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野生鸡树条荚蒾果皮红色素提取和稳定性探究doc

归档日期:07-20       文本归类:正交树      文章编辑:爱尚语录

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  野生鸡树条荚蒾果皮红色素提取和稳定性探究 摘要:以野生鸡树条荚蒾(Viburnum sargentii Koehne)果皮为原料,采用热浸提法提取红色素,通过单因素试验及正交试验优化提取条件,并检测色素的稳定性。结果表明,提取鸡树条荚蒾果皮红色素的最佳工艺条件为体积分数80%、pH 2的乙醇溶液作提取溶剂,料液比m鸡树条荚蒾果皮∶V溶剂=1∶40(g/mL),浸提温度60 ℃,浸提时间1.5 h,提取2次。色素在自然光照下易退色,温度高于80 ℃时易褐化。 关键词:鸡树条荚蒾(Viburnum sargentii Koehne)果皮;红色素;提取 中图分类号:R284.2 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2013)13-3124-04 鸡树条荚蒾(Viburnum sargentii Koehne)又名天目琼花,是忍冬科荚蒾属植物,春日开白花,深秋果实呈鲜红色,累累挂满枝头,既具有观赏价值又是一种较理想的天然红色素资源。鸡树条荚蒾果实中含有黄酮、多糖、绿原酸、维生素、氨基酸、微量元素等多种营养成分[1-4],其枝、叶、果实均可入药,具有祛风通络、活血消肿等功效[5]。现代药理研究表明鸡树条荚蒾果实能够治疗慢性支气管炎、咳嗽痰喘等症[6-9],果实提取物还具有较好的抑菌作用[10]。近年来,随着我国人民生活水平的提高,在食品、化妆品、医药、卫生等领域对色素的需求量与日俱增,而天然色素由于具有安全、可靠、无毒副作用、着色自然等优点,越来越受到人们的青睐[11-16]。本试验以野生鸡树条荚蒾果皮为原料,通过单因素试验和正交试验对鸡树条荚蒾果皮中红色素的提取工艺进行了研究,并对色素的光、热稳定性进行了探讨,为开发和利用野生植物资源提供一定的依据和参考。 1 材料与方法 1.1 材料与仪器 鸡树条荚蒾果实采自江苏省连云港市花果山,取皮,避光晾干,粉碎备用。乙醇、盐酸、氢氧化钠和乙酸均为分析纯,购于上海国药集团化学试剂有限公司。 主要仪器包括UV-2550型紫外可见分光光度计(日本岛津公司)、RE-5285A旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂)、DHG-9240A型电热恒温鼓风干燥箱(上海一恒科技有限公司)。 1.2 试验方法 1.2.1 鸡树条荚蒾果皮红色素的提取 称取1 g鸡树条荚蒾果皮干粉样品,置于磨口具塞锥形瓶中,加入体积分数80%、pH 2的乙醇溶液作提取溶剂,按试验设计条件提取2次,离心取上清液,浓缩后定容,得到红色素提取液。 1.2.2 色素提取率的测定 将鸡树条荚蒾果皮红色素提取液稀释后用紫外可见分光光度计在400~600 nm波长范围内扫描,以体积分数80%、pH 2的乙醇溶液作参比,绘制色素的吸收光谱图,以吸光度最大的波长作为检测波长。色素提取率用色价表示,色价=吸光度A×稀释倍数/鸡树条荚蒾果皮干粉质量(g)。色价越大表明色素的提取率越高。 1.2.3 单因素试验 设置单因素试验分别考察提取溶剂、乙醇溶液体积分数、料液比(m鸡树条荚蒾果皮∶V溶剂,g/mL,下同)、浸提时间、浸提温度及提取溶剂pH对色素提取率的影响。①提取溶剂。取1 g鸡树条荚蒾果皮干粉,分别加入50 mL体积分数95%的乙醇溶液、酸性乙醇溶液(体积分数95%、pH 2)、0.3%的盐酸、0.3%的氢氧化钠、0.5%的乙酸溶液或水作提取溶剂,在室温下浸提1.0 h,离心,取上清液,定容,检测并计算色素提取率。②乙醇溶液体积分数。选用体积分数分别为30%、50%、60%、70%、80%、100%的乙醇溶液,用1.5 mol/L 的盐酸溶液调节pH 2作为提取溶剂,浸提温度50 ℃、料液比1∶50、浸提时间1.0 h,提取2次。③浸提时间。以体积分数80%、pH 2的乙醇溶液作提取溶剂,浸提时间分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 h,浸提温度50 ℃、料液比1∶50,提取2次。④浸提温度。体积分数80%、pH 2的乙醇溶液作提取溶剂、料液比1∶50、浸提时间1.0 h,浸提温度分别为30、40、50、60、70、80 ℃,提取2次。⑤pH。以体积分数80%的乙醇溶液作为提取溶剂,调节乙醇溶液pH分别为1、2、3、4、5、6、7,浸提温度50 ℃、料液比1∶50、浸提时间1.0 h,提取2次。⑥料液比。以体积分数80%、pH 2的乙醇溶液作提取溶剂,浸提时间1.0 h,浸提温度50 ℃,料液比分别为1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50,提取2次。 1.2.4 正交试验设计 设计正交试验考察提取溶剂pH、浸提时间、浸提温度和料液比对色素提取率的影响,正交试验因素与水平见表1。 1.2.5 鸡树条荚蒾果皮红色素的稳定性试验 ①光照对红色素稳定性的影响。取10 mL pH 2的色素提取液于具塞刻度试管中,分别放置于自然光直射和室内避光处,每隔24 h在最大吸收波长处测定其吸光度。②温度对红色素稳定性的影响。取5 mL pH 2的色素提取液于具塞刻度试管中,分别放置于30、40、50、60、70、80、90 ℃恒温水浴中2.0 h,取出冷却至室温后在最大吸收波长处测定其吸光度。 2 结果与分析 2.1 鸡树条荚蒾果皮红色素最大吸收波长的确定 鸡树条荚蒾果皮红色素提取液在400~600 nm波长范围内的吸收光谱见图1。由图1可知,鸡树条荚蒾果皮红色素在536 nm处有吸收峰,因此后续试验均以色素提取液在536 nm处的吸光度为参考计算鸡树条荚蒾果皮红色素的提取率。 2.2 单因素试验结果 2.2.1 提取溶剂对鸡树条荚蒾果皮红色素提取的影响 不同提取溶剂对色素提取率的影响结果见图2。由图2可知,酸性乙醇溶液(体积分数95%、pH 2)作提取溶剂时色素提取液的色价最大,所以后续试验以酸性乙醇溶液作为提取溶剂。 2.2.2 乙醇溶液体积分数对鸡树条荚蒾果皮红色素提取的影响 不同体积分数的乙醇作提取溶剂对鸡树条荚蒾果皮红色素提取率的影响如图3所示。由图3可知,色素提取液的色价先随乙醇溶液体积分数的升高而升高,乙醇溶液体积分数达80%时色素提取液的色价最大,之后再升高乙醇溶液体积分数,色价反而下降,说明体积分数80%、pH 2的乙醇溶液更适合鸡树条荚蒾果皮红色素的溶出,因此后续试验用体积分数80%的乙醇溶液作提取溶剂。 2.2.3 浸提时间对鸡树条荚蒾果皮红色素提取的影响 不同浸提时间下鸡树条荚蒾果皮红色素的提取率如图4所示。由图4可知,浸提时间由0.5 h延长至1.0 h,色素提取液的色价略有升高,浸提时间为1.0 h时色价最高并在1.5 h时基本保持稳定,之后随着浸提时间的延长色素提取液的色价下降。浸提时间过短不利于原料中色素的充分溶出,但浸提时间过长可能会导致色素变性[17],因此适宜的浸提时间为0.5~1.5 h。 2.2.4 浸提温度对鸡树条荚蒾果皮红色素提取的影响 不同浸提温度对鸡树条荚蒾果皮红色素提取率的影响如图5所示。由图5可知,随浸提温度的升高,色素提取液的色价先呈升高趋势,浸提温度由60 ℃升高到70 ℃,色价基本保持不变,浸提温度升高到80 ℃时色素提取液的色价略有下降,可能是温度过高导致色素分解,故浸提温度以60~70 ℃为宜。 2.2.5 pH对鸡树条荚蒾果皮红色素提取的影响 提取溶剂乙醇溶液的pH对鸡树条荚蒾果皮红色素提取率的影响见图6。由图6可知,乙醇溶液的pH由1升高到2,色素提取液的色价略有升高,之后随着提取溶剂pH的升高色素提取液的色价迅速下降,颜色由紫红色逐渐变浅,pH为7时色素提取液的颜色变为黄褐色,说明鸡树条荚蒾果皮红色素在酸性条件下较为稳定。 2.2.6 料液比对鸡树条荚蒾果皮红色素提取的影响 不同料液比对鸡树条荚蒾果皮红色素提取率的影响见图7。由图7可以看出,在试验范围内料液比对鸡树条荚蒾果皮红色素提取率的影响较大,随着提取溶剂用量的增加,即料液比的降低,色素提取液的色价升高,料液比由1∶10降低到1∶30色素提取液的色价升高幅度较大,由1∶30降低到1∶50色素提取液的色价变化趋势较为平缓,料液比为1∶50时色价最高,料液比为1∶60时提取液的色价又有所下降,故料液比以1∶30~1∶50为宜。 2.3 正交试验结果 在单因素试验的基础上进行正交试验,结果见表2。由极差分析可知,各因素对色素提取率的影响由大到小依次为pH、浸提温度、浸提时间、料液比,最佳提取工艺条件组合为A2B2C3D2,即pH 2、浸提温度60 ℃、浸提时间1.5 h、料液比1∶50。此组合未包括在正交试验的组合中,因此在此条件下进行验证试验,重复3次,所得鸡树条荚蒾果皮红色素提取液的色价分别为46.34、46.12、46.42,平均为46.29,与正交试验组合A2B2C3D1所得色素提取液的色价相差不大,考虑到料液比对色素提取率的影响较小,从节约成本、简化操作的角度考虑选择料液比为1∶40。 2.4 鸡树条荚蒾果皮红色素的稳定性试验结果 2.4.1 鸡树条荚蒾果皮红色素的光稳定性 提取的鸡树条荚蒾果皮红色素在室内避光和自然光照条件下吸光度A536 nm随放置时间的变化见图8。由图8可知,随着放置时间的延长,自然光照条件下色素提取液的A536 nm下降,退色明显,而避光条件下色素提取液的A536 nm和颜色基本不变,因此,在生产和使用该色素时要尽量避光。 2.4.2 鸡树条荚蒾果皮红色素的热稳定性 提取的鸡树条荚蒾果皮红色素经不同温度水浴处理2.0 h后吸光度A536 nm的变化见图9。由图9可知,浸提温度由30 ℃升高到70 ℃,鸡树条荚蒾果皮红色素提取液的吸光度略有升高,颜色逐渐加深,浸提温度升高到80 ℃,A536 nm迅速升高,色素提取液的颜色也变暗发黑,这可能是由于温度升高,色素分子发生了聚合[18]。说明鸡树条荚蒾果皮红色素遇高温时不稳定,因此不宜用于高温食品的加工。 3 小结与讨论 鸡树条荚蒾果皮红色素的酸性乙醇溶液提取液为紫红色,在可见光区的最大吸收波长为536 nm,单因素试验和正交试验表明,影响提取率的主要因素是提取溶剂的pH,其次为浸提温度,再次是浸提时间,料液比的影响最小。最佳提取条件为以体积分数80%、pH 2的乙醇溶液作提取溶剂,浸提温度60 ℃,浸提时间1.5 h,料液比1∶40,提取2次。 鸡树条荚蒾果皮红色素在自然光照下易退色,在30~70 ℃的温度下稳定性较好,温度过高会导致色素褐变,因此在开发利用该色素产品时应尽量避光,加工温度应低于70 ℃。 鸡树条荚蒾不仅野生资源丰富,而且适于人工栽培,原料易得、成本低廉,从其果皮中提取的红色素安全性高、操作简便、产品得率高,是一种具有广阔的开发利用前景的天然色素。 参考文献: [1] 李攀登,李金玲,王宏伟,等.鸡树条荚蒾化学成分测定分析[J].人参研究,2009(2):16-19. 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