同提取时间对提取结果的影响62.1.5热稳定性结果72.1.6 ph值对黑豆红色素稳定性影响结果.72.1.7光对黑豆皮红色素稳定性影响结果72.1.8金属离子对黑豆皮红色素稳定性影响结果82.1.9糖、氨基酸对黑豆皮红色素稳定性影响结果82.1.10抗氧化剂对黑豆皮红色素稳定性影响结果.82.1.11防腐剂对黑豆皮红色素稳定性影响结果.92.1.12氧化剂对黑豆皮红色素稳定性影响结果.9 2.2讨论.9 参考文献.11 致谢.12前 言黑豆红色素有活血、利水、祛风、清热解毒、滋养健血、补虚乌发的功能。本草纲目说：“黑豆芯红皮八肾功多，故能治水、消胀、下气、制风热而活活血解毒。”上世纪50年代以来，黑豆红色素的研制重新引起人们的兴趣 1 ，随着生物工程技术的发展，黑豆中黑豆红色素产量增加。“回归大自然”成为时尚,从动植物、微生物中开发无毒副作用的天然食品色素倍受人们关注2 ，研究者对花苷类、胡萝卜素、红曲色素、植物水解产物的研究尤其明显。花苷类色素之所以成为天然色素中最易为人们所接受的一种,是由于此类色素能使很多果实,种子外皮呈现五颜六色。因此它也就理所当然成为众多果汁、果酒、果酱、果脯等食品最理想的着色剂。.黑豆红色素是以黑豆皮为原料提制的天然色素,主要成分是花色苷,因此称为黑豆花色苷。目前已在肾药等中药中加以应用。有研究表明,黑豆红皮素保健作用的功效成分。它不仅改善毛细血管微循环的效果,而且抗疲劳效果也十分明显3 。但是,在黑豆皮红色素的提取方法及其理化性质的稳定性能方面的报道很少,为了使黑豆红色素广泛引用于制药工业,笔者对其提取条件及其稳定性进行了研究。1.材料与方法 1.1 材料与设备1.1.1 材料黑豆(市场购买的优良品种) 。95 %乙醇、0. 1 %HCl、酒石酸、0. 1 %NaOH、CuSO45H2O、ZnSO47H2O、Cacl2 、FeCl3 、Vc、H2O2 、NaHSO3 、山梨酸钾、苯甲酸钠、麦芽糖等均为分析纯。1.1.2 设备酸度计、分光光度计、干燥箱、恒温水浴锅、低速离心沉淀机。1.2 方法1.2.1 工艺流程黑豆-除杂-干燥-破碎-风选分离-黑豆皮-干燥-粉碎-浸提-一次离心-二次离心-色素液-稳定性检验1.2.2 提取剂的筛选准确称取干燥粉碎后的黑豆皮2g 放在三角瓶中,分别加入不同的提取剂,放入50 水浴中恒温4h ,然后在离心机下以2000r/ min 的速度离心10min ,然后再进行二次离心;取透明的上清液1mL ,用与原浸提液相同的溶剂稀释10 倍,用分光光度计在不同波长下测其吸光度值。1.2.3 温度单因素对照试验称取1g 黑豆皮,用30mL 浸提液分别在不同温度下进行90min浸提,用分光光度计在520nm下测其吸光度值。1.2.4 提取剂剂量单因素对照试验 称取黑豆皮6 份各1g ,分别加入不同体积的浸提液中。1.2.5 不同提取时间单因素对照试验称取1g 的黑豆皮,加入40mL 提取液,70 下分别浸提0 ,20 ,40 ,60 ,80 ,100 ,120 ,140 ,160 ,180min ,经离心稀释后测其吸光度值。1.2.6 热稳定性因素对照分析 取7mL 浸提液稀释10 倍,分装于7 支试管中,置于100 的沸水浴中加热,每隔10min 取出一支试管,再用原稀释液定容到10mL ,测其吸光度值。1.2.7 PH值因素对照分析 取17mL 浸提液稀释到170mL ,分别用0. 2 %的NaOH 和0. 1 %的HCl 滴定(原液pH = 2. 2) ,然后观其颜色。1.2.8 光照因素对照分析 取50mL 稀释了的黑豆皮红色素置于容量瓶中,将其置于太阳光线充足之处照射,隔几天测一次吸光度值。1.2.9 金属离子因素对照分析 在一定浓度的色素溶液中,添加相同浓度的不同金属离子,在520nm 下测其吸光度值。蒸馏水做对照组。1.2.10 糖，有机酸，氨基酸因素对照分析将糖(麦芽糖和蔗糖) 、氨基酸(赖氨酸) 、有机酸(柠檬酸和酒石酸) 配制成浓度为1 %的溶液, 取30mL 加入到红色素液中。在100 水浴中恒温,每过10min 测一次吸光度值。1.2.11 抗氧化剂因素对照分析 将不同浓度的Vc 加入到浸提液中,测其吸光度值。1.2.12 防腐剂因素对照分析 将一定含量的山梨酸钾和苯钾酸钠加入到色素溶液中,测其吸光度。1.2.13 氧化剂、还原剂因素对照分析 将不同浓度的H2O2 、NaHSO3 、溶液以110 的比例分别加入到黑豆皮红色素浸提液中,测其吸光度值。2.结果与讨论2.1 结果2.1.1 提取剂筛选结果 用分光光度计在不同波长下测所得黑豆红皮素吸光度值。结果见表1，表1坐标图见图1。从图1可以看出:2 、4 、5 酸性提取剂提取色素的吸光度有明显的波峰;1 、3 、6 中性和碱性提取剂提取色素的吸光度随波长的增加而呈下降趋势。说明PH 值越高,花色苷降解速度越快,色素在碱性介质中不稳定,且呈黑褐色;在酸性介质中颜色呈樱红色(酸性乙醇) 或浅红色(0. 1 %HCl 中) 或淡红色(酒石酸中) ,且可直接获得红色素。所以本实验采用95 %乙醇与0. 1 %的HCl 的混合液做提取剂。由图1可以看出,黑豆皮红色素最大吸收波长在520nm。为了检验提取剂中乙醇和HCl 的配比不同对浸提效果的影响,取黑豆皮5 份各2g ,分别加入60mL浸提液,浸提液中95 %乙醇和0. 1 %HCl 的比例见表2 。结果表明,95 %乙醇与0. 1 %HCI 配比为12 时提取效果最好。2.1.2 不同温度对提取影响的结果 称取1g 黑豆皮,用30mL 浸提液分别在不同温度下进行90min 浸提,用分光光度计在520nm下测其吸光度值，结果见表3。 结果表明,在温度为6080 之间,黑豆皮色素有较大的提取率(以下试验均采用70 浸提)。2.1.3 提取剂用量结果 称取黑豆皮6 份各1g ,分别加入不同体积的浸提液中。 结果表明,随提取剂用量加大,吸光度值逐渐增大,当黑豆皮与提取剂用量比为140 ( g/ mL) 时,吸光度达到最大;以后随浸提液的增加吸光度值呈递减趋势,因此黑豆皮与提取剂用量最佳比为140(g/ mL) 。2.1.4 不同提取时间对提取结果影响称取1g 的黑豆皮,加入40mL提取液,70 下分别提取0，20，40，60， 80 ,100 ,120 ,140 ,160 ,180min ,经离心稀释后测其吸光度值。结果见表5。结果表明,黑豆皮红色素浸提100min 时,色素提取率最高。2.1.5 热稳定性结果 取7mL 浸提液稀释10 倍,分装于7 支试管中,置于100 的沸水浴中加热,每隔10min 取出一支试管,再用原稀释液定容到10mL ,测其吸光度值。 结果表明,该色素的吸光度值在温度变化的条件下基本不发生变化,其颜色也没发生变化,说明该色素对热稳定(表6) 。2.1.6 ph值对黑豆红色素稳定性影响结果 取17mL 浸提液稀释到170mL ,分别用0. 2 %的NaOH 和0. 1 %的HCl 滴定(原液pH = 2. 2) ,然后观其颜色。结果见表7。 结果说明,黑豆红色素随PH 不同颜色有所不同(表7) ,在强酸性溶液中稳定,颜色亮丽,随PH增大,颜色由浅变深,最后转为深褐色。2.1.7 光对黑豆皮红色素稳定性影响结果 取50mL 稀释了的黑豆皮红色素置于容量瓶中,将其置于太阳光线充足之处照射,隔几天测一次吸光度值。结果见表8。 结果说明,其吸光度值下降幅度大(表8) 。通过观察,其颜色也逐渐变淡。可见自然光照射对黑豆皮红色素的影响较大,所以应避光保存。2.1.8 金属离子对黑豆皮红色素稳定性影响结果 在一定浓度的色素溶液中,添加相同浓度的不同金属离子,在520nm 下测其吸光度值。蒸馏水做对照组。结果见表9。 结果说明,黑豆皮红色素溶液中添加Cu2 + 、Zn2 + 、Ca2 + ,在5min、24h 、48h 分别测吸光度值时,其吸光度值先是上升然后呈下降趋势(表9) ,这是因为花色苷与金属离子形成了络合物,此络合物在一定程度上起辅色的作用,所以吸光度值增加。但形成的络合物并不稳定,随时间的延长而分解,吸光度值降低。Fe3 + 对黑豆皮红色素的影响最大。当Fe3 +加入到色素溶液时,其颜色迅速由红色变为紫色,而且吸光度值降低。2.1.9 糖、氨基酸、有机酸对黑豆皮红色素稳定性影响结果 将糖(麦芽糖和蔗糖) 、氨基酸(赖氨酸) 、有机酸(柠檬酸和酒石酸) 配制成浓度为1 %的溶液, 取30mL 加入到红色素液中。在100 水浴中恒温,每过10min 测一次吸光度值。结果见表10。 结果表明,糖、氨基酸、有机酸存在的条件下可以加速红色素的破坏。尤其氨基酸对色素破坏较大。在色素溶液中加入赖氨酸,色素由鲜亮的樱红色立即变成紫色。糖、酸对其也有不同程度的影响。2.1.10 抗氧化剂对黑豆皮红色素稳定性影响结果 将不同浓度的Vc 加入到浸提液中,测其吸光度值。结果见表11。 结果表明,Vc 的还原性对此色素影响不大。2.1.11 防腐剂对黑豆皮红色素稳定性影响结果 将一定含量的山梨酸钾和苯钾酸钠加入到色素溶液中,测其吸光度。结果见表12。 结果表明,苯甲酸钠和山梨酸钾0. 10g/ mL 以下剂量对黑豆红色素的稳定性影响不大,但超过这个剂量吸光度大幅度下降,说明浓度越大色素损失较大。2.1.12 氧化剂、还原剂对黑豆皮红色素稳定性影响结果将不同浓度的H2O2 、NaHSO3 、溶液以110 的比例分别加入到黑豆皮红色素浸提液中,测其吸光度值。结果见表13。结果表明,黑豆皮红色素的抗氧化能力差,随H2O2浓度的增加色素破坏越严重,长期放置变为无色。因此使用该色素时,应尽量避免与氧化物质接触;随NaHSO3 浓度的增加,吸光度值也下降。说明NaHSO3 对黑豆皮红色素的稳定性影响也较大。2.2 讨论 黑豆皮红色素的提取采用乙醇- HCl 混合液浸提,其得率高于单纯用水或盐酸提取,且颜色亮丽。现代人工作压力大，易出现体虚乏力的状况。要想增强活力和精力，按照祖国医学的理论，补肾很重要。黑豆就是一种有效的补肾品。根据中医理论，豆乃肾之谷，黑色属水，水走肾，所以肾虚的人食用黑豆是有益处的。黑豆对年轻女性来说，还有美容养颜的功效。黑豆含有丰富的维生素，其中E族和B族维生素含量最高，维生素的含量比肉类高57倍众所周知，维生素E是一种相当重要的保持青春健美的物质。我国古人虽不知道黑豆中含有较多的维生素E，却从实践中得知它是一种美容食品4。如古代药典上曾记载黑豆可驻颜、明目、乌发，使皮肤白嫩等。具有一定的社会效益和经济效益。本色素受PH 值、氧、抗坏血酸、氨基酸、Fe3 + 及有机酸等因素的影响,使其不稳定。目前这种色素不足之处尚无法克服。因此在使用时,一方面要安全使用,尽量避免不稳定因素的干扰5。另一方面积极寻求花色苷类色素的稳定剂,以提高它的使用价值及应用范围。本试验研究了黑豆皮红色素的最佳提取条件及光、pH 值、温度、氧化剂、还原剂、金属离子、糖类、氨基酸等因素对其稳定性的影响，希望本色素能大量生产并广泛引用于制药工业。参考文献1黄慧淑. 黑豆皮红色素的研究J . 广西工学院学报,1994 ,(3) :48 532贺文英. 黑豆皮红色素提取技术研究J . 内蒙古农牧学院院报,1998 , (3) :703 武文洁. 黑豆皮红色素提取与性质研究J . 广州食品工业科技,