柿皮中黄色素提取工艺的研究

柿皮中黄色素提取工艺的研究

柿子也被称为“米果”，是卡其色科的多年生或落叶灌木，主要分布在热带和亚热带。在我国,柿树自古至今除少数高寒地带外,都广有栽培。柿子不但营养丰富,而且具有一定的药用保健价值。柿果可制饼、蜜饯、果酱、酒及饮料等,还可提取柿漆。柿花是蜜源,柿蒂可治呃逆,柿霜润肺生津,柿根清热止血,柿叶茶有降压、医治心血管病症之功效。柿子皮是柿子深加工的副产品,含有大量类胡萝卜素、果糖、葡萄糖、蔗糖、多种维生素和矿物质,特别是碘,100g柿子皮中约含碘50mg。对柿子皮这一宝贵资源,目前还未充分利用。本试验以柿子皮为原料,探讨了柿皮黄色素的提取工艺条件;通过显色反应、UV-VIS-分光光度法可以初步断定柿皮黄色素主要成分为类胡萝卜色素类物质;该色素味香甜,色泽鲜艳,性质稳定,生产工艺简单,是一种很有实用价值的天然色素。这不仅为天然胡萝卜色素开拓了新资源,而且为柿皮的综合利用开辟了一条途径。1试验部分1.1主要设备和试剂岛津UV-2550分光光度计;722S型可见分光光度计。β-胡萝卜素为色谱纯,所用试剂均为分析纯,水为蒸馏水。1.2测试方法1.2.1提取过程柿皮黄色素的提取工艺流程如下:1.2.2卡其色皮的主要成分识别(1)柿皮黄色素稳定性试验称取膏状柿皮黄色素,加入氯仿溶液,配制成柿皮黄色素试液,先加入浓硫酸,再加入250g·L-1三氯化锑氯仿溶液,观察色素溶液的颜色变化。(2)光谱特征用UV-2550分光光度计对柿皮黄色素浸提液进行光谱扫描,利用物质所特有的吸收光谱来鉴别物质,测定其含量。1.2.3标准曲线的绘制标准曲线:避光称取β-胡萝卜素标准品5.0mg于50mL烧杯中,加入三氯甲烷1mL使其溶解,移入100mL棕色容量瓶中,用无水乙醇稀释至刻度,摇匀,放置。再分别吸取此标准溶液1.0,2.0,3.0,4.0,5.0mL于50mL容量瓶中,定容至刻度,配制成1.0,2.0,3.0,4.0,5.0mg·L-1标准系列溶液,于450nm波长下测定其吸光度,以试剂为空白,绘制标准曲线(图略)。将柿皮黄色素溶液置于450nm波长处测定其吸光度,计算其含量。由标准曲线拟合得到质量浓度C(mg·L-1)与吸光度(A)之间的回归方程C=4.40902A+0.09181,相关系数为0.99977。2结果与讨论2.1类胡萝卜素的制备柿皮黄色素的氯仿溶液与浓硫酸和三氯化锑氯仿溶液均能反应变为深蓝色溶液,根据类胡萝卜素的显色反应特征,所有类胡萝卜素都能和浓硫酸或三氯化锑氯仿溶液反应产生深蓝色反应或蓝紫色反应。由此可以初步断定,柿皮黄色素的主要化学成分应为类胡萝卜素。2.2类胡萝卜素特征吸收收谱柿皮黄色素无水乙醇提取液在UV-2550型分光光度计上,于300～600nm波长范围进行光谱扫描。其吸收光谱如图1所示,与β-胡萝卜素标准吸收曲线吸收峰的位置一致,形状相似,显示出了类胡萝卜素的特征吸收,一个主峰波长在450nm;两个肩峰波长在478nm和425nm,因此,确认柿皮中黄色素主要为类胡萝卜素。柿皮黄色素在450nm波长处有最大吸收峰,试验选择450nm波长测定吸光度,并进行提取率的计算。2.3乙醇、乙酸乙酯、丙酮的浸提效果在选定的条件(室温,浸提4h,料液比1g∶10mL,浸提1次)下,以不同的溶剂作为提取剂进行提取、抽滤、稀释、定容,观察浸提效果,测定最大波长处的吸光度。试验结果表明:无水乙醇、乙醚、乙酸乙酯、丙酮或正己烷都有好的浸提效果,而乙醚的浸提效果最好,无水乙醇次之。但考虑到乙醚沸点较低极易挥发,易燃易爆,有一定的麻醉作用,且不易回收,溶剂的消耗量较大。从价格低廉,安全性好,对色素的性质和质量,易于回收等因素考虑,选择无水乙醇作为提取剂。2.4单因素试验2.4.1料液比对提取量的影响以无水乙醇为提取剂,在50℃时,浸提2h,浸提1次的固定条件下研究不同料液比对柿皮黄色素的影响。所得浸提液抽滤后稀释相同倍数,在450nm波长下测其吸光度,计算不同料液比的提取量。结果表明:增加提取剂的用量有利于色素的溶出,可提高柿皮黄色素的提取率,料液比1g∶20mL时提取效果最好,继续增加提取剂的用量,提取率变化比较缓慢;当料液比为1g∶25mL时,提取率较1g∶20mL仅增加了0.38%,而溶剂量增加了25%,出于工业化生产和节能角度考虑,适宜的料液比为1g∶20mL。2.4.2浸提温度对提取率的影响试验结果表明:升温有利于柿皮黄色素的溶出,提取率随温度的升高而增大,温度为50℃时的提取效果最好;当温度达到60℃时,提取率反而降低,可能是温度越高对柿皮黄色素的破坏越大,而且长时间处在较高温度下对柿皮黄色素的稳定性不利。试验选择提取温度为50～60℃。试验结果表明:柿皮黄色素提取率随时间的延长而增大,并且曲线的斜率随时间的增大而减小,当浸提时间达2.5h时,萃取率随浸提时间的增加出现下降趋势,由于时间的延长,柿皮黄色素出现了少量的分解。试验选择提取时间为2.5～3h为宜。2.4.3浸提次数对柿皮黄色素提取效果的影响由于单次浸提对柿皮黄色素的提取不够完全,有必要对柿皮进行多次提取,以充分利用柿皮资源。以无水乙醇为提取剂,在料液比1g∶20mL,浸提温度50℃,浸提时间2.5h的浸提条件下,试验了浸提次数对柿皮黄色素提取效果的影响,结果表明:浸提1次﹑2次,柿皮黄色素溶出率较高,而浸提第三次时,色素溶出量非常低,提取液已接近无色。试验选择2次浸提。2.5浸提工艺条件设计由以上单因素试验可知,柿皮黄色素浸提料液比、浸提温度、浸提时间、浸提次数对提取率均有显著的影响,因此,以浸提料液比、浸提温度、浸提时间、浸提次数4因素设计正交试验,通过正