【正文】 .............................................................. 20 參考文獻(xiàn) .............................................................. 21 致 謝 .............................................................. 23 黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 1 1 緒 論 玉米 皮 色素的主要成分及其原料資源狀 況 玉米皮色素的主要成分 玉米皮色素是一種可以從玉米皮中提取的利用價(jià)值較高的天然食用色素。 玉米皮色素生產(chǎn)的原料資源 玉米皮色素主要來源于農(nóng)作物玉米深加工的下腳料 —玉米皮。 1998 年開始玉米總產(chǎn)量已經(jīng)超過稻谷和小麥，居世界首位。 80 年代種植面積 12954萬公頃 ， 90 年代種植面積達(dá)到 13618 萬公頃， 增加了 %。 我國的玉米深加工的前景十分廣闊。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 2020 年山東省的玉米深加工企業(yè)玉米轉(zhuǎn)化能力達(dá)到 1500 萬噸 ，實(shí)際轉(zhuǎn)化玉米超過 1000 萬噸 [3]。兩省不但有眾多的中小型玉米深加工企業(yè) ， 而且都有幾家年加工能力超過 100 萬噸的企業(yè)。山東西王集團(tuán)的年玉米加工能力超過了 150 萬噸 [4]。遼寧省的玉米深加工企業(yè)發(fā)展較晚 ， 上規(guī)模的不多 ， 全省年玉米加工能力在 320 萬噸左右。 隨著人們對(duì) “回歸自然 ”的呼聲日益高漲 ， 以及科學(xué)研究對(duì)天然食用色素生理活性的逐步發(fā)掘 ， 天然食用色素在國際市場(chǎng)上銷售額的年增長率一直保持 在 10%以上。我國幅員遼闊 ， 位處寒、溫、亞熱、熱帶地區(qū) ， 生物資源豐富 ， 種類繁多 ， 而且許多品種產(chǎn)地集中 ， 特別是玉米等農(nóng)產(chǎn)品更是隨處可見 ， 為我國玉米皮色素的開發(fā)生產(chǎn)提供了豐富的原料。 利用玉米開發(fā)深加工產(chǎn)品，具有成本低，來源豐富和價(jià)格低廉的特點(diǎn)。可以預(yù)見 ， 開發(fā)高附加值的玉米深加工產(chǎn)品的市場(chǎng)是可觀的 ， 它必將為企業(yè)帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益 ， 前景十分廣闊。流行病學(xué)研究顯示，攝入富含類胡蘿卜素的蔬菜與癌癥的發(fā)生呈負(fù)關(guān)系，多攝入富含類胡蘿卜素食物可增進(jìn)健康，降低患癌癥、心血管疾病、眼部疾病和白內(nèi)障等危險(xiǎn)。研究顯示攝入較多玉米黃質(zhì)、葉黃素和維生素可防患眼部黃斑退化。 Mares 和 Perlman 等人綜述玉米黃質(zhì)和葉黃素對(duì)健康的益處，認(rèn)為增加這些類胡蘿卜素的攝入將使人體器官中 (特別是眼睛 )這類物質(zhì)的濃度上升，因而能夠降低患慢性疾病 (包括白內(nèi)障、癌癥和心臟病等 )風(fēng)險(xiǎn) [5]。關(guān)于玉米黃質(zhì)和葉黃素的作用機(jī)理 ， 推測(cè)葉黃素和玉米黃質(zhì)可清除由于紫外線產(chǎn)生單分子氧對(duì)眼睛造成損害。在飲食中攝取的葉黃素和玉米黃質(zhì)可影響黃斑色素密度，使黃斑色素水平較高，降低患老年性眼部黃斑退化可能性，也降低老年性失明危險(xiǎn) [5]。有人認(rèn)為，細(xì)胞缺氧是癌癥發(fā)生的基 本原因之一，因此類胡蘿卜素的抗癌作用可用抗氧化作用和缺氧的調(diào)節(jié)作用來解釋。因此 ， 絕大部分類胡蘿卜素都是單線態(tài)氧及自由基的清除劑，可以與氧以及由于亞油酸氧化而產(chǎn)生的自由基快速反應(yīng) ， 阻止了脂質(zhì)過氧化反應(yīng)的鏈?zhǔn)絺鬟f，中斷過氧化的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。結(jié)果表明 ,經(jīng)氧處理后 40min以內(nèi)，加有玉米皮色素的樣品中 β胡蘿卜素的光密度下 降較少，總體上講與 BHT的抗氧化能力相似，顯然，玉米皮色素作為天然營養(yǎng)的添加劑完全可以替代抗氧劑 BHT在食品中廣泛應(yīng)用 [7]。研究發(fā)現(xiàn) ， 玉米皮色素能夠預(yù)防癌癥 ， 因此 ， 在食品、飲料、醫(yī)藥行業(yè)有著廣 泛的應(yīng)用前景 [8]。我們大部分的色素提取采用都是以溶劑提取為基礎(chǔ)的提取方法，例如： 易筱筠 [9]等發(fā)表的有關(guān)溶劑萃取技術(shù)的述評(píng)，概括介紹了我國現(xiàn)階段的溶劑萃取技術(shù)； 杜高英 [10]等 采用浸提法從黃玉米中提取天然色素玉米黃，通過大量的實(shí)驗(yàn)，初步設(shè)計(jì)出了成品色素生產(chǎn)的工藝流程；彭子模 [11]用研磨和浸提法處理玉米淀粉餅渣 ， 蒸餾 色素浸提混合液 ， 回收提取液 ， 用不同比例的混合試劑提取以選擇最佳方法。 酶法提取 植物色素往往被包裹在細(xì)胞壁內(nèi) ， 而大部分植物的細(xì)胞壁由纖維素構(gòu)成。趙功玲 [12]等研究了外加果膠酶及纖維素酶提取番茄中番黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 4 茄紅素的工藝 。 超臨界流體萃取 法 超臨界流體萃取是利用處于臨界溫度、臨界壓力之上的超 臨界流體具有溶解許多物質(zhì)能力的性， 將其作為萃取劑 ,從液體或固體中萃取分離出特定成分的新型分離法。 該法要求技術(shù)含量高，條件不易控制 。 微波萃取法 微波技術(shù)輔助萃取是將微波激活與傳統(tǒng)的溶劑萃取法結(jié)合起來而形成的新型萃取技術(shù)。該技術(shù)具有選擇性高、適合于熱不穩(wěn)定物質(zhì)等特點(diǎn)。國內(nèi)還有 利用 微波萃取法提取柚皮色素和桅子黃色素等 的研究 [1819]。例如， 劉曉軒 [20]等采用正交法超聲波提取密蒙花黃色素 ， 方法簡單、操作時(shí)間短、萃取率高 。 分子蒸餾技術(shù) 分子蒸餾是一種特殊的液 液分離技術(shù) ， 可以在高真空度下進(jìn)行連續(xù)操作。該技術(shù)具有蒸餾溫度低、蒸餾壓力低、分離程度高、受熱時(shí)間短等特點(diǎn) ， 因而能大大降低高沸點(diǎn)物料的分離成本 ， 極好地保護(hù)熱敏性黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 5 物料的品質(zhì) ， 真正保持了純天然的特性 。鐘耕 [21]等采用分子蒸餾法 ，以冷榨甜橙油為原料 ， 提取其中的類胡蘿卜素 ， 產(chǎn)品不含有機(jī)溶劑、純度高、色價(jià)高。 玉米皮色素 易溶于甲醇、丙酮、無水乙醇、水、氫氧化鈉和鹽酸溶液 ；不溶于石油醚、四氯甲烷、三氯化碳、乙酸乙酯。研究表明， 檸檬酸 、香精 對(duì)玉米皮色素的色澤穩(wěn)定性影響不大 ； 苯甲酸鈉對(duì)玉米皮色素穩(wěn)定性有一定影響 ， 山梨酸鉀對(duì)玉米皮色素的穩(wěn)定性 則 有較大影響。 如 金屬離子 Fe3+對(duì)玉米黃色素的影響最大 ， 破壞作用最強(qiáng) ， 其次是Ca2+、 Cu2+、 Al2+， 而 Fe2+、 Zn2+影響不大 ， Na+、 K+對(duì)玉米黃色素幾乎沒有影響。 研究的 目的與 意義 以玉米皮中黃色素的提取工藝及其穩(wěn)定性 作為研究內(nèi)容，確定其最佳提取工藝條件，并了解其有關(guān)性質(zhì)。 通過 對(duì)玉米皮色素提取工藝的研究 ， 為生產(chǎn)玉米淀粉行業(yè)的副產(chǎn)品的綜合利用探索出一條新的途徑；同 時(shí)對(duì)玉米皮色素的穩(wěn)定性進(jìn)行了研究 ， 旨在為其開發(fā)和應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。 黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 6 2 試 驗(yàn)部分 試 驗(yàn)儀器 DK981電熱恒溫水浴鍋 天津市泰斯特儀器有限公司 數(shù)控恒溫浴鍋 上海申勝生物技術(shù)有限公司 R205 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 上海申勝生物技術(shù)有限公司 SHZD（Ⅲ）循環(huán)水式真空泵 鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司 KQ500VDE 型 超聲波儀 昆山市超聲儀器有限公司 DHG9123A 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科技有限公司 722 光柵分光光度計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司 試 驗(yàn)材料 試 驗(yàn)原料 玉米皮 綏化市青岡縣玉米淀粉廠 試 驗(yàn)試劑 乙醇（ 95 %） 分析純 天津市天新精細(xì)化工開發(fā)中心 丙酮 分析純 天津市東麗區(qū)天大化學(xué)試劑廠 石油醚 分析純 天津市凱通化學(xué)試劑有限公司 乙醚 分析純 天津市津東天正精細(xì)化學(xué)試劑廠 鹽酸 分析純 天津市天新精細(xì)化工開發(fā)中心 氫氧化鈉 分析純 天津市天新精細(xì)化工開發(fā)中心 氯化鈉 分析純 天津市天新精細(xì)化工 開發(fā)中心 氯化鎂 分析純 天津市博迪化工有限公司 氯化鈣 分析純 天津市天新精細(xì)化工開發(fā)中心 無水硫酸鈉 分析純 天津市化學(xué)試劑三廠 磷酸氫二鈉 分析純 天津市化學(xué)試劑三廠 硝酸鈉 分析純 天津市天新精細(xì)化工開發(fā)中心 蔗糖 食品級(jí) 天津市化學(xué)試劑三廠 苯甲酸鈉 食品級(jí) 天津市化學(xué)試劑三廠 檸檬酸 食品級(jí) 天津市化學(xué)試劑三廠 黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 7 過氧化氫 分析純 天津市東方化工廠 抗壞血酸 分析純 天津市天新精細(xì)化工開發(fā)中 試 驗(yàn) 方法 原料及其處理 玉米皮干燥粉碎后過 60 目篩備用。 玉米皮色素提取方法的選擇 準(zhǔn)確稱取 干燥粉碎后的玉米皮 2 份，分別加入 40mL95%乙醇作為提取溶劑。 玉米皮色素提取的單因素實(shí)驗(yàn) 提取溶劑的選擇 準(zhǔn)確稱取 干燥粉碎后的玉 米皮 5 份，分別加入 40mL 的水， 95%乙醇，無水乙醚，丙酮，石油醚作為提取溶劑進(jìn)行超聲波輔助提取，提取溫度為 30℃ ， 提取時(shí)間為 2h，提取 功率為 100KW，超聲頻率為 45KHz，觀察 浸提液的 顏色，將浸提液過濾， 在 λ ＝ 440nm處測(cè)其吸光度 A 值 并計(jì)算提取率。 料液比的選擇 準(zhǔn)確稱取 干燥粉碎后的玉米皮 4 份， 分別以 料液比為 1∶ 1∶ 1 1∶ 1黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 8 1∶ 20 加入濃度為 85%的 乙醇溶液，進(jìn)行超聲波輔助提取，提取溫度為 30℃， 提取時(shí)間為 30min，提取功率為 100KW，超聲頻率為 45KHz， 觀 察浸提液的顏色，將浸提液過濾， 在 λ ＝ 440nm處測(cè)其吸光度 A 值 并計(jì)算提取率。 提取時(shí)間的選擇 準(zhǔn)確稱取 干燥粉碎后的玉米皮 4 份，分別加入 40mL 濃度為 85%的乙醇 作為提取溶劑進(jìn)行超聲波輔助提取 ， 提取溫度分 別為 40℃ ， 提取時(shí)間為 20min 、 40min 、60min、 80min、 100min，提取功率為 100KW，超聲頻率為 45KHz，觀察浸提液的顏色，將浸提液過濾， 在 λ＝ 440nm處測(cè)其吸光度 A 值 并計(jì)算提取率。 玉米皮 色素提取的正交實(shí)驗(yàn) 根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)的結(jié)果 ， 選 取對(duì)玉米皮色素提取效果 影響 較顯著三個(gè)因素：提取溫度、提取時(shí)間、提取溶液 pH 進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)。 表 21 正交實(shí)驗(yàn)因素水